CN106870165B - 燃气涡轮发动机 - Google Patents

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Abstract

燃气涡轮发动机包括核心(16)和系轴(86)。系轴(86)能够通过燃气涡轮发动机的核心(16)绕燃气涡轮发动机的轴向方向(A)旋转。燃气涡轮发动机还包括具有多个风扇叶片(40)和框架(102)的模块化风扇(38)。该多个风扇叶片(40)附接到框架(102)，并且框架(102)被可滑动地接收在燃气涡轮发动机的系轴(86)上。模块化风扇(38)还包括附接部件(114)，该附接部件(114)将框架(102)可移除地附接到燃气涡轮发动机的系轴(86)，以将模块化风扇(38)可移除地安装在燃气涡轮发动机中。

Description

燃气涡轮发动机
技术领域
本主题大体上涉及用于燃气涡轮发动机的风扇，或更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的模块化风扇。
背景技术
燃气涡轮发动机通常包括以与彼此流动连通的方式布置的风扇和核心。在操作中，风扇上方的空气的至少一部分被提供到核心的进口。空气的这部分被一个或更多个压缩机逐渐压缩，直到其达到燃烧区段，在燃烧区段中，燃料与压缩空气混合且被焚烧以提供燃烧气体。燃烧气体被发送通过一个或更多个涡轮，从而驱动该一个或更多个涡轮。该一个或更多个涡轮又可经由相应的轴驱动该一个或更多个压缩机。然后燃烧气体被发送通过排气区段，例如，排至大气。
除了驱动一个或更多个压缩机之外，轴还可以例如通过齿轮箱来驱动风扇。为了更高的效率，齿轮箱允许轴相对于风扇以更高的速度旋转。某些燃气涡轮发动机的风扇还包括用于进一步提高效率的各种构件。例如，某些风扇包括桨距改变机构，该桨距改变机构能够与风扇的多个风扇叶片一起操作以改变多个风扇叶片中的各个的桨距。另外，可以提供一个或更多个风扇配重以在操作期间确保风扇的平衡旋转。
可能难以安装风扇的这些各种构件中的各个，并且此外可能难以维护风扇的这些单独部件中的各个。例如，在某些燃气涡轮发动机中，这些构件中的各个被从后端单独安装且螺接到一个或更多个结构部件。为了到达这种构件以用于例如维护或修理，位于这种构件周围或前面的所有部件也必须被移除。
因此，具有可以更有效且更容易地安装和/或移除的风扇的燃气涡轮发动机将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将在下列描述中部分地阐述，或可根据描述而是明显的，或可通过本发明的实践而习得。
在本公开的一个示范实施例中，提供一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机限定轴向方向并包括：核心、能够通过核心围绕轴向方向旋转的系轴(tie shaft)，和模块化风扇。模块化风扇包括多个风扇叶片和框架。多个风扇叶片附接到框架并且框架被可滑动地接收在燃气涡轮发动机的系轴上。模块化风扇还包括附接部件，该附接部件将模块化风扇的框架可移除地附接到燃气涡轮发动机的系轴，以将模块化风扇可移除地安装在燃气涡轮发动机中。
在本公开的另一示范实施例中，提供用于燃气涡轮发动机的模块化风扇，该燃气涡轮发动机限定轴向方向。燃气涡轮发动机包括核心和系轴，该系轴能够通过核心围绕轴向方向旋转。模块化风扇包括多个风扇叶片和盘。多个风扇叶片附接到盘。模块化风扇还包括框架。该盘附接到框架或集成到框架中。框架限定开口，当将模块化风扇安装在燃气涡轮发动机中时，框架通过该开口被可滑动地接收在燃气涡轮发动机的系轴上方。模块化风扇还包括附接部件，该附接部件用于当将模块化风扇安装在燃气涡轮发动机中时将模块化风扇的框架可移除地附接到燃气涡轮发动机的系轴。
技术方案1：一种燃气涡轮发动机，其限定轴向方向，所述燃气涡轮发动机包括：
核心；
系轴，其能够通过所述核心绕所述轴向方向旋转；和
模块化风扇，其包括：
多个风扇叶片；
框架，所述多个风扇叶片附接到所述框架并且所述框架被可滑动地接收在所述燃气涡轮发动机的系轴上；和
附接部件，其将所述模块化风扇的框架可移除地附接到所述燃气涡轮发动机的系轴，以将所述模块化风扇可移除地安装在所述燃气涡轮发动机中。
技术方案2：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述框架限定开口，且其中，所述框架通过所述开口被可滑动地接收在所述系轴上。
技术方案3：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个风扇叶片各自限定桨距轴线，其中，所述模块化风扇还包括桨距改变机构，所述桨距改变机构用于使所述多个风扇叶片绕它们相应的桨距轴线旋转，且其中，所述桨距改变机构附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
技术方案4：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇还包括一个或更多个风扇配重，并且其中，所述一个或更多个风扇配重附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
技术方案5：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机限定径向方向，其中，所述燃气涡轮发动机还包括沿所述径向方向与所述系轴间隔的结构部件，其中，所述结构部件沿所述径向方向限定内表面，并且其中，所述模块化风扇的框架的一部分与所述结构部件的内表面可滑动地对接。
技术方案6：根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述结构部件包括在所述内表面上的唇缘，并且其中，所述模块化风扇的框架邻接所述结构部件的内表面上的所述唇缘。
技术方案7：根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述结构部件能够与所述燃气涡轮发动机的系轴一起旋转。
技术方案8：根据技术方案5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述结构部件通过一个或更多个轴承由静止框架支撑。
技术方案9：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括功率齿轮箱，其中，所述核心包括涡轮从动轴，并且其中，所述系轴通过所述功率齿轮箱机械地联接到所述涡轮从动轴。
技术方案10：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇还包括盘，其中，所述多个风扇叶片中的各个附接到所述盘，并且其中，所述盘附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
技术方案11：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇的框架限定前侧和后侧，其中，所述附接部件在所述模块化风扇的框架的前侧处将所述模块化风扇的框架可移除地附接到所述系轴。
技术方案12：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述附接部件是可螺纹地啮合于所述系轴的螺母，所述螺母构造成当啮合于所述系轴时大体沿所述轴向方向向后推所述模块化风扇的框架。
技术方案13：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述系轴沿所述轴向方向延伸，并且其中，所述系轴至少部分地定位在所述核心的前方。
技术方案14：根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述附接部件限定向后推力，其中，所述风扇构造成在操作期间产生最大量的推力，并且其中，所述附接部件的向后推力与所述风扇的最大量的推力之比至少为约1.1：1。
技术方案15：一种用于燃气涡轮发动机的模块化风扇，所述燃气涡轮发动机限定轴向方向，所述燃气涡轮发动机包括核心和系轴，所述系轴能够通过所述核心绕所述轴向方向旋转，所述模块化风扇包括：
多个风扇叶片；
盘，所述多个风扇叶片附接到所述盘;
框架，所述盘附接到所述框架或集成到所述框架中，所述框架限定开口，当将所述模块化风扇安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述框架通过所述开口被可滑动地接收在所述燃气涡轮发动机的系轴上方；
附接部件，所述附接部件用于当将所述模块化风扇安装在所述燃气涡轮发动机中时将所述模块化风扇的所述框架可移除地附接到所述燃气涡轮发动机的系轴。
技术方案16：根据技术方案15所述的模块化风扇，其中，所述多个风扇叶片各自限定桨距轴线，其中，所述模块化风扇还包括桨距改变机构，所述桨距改变机构用于使所述多个风扇叶片绕其他们相应的桨距轴线旋转，并且其中，所述桨距改变机构附接到所述模块化风扇的所述框架或集成到所述模块化风扇的所述框架中。
技术方案17：根据技术方案15所述的模块化风扇，其中，所述框架包括外表面，所述外表面用于当将所述模块化风扇安装在所述燃气涡轮发动机中时与所述燃气涡轮发动机的结构部件可滑动地对接。
技术方案18：根据技术方案17所述的模块化风扇，其中，所述框架的所述外表面定位在所述框架的后侧处。
技术方案19：根据技术方案15所述的模块化风扇，其中，所述模块化风扇的所述框架限定前侧和后侧，其中，所述附接部件被构造成用于在所述模块化风扇的所述框架的所述前侧处将所述模块化风扇的所述框架可移除地附接到所述燃气涡轮发动机的系轴。
技术方案20：根据技术方案15所述的模块化风扇，其中，所述附接部件是螺母，所述螺母用于当将所述模块化风扇安装在所述燃气涡轮发动机中时可螺纹地啮合所述系轴并且大体沿所述轴向方向向后推所述模块化风扇的所述框架。
通过参照下列描述和所附权利要求，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并组成其一部分的附图例示了本发明的实施例，并与该描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
本发明的针对本领域技术人员的完整和能够实现的公开，包括其最佳实施方式，在参照附图的说明书中得到阐述，在附图中：
图1是根据本主题的各种实施例的示范燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2是根据本公开的另一示范实施例的燃气涡轮发动机的前端的示意性截面图。
图3是图2的示范燃气涡轮发动机的前端的示意性截面图，其中，该示范燃气涡轮发动机的风扇被部分地拆卸。
图4是根据本公开的另一示范实施例的燃气涡轮发动机的风扇框架和系轴的前端的特写截面图。
图5是根据本公开的又一示范实施例的燃气涡轮发动机的风扇框架和系轴的前端的特写截面图。
图6是根据本公开的再一示范实施例的燃气涡轮发动机的风扇框架和系杆的前端的特写截面图。
图7提供根据本公开的又一示范实施例的燃气涡轮发动机的结构部件和风扇框架的截面图。
部件列表
10 涡轮风扇喷气发动机
12 纵向或轴向中心线
14 风扇区段
16 核心涡轮发动机
18 外壳体
20 进口
22 低压压缩机
24 高压压缩机
26 燃烧区段
28 高压涡轮
30 低压涡轮
32 喷气排气区段
34 高压轴/转轴
36 低压轴/转轴
37 核心空气流动路径
38 风扇
40 叶片
42 盘
44 桨距改变机构
46 功率齿轮箱
48 可旋转前轮毂
50 风扇壳体或外机舱
52 出口引导静叶
54 下游区段
56 旁路空气流通道
58 空气
60 进口
62 空气的第一部分
64 空气的第二部分
66 燃烧气体
68 定子静叶
70 涡轮转子叶片
72 定子静叶
74 涡轮转子叶片
76 风扇喷嘴排气区段
78 热气体路径
80 风扇叶片的基部
82 枢轴机构
84 配重
86 系轴
90 结构部件
92 框架组件
94 风扇轴承
96 前静叶
98 支柱
100 进口引导静叶
102 框架
104 风扇轴
106 开口
108 结构构件的内表面
110 框架的后部
112 唇缘
114 附接部件
116 框架的前侧
118 框架的后侧。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的现有实施例，其一个或更多个实例在附图中例示出。详细的描述使用数字和字母标号来指示图中的特征。图和描述中的相似或类似的标号用于指示本发明的相似或类似的部分。如在本文中所使用的，用语“第一”、“第二”和“第三”可以可互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分，且不意图表示单独的构件的位置或重要性。此外，用语“上游”和“下游”指相对于流体路径中流体流的相对方向。例如，“上游”指流体从其流动的方向，且“下游”指流体流到其的方向。
现在参照附图，其中，相同的数字贯穿附图指示相同的元件，图1是根据本公开的示范实施例的燃气涡轮发动机的示意截面图。更具体而言，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机为高旁通涡轮风扇喷气发动机10，其在本文中称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(与用于参照而提供的纵向中心线12平行地延伸)和径向方向R。一般来说，涡轮风扇包括风扇区段14和配置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所描绘的示范核心涡轮发动机16大体上包括基本上管状的外壳体18，该外壳体18限定环形进口20。外壳体18以连续流过的关系包围：压缩机区段，其包括增压机或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或转轴34将HP涡轮28驱动地连接于HP压缩机24。低压(HP)轴或转轴36将LP涡轮30驱动地连接于LP压缩机22。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段、和喷嘴区段32一起限定核心空气流动路径37。
对于所描述的实施例，风扇区段14包括可变桨距风扇38，该可变桨距风扇38具有以间隔开的方式联接于盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大体上沿径向方向R从盘42向外延伸。各风扇叶片40能够相对于盘42围绕桨距轴线P借助于风扇叶片40而旋转，该风扇叶片40操作地联接至合适的桨距改变机构44，该桨距改变机构44构造成一致共同地改变风扇叶片40的桨距。风扇叶片40、盘42和桨距改变机构44能够一起通过跨过功率齿轮箱46的LP轴36绕纵向轴线12旋转。功率齿轮箱46包括多个齿轮，以用于将风扇38相对于LP轴36的转速调节至更有效的旋转风扇速度。
仍参照图1的示范实施例，盘42由空气动力学地形成轮廓的可旋转前轮毂48覆盖，以促进通过多个风扇叶片40的空气流。另外，示范风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，环形风扇壳体或外机舱50周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应理解的是，外机舱50可构造成通过多个周向地间隔的出口引导静叶52而相对于核心涡轮发动机16得到支撑。而且，外机舱50的下游区段54可在核心涡轮发动机16的外部分上方延伸，以便在其间限定旁通空气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58穿过外机舱50和/或风扇区段14的相关进口60进入涡轮风扇。在该体积的空气58行进跨过风扇叶片40时，由箭头指示的空气58的第一部分62被引导或发送到旁通空气流通道56中，且由箭头指示的空气58的第二部分64被引导或发送到核心空气流动路径37中，或更具体而言到LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间之比通常称为旁通比。空气的第二部分64的压力然后在其被发送穿过高压(HP)压缩机24且进入燃烧区段26中时增大，在燃烧区段26处，其与燃料混合且被焚烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66被发送穿过HP涡轮28，在此，经由联接于外壳体18的HP涡轮定子静叶68和联接于HP轴或转轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级提取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，从而导致HP轴或转轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。燃烧气体66然后被发送穿过LP涡轮30，在此，经由联接于外壳体18的LP涡轮定子静叶72和联接于LP轴或转轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66提取热能和动能的第二部分，从而导致LP轴或转轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后被发送穿过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，空气的第一部分62的压力显著地升高，因为空气的第一部分62在其从涡轮风扇的风扇喷嘴排气区段76排出之前被发送穿过旁通空气流通道56，从而也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30、和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，以用于将燃烧气体66发送穿过核心涡轮发动机16。
然而，应理解的是，图1中描绘的示范涡轮风扇发动机10仅是作为示例，且在其他示范实施例中，涡轮风扇发动机10可具有任何其他适合的构造。还应理解的是，在其他示范实施例中，本公开的方面可并入任何其他适合的燃气涡轮发动机中。例如，在其他示范实施例中，本公开的方面可并入例如涡轮螺旋桨发动机中。
现参照图2，提供了根据本公开的示范实施例的涡轮风扇发动机10的前端的示意性截面图。在至少某些示范实施例中，图2中所描绘的示范涡轮风扇发动机10可以以与上面参照图1所述的示范涡轮风扇发动机10基本相同的方式构造。因此，相同或相似的编号可以指示相同或相似的部分。
如图2所描绘，涡轮风扇发动机10通常包括具有多个风扇叶片40的模块化风扇38，多个风扇叶片40中的各个附接到盘42。更具体地，各风扇叶片40沿径向方向R在内端处限定基部80。各风扇叶片40通过相应的枢轴机构82在基部80处联接到盘42。对于所描绘的实施例，基部80构造为燕尾件，该燕尾件被接收在枢轴机构82的对应地成形的燕尾槽内。然而，在其他示范实施例中，基部40可以以任何其他合适的方式附接到枢轴机构82。例如，基部40可以使用销接连接或任何其他合适的连接而附接到枢轴机构82。特别地，枢轴机构82有助于相应风扇叶片40绕相应风扇叶片40的桨距轴线P的旋转。
另外，对于所描绘的实施例，涡轮风扇发动机10的示范模块化风扇38包括桨距改变机构44，桨距改变机构44用于使多个风扇叶片40中的各个围绕它们相应的桨距轴线P旋转。桨距改变机构44可通常包括一个或更多个旋转促动器、协调环(unison ring)等，以促进多个风扇叶片40绕它们相应的桨距轴线P的旋转。而且，示范模块化风扇38包括多个配重84，以例如确保风扇38在操作期间平衡。然而，应当理解，在其他示范实施例中，示范风扇38可包括用于改变多个风扇叶片40的桨距的任何其他合适的构造/桨距改变机构44。例如，尽管所描绘的示范桨距改变机构44包括一个或更多个旋转促动器，但在其他示范实施例中，桨距改变机构44可替代地包括一个或更多个线性促动器或任何其他合适的机构。
此外，与图1的示范涡轮风扇发动机10一样，图2中所描绘的示范涡轮风扇发动机10的模块化风扇38当被安装在涡轮风扇发动机10中时，机械地联接到核心16。更具体地，涡轮风扇发动机10包括沿轴向方向A延伸的系轴86。如下面将更详细地讨论的，模块化风扇38当被安装在涡轮风扇发动机10中时联接到系轴86。另外，系轴86又能够通过核心16的涡轮从动轴绕轴向方向A旋转。更具体地，系轴86通过功率齿轮箱46(并且对于所描绘的实施例，通过将系轴86和功率齿轮箱46联接的结构臂89)机械地联接到涡轮从动轴。在至少某些示例实施例中，涡轮从动轴可以是涡轮风扇发动机10的LP轴36。
仍参照图2，涡轮风扇发动机10还包括结构部件90，结构部件90沿涡轮风扇发动机10的径向方向R与系轴86间隔。结构部件90能够与系轴86一起旋转，且更具体地，通过结构臂89刚性地附连到系轴86。因此，结构部件90也通过功率齿轮箱46机械地联接到涡轮从动轴。
用于所描绘的实施例的结构部件90通过一个或更多个风扇轴承94由静止框架组件92支撑。框架组件92通过核心空气流动路径37连接到核心16，例如核心16的外壳体18。对于所描绘的实施例，核心16包括前静叶96和支柱98，它们各自在核心16的外壳体18与框架组件92之间提供结构支撑。另外，LP压缩机22包括进口引导静叶100。前静叶96、支柱98、和进口引导静叶100可另外构造成调节和引导在风扇38上方的空气流的提供至核心空气流动路径37的部分，以例如提高压缩机区段的效率。
另外，对于所描绘的实施例，一个或更多个风扇轴承94包括前滚珠轴承和位于前滚珠轴承后面的两个滚柱轴承。然而，在其他示范实施例中，可以提供任何其他合适数量和/或类型的轴承，以用于支持模块化风扇38以及系轴86和结构部件90的旋转。例如，在其他示范实施例中，一个或更多个风扇轴承94可包括一对(两个)圆锥滚柱轴承或任何其他合适的轴承。
现在还参照图3，模块化风扇38可移除地安装在涡轮风扇发动机10中。图3描绘了图2的示范涡轮风扇发动机10的前端，其中，模块化风扇38被部分地移除。如所描绘的，模块化风扇38通常包括沿轴向方向A被可滑动地接收在系轴86上的框架102。具体而言对于所描绘的实施例，框架102包括沿径向方向R的内部分104，且内部分104沿轴向方向A被可滑动地接收在系轴86上。例如，框架102，且更具体地，框架102的内部分104限定开口106，框架102通过该开口106沿轴向方向A被可滑动地接收在系轴86上方。
而且，通过结构臂89刚性地附接到系轴86的示范结构部件90大体上沿轴向方向A延伸并且沿径向方向R限定内表面108。模块化风扇38的框架102的后部110沿径向方向R限定对应的外表面111。框架102的后部110的外表面111沿轴向方向A与结构部件90的内表面108可滑动地对接。另外，结构部件90包括在内表面108上的唇缘112，使得当模块化风扇38安装在涡轮风扇发动机10中时，模块化风扇38的框架102的后部110邻接在结构部件90的内表面上的唇缘112。
特别地，尽管框架102能够沿轴向方向A相对于系轴86和结构部件90滑动，但是框架102可以沿周向方向(即，围绕涡轮风扇发动机10的轴向中心线12延伸的方向，未描绘)固定到系轴86和/或结构部件90。具体而言，框架102可以沿周向方向固定到系轴86和/或结构部件90，使得系轴86和结构部件90的旋转对应地使框架102旋转。框架102、系轴86和/或结构部件90可限定用于沿周向方向固定此种构件的任何合适的构造。例如，系轴86和由框架102限定的开口106可限定对应的非圆形形状，并且/或者结构部件90的内表面108和框架102的后部110可限定对应的非圆形形状。然而，备选地，框架102可以通过例如附接部件114(下面讨论)和结构部件90的唇缘112之间的摩擦而固定到系轴86和/或结构部件90。
此外，如前所讨论的，示范模块化风扇38包括用于使多个风扇叶片40旋转的桨距改变机构44、附接有多个风扇叶片40的盘42、和一个或更多个风扇配重84以确保风扇38的平衡旋转。对于所描绘的实施例，模块化风扇38的框架102包括桨距改变机构44、盘42、和附接到其上或集成在其中的一个或更多个风扇配重84。更具体地，对于所描绘的实施例，盘42被构造为框架102的一部分，一个或更多个风扇38配重84也被构造为框架102的一部分，并且桨距改变机构44也被构造为框架102的一部分。
现在还参照图4，提供了系轴86和框架102的前端的特写截面视图，模块化风扇38还包括附接部件114，该附接部件114用于将模块化风扇38的框架102可移除地附接到涡轮风扇发动机10的系轴86，以将模块化风扇38可移除地安装在涡轮风扇发动机10中。如所描绘的，模块化风扇38的框架102大体上限定前侧116和后侧118。用于所描绘的实施例的附接部件114在模块化风扇38的前侧116处将模块化风扇38的框架102可移除地附接到系轴86。特别地，附接部件114可以是用于将模块化风扇38的框架102附接到系轴86的任何合适的附接部件114。在某些示范实施例中，例如所描绘的实施例，附接部件114可以被构造为螺母，该螺母可螺纹地啮合于系轴86并且构造成当啮合于系轴86时大体沿轴向方向A向后推模块化风扇38的框架102。更具体地，螺母可沿轴向方向A在向后方向上推模块化风扇38，使得模块化风扇38在螺母和结构部件90的内表面108上的唇缘112之间受压。特别地，在某些示范实施例中，附接部件114可在风扇38的框架102上限定向后推力F1。附接部件114的向后推力F1可以大于在操作期间由风扇38生成的最大量的推力F2。具体地，向后推力F1与最大量的推力F2之比可为至少约1.1：1、例如至少约1.2：1、至少约1.5：1，至少约1.7：1，或至少约2：1。
然而，应当理解，在其他示范实施例中，附接部件114可以是用于将模块化风扇38的框架102可释放地联接到系轴86的任何其他合适的装置。例如，在其他示范实施例中，附接部件114可以是销或螺栓，该销或螺栓通过延伸穿过框架102和在框架102的前侧116处的系轴86的开口被可滑动地接收。另外，在另外的其他示范实施例中，风扇38可包括用于例如确保附接部件114保持附接到系轴86的副固持特征。例如，现在简要地参照图5和6，提供了根据本公开的两个其他示范实施例的系轴86和框架102的前端的特写截面视图。对于图5的实施例，风扇38还包括卡环122，卡环122在附接部件114(例如，螺母)前方附接到系轴86，以防止附接部件114被无意地移除。另外，对于图6的实施例，风扇38还包括销124，销124延伸通过附接部件114(例如，螺母)的前方的系轴86中的开口，以也防止连接构件114被无意地移除。
现具体参照图3，图2的示范模块化风扇38被描绘为附接部件114被移除且模块化风扇38被从涡轮风扇发动机10部分地拆卸。如图所示，通过移除附接部件114并沿轴向方向A向前(如箭头120所示)滑动涡轮风扇发动机10的框架102，模块化风扇38可以作为单个模块或单元从涡轮风扇发动机10移除。这种构造允许将模块化风扇38作为单个模块安装到涡轮风扇发动机10和从涡轮发动机10移除。另外，通过简单地将预先组装为单个风扇模块的风扇38滑动到系轴86上和结构部件90内并通过从模块化风扇38的前侧116紧固附接部件114而将模块化风扇38固定到位，可以相对容易地将模块化风扇38安装在涡轮风扇发动机10内。
然而，应当理解，在其他示范实施例中，模块化风扇38和/或涡轮风扇发动机10可以具有任何其他合适的构造。例如，在其他示范实施例中，示范模块化风扇38的框架102可不包括图2和图3中所描绘的附接于其或集成于其中的所有构件。另外或备选地，在其他示范实施例中，示范模块化风扇38的框架102可另外包括图2和图3中未描绘和/或本文中未描述的构件。例如，在另外的其他示范实施例中，风扇38可以包括用于将模块化风扇38安装在涡轮风扇发动机10中的补充附接器件。例如，框架102的后部110可以被构造为将风扇38的框架102附接到例如结构部件90的补充附接特征。具体地，简要地参照图7，提供根据本公开的示范实施例的框架102和结构部件90的截面图，框架102的后部110可包括用于将框架102的后部110附接到结构部件90的特征，以防止在系轴86故障的情况下模块风扇38被拆卸。具体地对于所描绘的实施例，框架102的后部110包括沿径向方向R向外延伸的多个齿126。另外，结构部件90包括沿径向方向R向内延伸的多个齿128。当风扇38被安装时，后部110的齿126位于结构部件90的齿128的后面，并且与结构部件90的齿128不对准，使得将风扇38锁定就位。
此外，应当理解，尽管对于图2和3的实施例，涡轮风扇发动机被构造为齿轮式可变桨距风扇涡轮风扇发动机，但在其他示范实施例中，本公开的方面可以并入任何其他合适的涡轮风扇发动机和/或任何其他合适的燃气涡轮发动机(例如涡轮螺旋桨发动机)中。
本书面说明使用示例以公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造并且使用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包含本领域人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的文字语言无显著差别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。应当理解，当在要素之前在权利要求中使用定冠词“所述”时，这种使用是为了将要求保护的要素与由定冠词“该”标识且不包括在所要求保护的主题中的环境要素区分开。另外，对于不包括定冠词“所述”的权利要求，定冠词“该”用于标识所要求保护的要素。

Claims (9)

1.一种燃气涡轮发动机，其限定轴向方向，所述燃气涡轮发动机包括：
核心；
系轴，其能够通过所述核心绕所述轴向方向旋转；
沿径向方向与所述系轴间隔并且限定内表面的结构部件；和
模块化风扇，其包括：
多个风扇叶片；
框架，所述多个风扇叶片附接到所述框架并且所述框架被可滑动地接收在所述燃气涡轮发动机的系轴上，且其中，所述框架的一部分与所述结构部件的内表面可滑动地对接；和
附接部件，其将所述模块化风扇的框架可移除地附接到所述燃气涡轮发动机的系轴，以将所述模块化风扇可移除地安装在所述燃气涡轮发动机中。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述框架限定开口，且其中，所述框架通过所述开口被可滑动地接收在所述系轴上。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个风扇叶片各自限定桨距轴线，其中，所述模块化风扇还包括桨距改变机构，所述桨距改变机构用于使所述多个风扇叶片绕它们相应的桨距轴线旋转，且其中，所述桨距改变机构附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇还包括一个或更多个风扇配重，并且其中，所述一个或更多个风扇配重附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述结构部件包括在所述内表面上的唇缘，并且其中，所述模块化风扇的框架邻接所述结构部件的内表面上的所述唇缘。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃气涡轮发动机还包括功率齿轮箱，其中，所述核心包括涡轮从动轴，并且其中，所述系轴通过所述功率齿轮箱机械地联接到所述涡轮从动轴。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇还包括盘，其中，所述多个风扇叶片中的各个附接到所述盘，并且其中，所述盘附接到所述模块化风扇的框架或集成到所述模块化风扇的框架中。
8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述模块化风扇的框架限定前侧和后侧，其中，所述附接部件在所述模块化风扇的框架的前侧处将所述模块化风扇的框架可移除地附接到所述系轴。
9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述附接部件是可螺纹地啮合于所述系轴的螺母，所述螺母构造成当啮合于所述系轴时大体沿所述轴向方向向后推所述模块化风扇的框架。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10815783B2 (en) * 2018-05-24 2020-10-27 General Electric Company In situ engine component repair
CN111967109A (zh) * 2020-08-28 2020-11-20 广西玉柴机器股份有限公司 一种发动机模块化风扇设计方法及系统
US20220119123A1 (en) * 2020-10-16 2022-04-21 General Electric Company Propulsion engine and cowl
US11674435B2 (en) * 2021-06-29 2023-06-13 General Electric Company Levered counterweight feathering system
US20230349297A1 (en) * 2022-04-29 2023-11-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Method of manufacturing a mistuned rotor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342993A (ja) * 2000-05-29 2001-12-14 Honda Motor Co Ltd ターボファンエンジン用ファン

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489338A (en) * 1966-04-12 1970-01-13 Dowty Rotol Ltd Gas turbine engines
GB1294898A (zh) * 1969-12-13 1972-11-01
US3922852A (en) * 1973-10-17 1975-12-02 Gen Electric Variable pitch fan for gas turbine engine
GB2080486B (en) * 1980-07-15 1984-02-15 Rolls Royce Shafts
US4887949A (en) 1988-03-30 1989-12-19 United Technologies Corporation Bolt retention apparatus
US4934140A (en) 1988-05-13 1990-06-19 United Technologies Corporation Modular gas turbine engine
FR2712250B1 (fr) * 1993-11-10 1995-12-29 Hispano Suiza Sa Procédé et dispositif de commande de variation du pas des pales d'un rotor.
US8117102B1 (en) * 2004-09-27 2012-02-14 Trading Technologies International, Inc. System and method for assisted awareness
EP1841960B1 (en) 2004-12-01 2011-05-25 United Technologies Corporation Starter generator system for a tip turbine engine
US7309210B2 (en) 2004-12-17 2007-12-18 United Technologies Corporation Turbine engine rotor stack
US8579538B2 (en) 2010-07-30 2013-11-12 United Technologies Corporation Turbine engine coupling stack
FR2966208B1 (fr) 2010-10-13 2012-12-28 Snecma Boitier de liaison entre un arbre d'entrainement de soufflante de moteur et un palier de roulement
CA2789325C (en) * 2011-10-27 2015-04-07 United Technologies Corporation Gas turbine engine front center body architecture
FR2990238B1 (fr) 2012-05-02 2015-10-30 Snecma Procede de devissage arriere d'un ecrou de liaison dans un turboreacteur a double corps, outillage de devissage
US9212607B2 (en) 2012-07-18 2015-12-15 Spirit Aerosystems, Inc. Intermediate structure for independently de-mountable propulsion components
FR2993631B1 (fr) 2012-07-18 2015-04-10 Snecma Dispositif de raccordement en aveugle entre des alimentations fluidiques, electriques ou analogues, et un mecanisme de commande recepteur
US9964032B2 (en) 2012-09-20 2018-05-08 United Technologies Corporation Fan drive gear system module and inlet guide vane coupling mechanism
US9458730B2 (en) 2013-01-07 2016-10-04 Hamilton Sundstrand Corporation Propeller blade with relatively movable counterweight
CA2918479A1 (en) * 2013-07-16 2015-01-22 Esselte Ipr Ab Label printer
EP3039251B1 (en) * 2013-08-26 2017-11-01 United Technologies Corporation Gas turbine engine with fan clearance control
US10267152B2 (en) 2013-09-16 2019-04-23 United Technologies Corporation Piloted nut
US8869504B1 (en) 2013-11-22 2014-10-28 United Technologies Corporation Geared turbofan engine gearbox arrangement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342993A (ja) * 2000-05-29 2001-12-14 Honda Motor Co Ltd ターボファンエンジン用ファン

Also Published As

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CA2948246A1 (en) 2017-05-17
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