CN109196187A - 用于两框架式燃气涡轮发动机的方法和系统 - Google Patents
用于两框架式燃气涡轮发动机的方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109196187A CN109196187A CN201780032101.9A CN201780032101A CN109196187A CN 109196187 A CN109196187 A CN 109196187A CN 201780032101 A CN201780032101 A CN 201780032101A CN 109196187 A CN109196187 A CN 109196187A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- turbine
- low
- engine
- pressure
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K3/00—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan
- F02K3/02—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber
- F02K3/04—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type
- F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
- F01D25/162—Bearing supports
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/06—Arrangements of bearings; Lubricating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/40—Transmission of power
- F05D2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
- F05D2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
- F05D2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclical, planetary or differential type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明涉及燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括核心发动机。核心发动机包括呈串行流布置的HP压缩机、燃烧器以及HP涡轮机。LP涡轮机定位于核心发动机的轴向后部并且包括多个转子桨叶级。最后的转子桨叶级包括低涡旋转子桨叶级。LP压缩机定位于核心发动机的轴向前部并且经齿轮箱联接至LP涡轮机。LP压缩机从齿轮箱径向向外地定位。风扇组件直接联接至LP压缩机使得风扇组件和LP压缩机以相同速度旋转。发动机框架组件包括轴向上定位于LP压缩机与HP压缩机之间的前部风扇框架构件。发动机框架组件还包括定位于HP涡轮机与LP涡轮机之间的涡轮机中央框架构件。
Description
背景技术
本公开内容的领域总体上涉及燃气涡轮发动机,并且更具体地,涉及用于框架减少的燃气涡轮发动机组件的方法和系统。
使用整体式传动的、具有直接联接至低压(LP)涡轮机的高速增压压缩机的燃气涡轮发动机组件需要位于增压压缩机与风扇组件之间的框架。在LP涡轮机的后部通常需要额外的框架。这些框架趋向于增加燃气涡轮发动机组件的长度并且由此也趋向于增加燃气涡轮发动机组件的重量和成本。而且,以较高的速度、例如近似于低压涡轮机速度旋转的增压压缩机使增压压缩机承载较高,从而使其以非其否则可能会达到的最优压力比运行。
发明内容
在一个方面中,提供了一种燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括核心发动机、低压涡轮机、低压压缩机、风扇组件以及发动机框架组件。核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧器以及高压(HP)涡轮机。低压涡轮机定位于核心发动机的轴向后部并且包括定子叶片和转子桨叶的多个级。低压涡轮机的定子叶片和转子桨叶的所述多个级的最后的转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。低压压缩机定位于核心发动机的轴向前部并且经齿轮箱可旋转地联接至低压涡轮机。低压压缩机与齿轮箱轴向对齐并从齿轮箱径向向外地定位。风扇组件直接联接至低压压缩机使得风扇组件和低压压缩机以相同速度旋转。发动机框架组件包括前部风扇框架构件,前部风扇框架构件轴向上定位于低压压缩机与高压压缩机之间,并且定位于齿轮箱的轴向后部。发动机框架组件还包括涡轮机中央框架构件,涡轮机中央框架构件轴向上定位于高压涡轮机与低压涡轮机之间。
在另一个方面中,一种组装两框架式燃气涡轮发动机的方法包括提供核心燃气涡轮发动机,核心燃气涡轮发动机包括串行流动连通地联接在一起的高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮机。上述方法还包括将核心燃气涡轮发动机联接至定位于核心发动机的轴向前部的前部风扇框架构件。上述方法进一步包括将核心燃气涡轮发动机联接至涡轮机中央框架构件。涡轮机中央框架构件在高压涡轮机的轴向后部处联接至核心燃气涡轮发动机。上述方法还包括在涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴。上述方法还包括在前部风扇框架构件的轴向前部处将齿轮箱的输入端联接至第一轴。上述方法进一步包括在前部风扇框架构件的轴向前部处将风扇组件和低压压缩机联接至齿轮箱的输出端。
在另外一个方面中,提供了一种构造为驱动风扇组件的有桨叶的可旋转构件的燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括核心发动机、低压涡轮机、低压压缩机以及发动机框架组件。核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮机。低压涡轮机定位于核心发动机的轴向后部并且包括定子叶片和转子桨叶的多个级。低压涡轮机的定子叶片和转子桨叶的所述多个级的最后的转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。低压压缩机定位于核心发动机的轴向前部并且经齿轮箱可旋转地联接至低压涡轮机。低压压缩机与齿轮箱轴向对齐。低压压缩机从齿轮箱径向向外地定位。发动机框架组件包括前部风扇框架构件,前部风扇框架构件轴向上定位于低压压缩机与高压压缩机之间。齿轮箱定位于前部框架的轴向前部。齿轮箱径向向内地定位。
附图说明
当参考附图阅读下述详细说明时,本公开内容的这些及其他特征、方面和优点将得到更好地理解,其中在附图中自始至终相同的符号表示相同的部件,其中:
图1是飞行器的透视图。
图2是可与图1所示的飞行器一起使用的、根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图3是图1和图2所示的涡扇发动机的侧视平面图。
图4是图1、图2和图3所示的涡扇发动机的后部部分的侧视平面图。
图5是构造图1、图2和图3所示的涡扇发动机的方法的流程图。
除非明确指出,否则本文中提供的附图意在图示本公开内容的实施例的特征。这些特征被认为能够应用于包括本公开内容的一个或多个实施例的多种系统中。同样,附图并非意在包括本领域普通技术人员所知的用于实践本文公开的实施例所需的全部常规特征。
具体实施方式
在下面的说明书和权利要求书中,将引用多个短语,这些短语应当被限定为具有以下意思。
除非上下文另有明确说明,否则,单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指示物。
“可选”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生,并且这种描述包括事件发生的实例以及事件不发生的实例。
如本文贯穿说明书和权利要求书所使用的,近似语言可应用于修饰可允许改变而不导致与其相关的基本功能的改变的任何定量表示。相应地,由术语例如“约”、“近似”、以及“基本上”修饰的值并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下,近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在这里以及贯穿说明书和权利要求书,范围限制可以结合并且/或者互换,除非上下文或语言另有明确说明,否则这种范围被确定为包括包含于其中的所有子范围。
本文描述的燃气涡轮发动机以及组装方法的实施例提供了用于提供比具有相似性能的已知发动机更短且更轻的燃气涡轮发动机组件的成本有效的方法。使用整体式传动的、具有高速增压压缩机的燃气涡轮发动机组件通常需要位于增压压缩机与风扇组件之间的框架。在LP涡轮机的后部通常需要额外的框架。这些框架趋向于增加燃气涡轮发动机组件的长度并且由此也趋向于增加燃气涡轮发动机组件的重量和成本。通过将增压压缩机直接附接至风扇组件,框架可被省去。通过包含低涡旋低压(LP)涡轮机级,另一框架也可被省去。燃气涡轮发动机组件包括核心发动机,核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧器以及高压(HP)涡轮机。低涡旋LP涡轮机定位于核心发动机的轴向后部,并且低压LP压缩机定位于核心发动机的轴向前部。LP压缩机经齿轮箱可旋转地联接至LP涡轮机,齿轮箱可以是变速齿轮箱或减速齿轮箱,并且LP压缩机与齿轮箱轴向对齐。LP压缩机从齿轮箱径向向外地定位。在各个实施例中,燃气涡轮发动机组件还包括发动机框架组件,上述发动机框架组件仅包含两个框架,前部风扇框架构件和涡轮机中央框架构件。前部风扇框架构件轴向上定位于低压压缩机与高压压缩机之间并且定位于齿轮箱的轴向后部。前部风扇框架构件构造为支承低压压缩机和高压压缩机。涡轮机中央框架构件轴向上定位于HP涡轮机与LP涡轮机之间。在示例实施例中,燃气涡轮发动机组件包括纵向中心线,并且前部风扇框架构件和涡轮机中央框架构件与中心线同轴地对齐。
核心发动机包括高压转子轴并且燃气涡轮发动机组件包括低压转子轴。涡轮机后部框架构件构造为可旋转地支承高压转子轴的后部端部部分和低压转子轴的后部端部部分。在前部端部处,发动机风扇组件直接联接至低压压缩机并且因此风扇组件和低压压缩机以相同的速度旋转。由于风扇组件和低压压缩机经齿轮箱联接至LP涡轮机,因此风扇组件和低压压缩机可以根据齿轮箱的构型以与LP涡轮机的转速相同或不同的速度旋转。在各个实施例中,风扇组件和低压压缩机以第一速度旋转并且LP涡轮机以第二速度旋转。根据一些实施例中齿轮箱的构型,第一速度和第二速度可以相同,第一速度可以大于或小于第二速度。
一种组装燃气涡轮发动机的方法包括提供核心发动机,核心发动机包括轴向流动连通地联接在一起的高压压缩机、燃烧器和涡轮机;在核心发动机的轴向后部处将低涡旋LP涡轮机联接至第一轴;在核心发动机的轴向前部处将齿轮箱的输入端联接至第一轴;以及在核心发动机的轴向前部处将风扇组件和增压压缩机联接至齿轮箱的输出端。
本文描述的实施例公开了以整体传动式构型将增压压缩机联接至风扇组件。推进动力经齿轮箱从低涡旋LP涡轮机传递至作为共同轴芯(spool)的风扇和增压器。此外,本文描述的实施例公开了包括低涡旋低压涡轮机转子桨叶级,其省去了对用于减少排出气体的涡旋的涡轮机后部框架或出口导向叶片的需要。这种构型省去了对两个发动机框架的需要并使发动机变短。本文描述的发动机构型允许增加风扇速度使得增压压缩机速度得以增加因而减少了增压压缩机上的负载并改进了增压压缩机的可能的压力比。同样,使风扇组件速度增加是有益的,因为这使得风扇更耐扭曲或更加可操作。而且,所描述的构型导致结合有较低的风扇压力比的风扇叶顶速度范围的改善。
图1是飞行器100的透视图。在示例实施例中,飞行器100包括机身102,机身102包括前端104、尾部106、以及在前端104与尾部106之间延伸的中空的、长形主体108。飞行器100还包括沿横向方向112远离机身102延伸的翼部110。翼部110包括沿飞行器100在正常飞行期间的运动方向116的前部的前缘114以及在翼部110的相反边缘上的后部的后缘118。飞行器100还包括至少一个发动机组件120,发动机组件120可以具体化为燃气涡轮发动机和/或高旁通涡扇式的燃气涡轮发动机等,其构造为用以驱动有桨叶的可旋转构件122或风扇以产生推力。发动机组件120、例如以后推式构型(未示出)、接近尾部106联接至翼部110和机身102中至少一者。
图2是根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机组件120的示意性横截面图。在示例实施例中,燃气涡轮发动机组件120具体化为高旁通涡扇喷气式发动机。如图2所示,涡扇发动机组件120限定了轴向方向A(平行于设置为用于参照的纵向轴线202延伸)以及径向方向R。一般来说,涡扇120包括风扇组件204和设置于风扇组件204下游的核心发动机206。
在示例实施例中,核心发动机206包括限定了环形入口220的近似呈管状的外部壳体208。外部壳体208包围呈串行流关系的压缩机部段、燃烧部段226、涡轮机部段以及喷射排气喷嘴部段232,其中,压缩机部段包括增压器或低压(LP)压缩机222和高压(HP)压缩机224,涡轮机部段包括高压(HP)涡轮机228和低压(LP)涡轮机230。高压(HP)轴(shaft)或轴芯234将HP涡轮机228驱动地连接至HP压缩机224。低压(LP)轴或轴芯236将LP涡轮机230驱动地连接至LP压缩机222。压缩机部段、燃烧部段226、涡轮机部段以及喷嘴部段232一起限定了核心空气流动路径237。
在示例实施例中,风扇组件204包括变距风扇238,变距风扇238具有以分隔开的关系联接至轮盘242的多个风扇桨叶240。尽管在图2中示出为变距风扇,没有变距风扇的其他风扇构型是可预期的,包括如图3所示的构型。风扇桨叶240自轮盘242径向向外地延伸。由于风扇桨叶240可操作地联接至构造为用以改变风扇桨叶240的桨距的适当的变距机构(PCM)244,每个风扇桨叶240均能够相对于轮盘242绕变桨轴线(pitch axis)P旋转。在其他实施例中,变距机构(PCM)244构造为全体一致地改变风扇桨叶240的桨距。风扇桨叶240、轮盘242、以及变距机构244能够通过穿过动力齿轮箱246的LP轴236一起绕纵向轴线202旋转。动力齿轮箱246包括用于将风扇238相对于LP轴236的转速调节至更有效的旋转风扇速度的多个齿轮。
轮盘242由可旋转的前部毂部248覆盖,可旋转的前部毂部248的外形以空气动力学的方式设定为用以促进空气流穿过多个风扇桨叶240。此外,风扇组件204包括周向地包围风扇238和/或核心发动机206的至少一部分的环形风扇壳体或外部机舱250。在示例实施例中,机舱250构造为由联接至前部风扇框架构件259的多个周向间隔开的出口导向叶片252相对于核心发动机206而支承。而且,机舱250的下游部段254可以在核心发动机206的外部部分上延伸以便在其之间限定旁路空气流通道256。燃气涡轮发动机组件120包括发动机框架组件257,发动机框架组件257在一个实施例中包含仅两个框架,前部风扇框架构件259和涡轮机中央框架构件261。在本文中使用时,框架构件支承轴承并且可以包含气动整流罩以在操作期间使空气产生涡旋或去旋(de-swirl)穿过燃气涡轮发动机组件120。在各个其他实施例中,涡轮机后部框架构件255定位于LP涡轮机的后部。前部风扇框架构件259轴向上定位于低压压缩机222与高压压缩机224之间并定位于齿轮箱246的轴向后部。前部风扇框架构件259构造为支承LP压缩机222和HP压缩机224。涡轮机中央框架构件261轴向上定位于HP涡轮机228与LP涡轮机230之间。在示例实施例中,燃气涡轮发动机组件120包括纵向轴线202并且前部风扇框架构件259和涡轮机中央框架构件261与中心线同轴地对齐。在各个实施例中,涡轮机后部框架构件255被附加以提供对LP涡轮机230的附加支承。因此,在一些实施例中燃气涡轮发动机组件120包括三框架式发动机框架组件。
核心发动机206包括高压转子轴234并且燃气涡轮发动机组件120包括低压转子轴236。涡轮机中央框架构件261构造为可旋转地支承HP涡轮机228的后部端部部分239和LP涡轮机230的前部端部部分241。
在涡扇发动机组件120的运行期间,一定量空气258穿过机舱250的相关联的入口260和/或风扇组件204进入涡扇120。在一定量空气258横穿风扇桨叶240时,一定量空气258的第一部分262被引导或输送至旁路空气流通道256内并且一定量空气258的第二部分264被引导或输送至核心空气流动路径237内,或者更具体地被引导或输送至LP压缩机222内。第一部分262和第二部分264之间的比率通常被称为旁通比。第二部分264的压力之后随第二部分264被引导穿过高压(HP)压缩机224并进入燃烧部段226而增加,在燃烧部段226处,第二部分264与燃料混合并被燃烧以提供燃烧气体266。
燃烧气体266被引导穿过HP涡轮机228,在HP涡轮机228处,来自燃烧气体266的热能和/或动能的一部分经由联接至外部壳体208的HP涡轮机定子叶片268以及联接至HP轴或轴芯234的HP涡轮机转子桨叶270的连续级而被提取,因而使HP轴或轴芯234旋转,这之后驱动HP压缩机224的旋转。燃烧气体266之后被引导穿过LP涡轮机230,在LP涡轮机230处,经由联接至外部壳体208的LP涡轮机定子叶片272以及联接至LP轴或轴芯236的LP涡轮机转子桨叶274的连续级从燃烧气体266中提取热能和动能的另一部分,这驱动LP轴或轴芯236和LP压缩机222的旋转和/或风扇238的旋转。
燃烧气体266随后被引导穿过核心发动机206的喷射排气喷嘴部段232以提供推进推力。同时,随第一部分262被引导穿过旁路空气流通道256之后从涡扇120的风扇喷嘴排气部段276被排出,第一部分262的压力显著增加,也提供推进推力。HP涡轮机228、LP涡轮机230、以及喷射排气喷嘴部段232至少部分地限定用于引导燃烧气体266穿过核心发动机206的热气路径278。
图1仅通过示例的方式描绘了涡扇发动机组件120,在其他示例性实施例中,涡扇发动机组件120可以具有任意其他适合的构型,包括、例如、涡轮螺旋桨发动机。
图3是涡扇发动机组件120(图1和图2中示出)的另一示意性横截面图。在示例实施例中,齿轮箱246定位成与LP压缩机222轴向对齐并定位于LP压缩机222的径向内部。前部风扇框架构件259轴向上定位于低压压缩机222与高压压缩机224之间。这种相对位置允许省去在具有相似大小和构型的其他燃气涡轮发动机中通常存在的框架构件。在示例实施例中,行星齿轮传动装置246具体化为,例如,行星齿轮和复合齿轮。前部风扇框架构件259为风扇组件204、LP压缩机222、齿轮箱246以及HP压缩机224的前部端部部分247提供支承。
在一些实施例中,涡轮机中央框架构件261支承HP涡轮机228的后部端部部分239和LP涡轮机230的前部端部部分241。在各个实施例中,涡轮机后部框架构件255单独地支承LP涡轮机230的后部端部部分243。因此,在一些实施例中,涡扇发动机组件120包括三个框架,其中,涡轮机后部框架构件包括构造为使离开LP涡轮机230的排出气体去旋的翼型部分。在其他实施例中,涡扇发动机组件120包括仅两个框架,前部风扇框架构件259和涡轮机中央框架构件261。由于涡扇发动机组件120的两框架实施例不包括后部框架构件255,通常由后部框架构件255提供的去旋作用在其他位置提供,例如,通过向LP涡轮机230添加级。最终级构造为使从LP涡轮机230的前面的级引导出的排出气体去旋。在示例性实施例中,LP涡轮机230包括构造为使排出气体去旋的低涡旋LP涡轮机最后级。
图4是根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机120的后部部分的示意性横截面图。LP涡轮机230包括四个LP涡轮机定子叶片级409、410、412和414以及联接至LP轴236的四个LP涡轮机转子桨叶级402、404、406和408。在替代性实施例中,LP涡轮机230可包括更多或更少的LP涡轮机转子桨叶级,例如一个、两个、三个或五个LP涡轮机转子桨叶,或使LP涡轮机230能够如本文所述那样作用的任意其他适合数目的LP涡轮机转子桨叶。在替代性实施例中,LP涡轮机230可包括更多或更少的LP涡轮机定子叶片级,例如一个、两个、三个或五个LP涡轮机定子叶片,或使LP涡轮机230能够如本文所述那样作用的任意其他适合数目的LP涡轮机定子叶片。在运行期间,燃烧气体266被相继地引导至第一LP涡轮机定子叶片409、第一LP涡轮机转子桨叶级402、第二LP涡轮机定子叶片410、第二LP涡轮机转子桨叶级404、第三LP涡轮机定子叶片412、第三LP涡轮机转子桨叶级406、第四LP涡轮机定子叶片414和第四LP涡轮机转子桨叶级408。
燃烧气体266包括LP涡轮机定子叶片速度415、418、422和426以及LP涡轮机转子桨叶速度416、420、424和428。LP涡轮机定子叶片速度418、422和426以及LP涡轮机转子桨叶速度416、420、424和428分别包括轴向分速度和周向分速度。LP涡轮机定子叶片速度415、418、422和426使燃烧气体266映射(project)至LP涡轮机转子桨叶速度416、420、424和428使得LP涡轮机转子桨叶速度416、420、424和428的周向分速度降低。LP涡轮机转子桨叶速度428的周向分速度降低,使得在燃烧气体266离开第四LP涡轮机转子桨叶级408的点处LP涡轮机转子桨叶速度428的方向与轴向方向A偏离小于或等于十度。第四LP涡轮机转子桨叶级408是低涡旋LP涡轮机级,其不需要出口导向叶片或转向叶片来减少排出气体的涡旋。
图5是构造诸如燃气涡轮发动机120(图1中示出)的燃气涡轮发动机的方法500的流程图。方法500包括提供502核心涡轮发动机206,核心涡轮发动机206包括串行流动连通地联接在一起的HP压缩机224、燃烧部段226和HP涡轮机228。方法500还包括将核心涡轮发动机206联接504至定位于核心发动机206的轴向前部的前部风扇框架构件259。方法500还包括将核心涡轮发动机206联接506至涡轮机中央框架构件261。涡轮机中央框架构件261在HP涡轮机228的轴向后部处联接至核心涡轮发动机206。方法500还包括在涡轮机中央框架构件261的轴向后部处将LP涡轮机230联接508至LP轴236。方法500进一步包括在前部风扇框架构件259的轴向前部处将动力齿轮箱246的输入端联接510至LP轴236。方法500还包括在前部风扇框架构件259的轴向前部处将风扇组件206和LP压缩机222联接512至动力齿轮箱246的输出端。
上述的框架减少的燃气涡轮发动机组件的方法和系统的实施例提供了用于减小燃气涡轮发动机组件的长度、重量和成本的成本有效且可靠的方式。更具体地,本文所述的方法和系统有利于独立于LP涡轮机速度而优化风扇和增压器速度以允许达到风扇和增压器的优化的压力比和性能。同样,增加风扇组件速度有益于使风扇更耐扭曲或可操作。而且,所述构型导致结合有较低的风扇压力比的风扇叶顶速度范围的改善。因此,本文所述的方法和系统有利于改进风扇叶顶速度范围并以成本有效且可靠的方式允许更短、更轻的发动机中存在较低的风扇压力比。
尽管本公开内容的各个实施例的特定特征可能在一些附图中示出而没有在其他附图中示出,这仅是为了方便。根据本公开内容的原理,一幅附图的任意特征可与任意其他附图的任意特征结合而被引用并且/或者被要求保护。
本书面说明使用示例来公开包括最佳模式的实施例,也使用示例来使本领域任何技术人员都能够实践实施例,包括制作并使用任何装置或系统并执行任何所包含的方法。本公开内容的可授予专利权的范围由权利要求限定,并且可以包括本领域技术人员能够想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件,或如果他们包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等效结构元件,这些其他示例意在落入权利要求的范围内。
Claims (20)
1.一种燃气涡轮发动机组件,所述燃气涡轮发动机组件包括:
核心发动机,所述核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮机;
低压涡轮机,所述低压涡轮机定位于所述核心发动机的轴向后部并且包括定子叶片和转子桨叶的多个级;
低压压缩机,所述低压压缩机定位于所述核心发动机的轴向前部并且经齿轮箱可旋转地联接至所述低压涡轮机,所述低压压缩机与所述齿轮箱轴向对齐并从所述齿轮箱径向向外地定位;
风扇组件,所述风扇组件直接联接至所述低压压缩机使得所述风扇组件和所述低压压缩机以相同速度旋转;以及
发动机框架组件,所述发动机框架组件包括:
前部风扇框架构件,所述前部风扇框架构件轴向上定位于所述低压压缩机与所述高压压缩机之间,并且定位于所述齿轮箱的轴向后部;以及
涡轮机中央框架构件,所述涡轮机中央框架构件轴向上定位于所述高压涡轮机与所述低压涡轮机之间。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述燃气涡轮发动机组件包括纵向中心线,所述前部风扇框架构件和所述涡轮机中央框架构件与所述中心线同轴地对齐。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述核心发动机包括高压转子轴并且进一步包括低压转子轴,所述涡轮机中央框架构件构造为可旋转地支承所述高压转子轴的后部端部部分和所述低压转子轴的后部端部部分。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述前部风扇框架构件构造为支承所述低压压缩机。
5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述发动机框架组件包括仅两个框架。
6.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述风扇组件和所述低压压缩机以第一速度旋转,所述低压涡轮机以第二速度旋转,所述第一速度小于所述第二速度。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述燃气涡轮发动机组件包括纵向中心线,所述低压涡轮机的定子叶片和转子桨叶的所述多个级的最后的转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级,其中,所述低涡旋出口转子桨叶级基本上平行于所述纵向中心线引导所述排气流。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述低压涡轮机的所述多个定子叶片和转子桨叶的最后的定子叶片以第一速度将所述排气流引导向所述低涡旋出口转子桨叶,所述第一速度包括第一轴向分速度和第一周向分速度,所述低涡旋出口转子桨叶以第二速度引导所述排气流,所述第二速度包括第二轴向分速度和第二周向分速度,其中,所述第一周向分速度大于所述第二周向分速度。
9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述第二速度与所述纵向中心线偏离小于或等于十度。
10.根据权利要求9所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述低涡旋出口级不包括构造为减少排气流的涡旋的多个出口导向叶片或转向叶片。
11.一种组装两框架式燃气涡轮发动机的方法,所述方法包括:
提供核心燃气涡轮发动机,所述核心燃气涡轮发动机包括串行流动连通地联接在一起的高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮机;
将所述核心燃气涡轮发动机联接至定位于所述核心发动机的轴向前部的前部风扇框架构件;
将所述核心燃气涡轮发动机联接至涡轮机中央框架构件,所述涡轮机中央框架构件在所述高压涡轮机的轴向后部处联接至所述核心燃气涡轮发动机;
在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴;
在所述前部风扇框架构件的轴向前部处将齿轮箱的输入端联接至所述第一轴;以及
在所述前部风扇框架构件的轴向前部处将风扇组件和低压压缩机联接至所述齿轮箱的输出端。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴包括在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴,所述低压涡轮机包括多个级,其中,所述多个级的最后级包括低涡旋出口级。
13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴包括在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴,所述低压涡轮机在所述低压涡轮机的端部部分上以及所述端部部分处不受支承。
14.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴包括在所述涡轮机中央框架构件的轴向后部处将低压涡轮机联接至第一轴,所述低压涡轮机在没有出口导向叶片的情况下产生低涡旋排气流。
15.一种燃气涡轮发动机组件,所述燃气涡轮发动机组件构造为驱动风扇组件的有桨叶的可旋转构件,所述发动机组件包括:
核心发动机,所述核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧器以及高压涡轮机;
低压涡轮机,所述低压涡轮机定位于所述核心发动机的轴向后部并且包括定子叶片和转子桨叶的多个级,所述低压涡轮机的定子叶片和转子桨叶的所述多个级的最后的转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级;
低压压缩机,所述低压压缩机定位于所述核心发动机的轴向前部并且经齿轮箱可旋转地联接至所述低压涡轮机,所述低压压缩机与所述齿轮箱轴向对齐,所述低压压缩机从所述齿轮箱径向向外地定位;以及
发动机框架组件,所述发动机框架组件包括前部风扇框架构件,所述前部风扇框架构件轴向上定位于所述低压压缩机与所述高压压缩机之间,所述齿轮箱定位于所述前部框架的轴向前部,所述齿轮箱径向向内地定位。
16.根据权利要求15所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述燃气涡轮发动机组件进一步包括涡轮机中央框架构件,所述涡轮机中央框架构件定位于所述高压涡轮机与所述低压涡轮机之间,所述前部风扇框架构件和所述涡轮机中央框架构件关于所述纵向中心线同轴地对齐。
17.根据权利要求15所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述核心发动机包括高压转子轴并且进一步包括低压转子轴,所述涡轮机中央框架构件构造为可旋转地支承所述高压转子轴的后部端部部分和所述低压转子轴的后部端部部分。
18.根据权利要求15所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述燃气涡轮发动机组件包括纵向中心线,所述低涡旋出口转子桨叶级基本上平行于所述纵向中心线引导所述排气流。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述低压涡轮机的所述多个定子叶片和转子桨叶的最后的定子叶片以第一速度将所述排气流引导向所述低涡旋出口转子桨叶,所述第一速度包括第一轴向分速度和第一周向分速度,所述低涡旋出口转子桨叶以第二速度引导所述排气流,所述第二速度包括第二轴向分速度和第二周向分速度,其中,所述第一周向分速度大于所述第二周向分速度。
20.根据权利要求19所述的燃气涡轮发动机组件,其特征在于,所述第二速度与所述纵向中心线偏离小于或等于十度。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201615164726A | 2016-05-25 | 2016-05-25 | |
US15/164,726 | 2016-05-25 | ||
PCT/US2017/032319 WO2018026408A2 (en) | 2016-05-25 | 2017-05-12 | Method and system for a two frame gas turbine engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109196187A true CN109196187A (zh) | 2019-01-11 |
CN109196187B CN109196187B (zh) | 2021-12-07 |
Family
ID=60766124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201780032101.9A Active CN109196187B (zh) | 2016-05-25 | 2017-05-12 | 用于两框架式燃气涡轮发动机的方法和系统 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3464833A2 (zh) |
CN (1) | CN109196187B (zh) |
WO (1) | WO2018026408A2 (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111594275A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 通用电气公司 | 具有气流管理组件的涡轮机 |
CN111692011A (zh) * | 2019-03-11 | 2020-09-22 | 劳斯莱斯有限公司 | 高效气体涡轮引擎安装和操作 |
CN113906204A (zh) * | 2019-06-06 | 2022-01-07 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于调节涡轮机的加速度的方法 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017211649A1 (de) * | 2017-07-07 | 2019-01-10 | MTU Aero Engines AG | Gasturbine mit einer schnelllaufenden Niederdruckturbine und einem Turbinengehäuse |
US11174916B2 (en) | 2019-03-21 | 2021-11-16 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Aircraft engine reduction gearbox |
US11560840B2 (en) * | 2020-10-16 | 2023-01-24 | General Electric Company | Damper engine mount links |
US11268453B1 (en) | 2021-03-17 | 2022-03-08 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Lubrication system for aircraft engine reduction gearbox |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1900508A (zh) * | 2005-06-06 | 2007-01-24 | 通用电气公司 | 整体的反向旋转涡轮风扇 |
US20080098714A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Robert Joseph Orlando | Turbofan engine assembly and method of assembling same |
US20130186058A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | William G. Sheridan | Geared turbomachine fan and compressor rotation |
CN103967651A (zh) * | 2013-02-04 | 2014-08-06 | 联合工艺公司 | 用于设置燃气涡轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法 |
US20150143794A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | United Technologies Corporation | Geared Turbofan Engine Gearbox Arrangement |
EP2975226A1 (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-20 | United Technologies Corporation | Turbine section support for a gas turbine engine |
US20160084105A1 (en) * | 2014-09-24 | 2016-03-24 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system |
-
2017
- 2017-05-12 WO PCT/US2017/032319 patent/WO2018026408A2/en unknown
- 2017-05-12 EP EP17817936.2A patent/EP3464833A2/en not_active Withdrawn
- 2017-05-12 CN CN201780032101.9A patent/CN109196187B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1900508A (zh) * | 2005-06-06 | 2007-01-24 | 通用电气公司 | 整体的反向旋转涡轮风扇 |
US20080098714A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-01 | Robert Joseph Orlando | Turbofan engine assembly and method of assembling same |
US20130186058A1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | William G. Sheridan | Geared turbomachine fan and compressor rotation |
CN103967651A (zh) * | 2013-02-04 | 2014-08-06 | 联合工艺公司 | 用于设置燃气涡轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法 |
US20150143794A1 (en) * | 2013-11-22 | 2015-05-28 | United Technologies Corporation | Geared Turbofan Engine Gearbox Arrangement |
EP2975226A1 (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-20 | United Technologies Corporation | Turbine section support for a gas turbine engine |
US20160084105A1 (en) * | 2014-09-24 | 2016-03-24 | United Technologies Corporation | Fan drive gear system |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111594275A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 通用电气公司 | 具有气流管理组件的涡轮机 |
CN111692011A (zh) * | 2019-03-11 | 2020-09-22 | 劳斯莱斯有限公司 | 高效气体涡轮引擎安装和操作 |
CN111692011B (zh) * | 2019-03-11 | 2023-12-15 | 劳斯莱斯有限公司 | 高效气体涡轮引擎安装和操作 |
CN113906204A (zh) * | 2019-06-06 | 2022-01-07 | 赛峰飞机发动机公司 | 用于调节涡轮机的加速度的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109196187B (zh) | 2021-12-07 |
WO2018026408A3 (en) | 2018-04-26 |
WO2018026408A2 (en) | 2018-02-08 |
EP3464833A2 (en) | 2019-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109196187A (zh) | 用于两框架式燃气涡轮发动机的方法和系统 | |
CN106150701B (zh) | 用于支承间接驱动的涡扇发动机的转子轴的系统 | |
CN106468218B (zh) | 压缩机放气辅助涡轮 | |
US8161728B2 (en) | Gas turbines with multiple gas flow paths | |
US9359960B2 (en) | Gas turbines with multiple gas flow paths | |
EP3273032B1 (en) | A multi-spool gas turbine engine architecture | |
CN106150697A (zh) | 具有可变桨距出口导叶的涡轮发动机 | |
US20090000265A1 (en) | Gas Turbines with Multiple Gas Flow Paths | |
CN107061008A (zh) | 燃气涡轮发动机风扇 | |
US20130192256A1 (en) | Geared turbofan engine with counter-rotating shafts | |
US20150260051A1 (en) | Geared low fan pressure ratio fan exit guide vane stagger angle | |
JPS5812899A (ja) | 複合推進装置 | |
CN106468216A (zh) | 混合流涡轮核心 | |
CN109723559A (zh) | 包括双速分离式压缩机的燃气涡轮发动机 | |
CN108194226A (zh) | 超音速涡扇发动机 | |
WO2018052616A1 (en) | Gas turbine engine | |
US20130219908A1 (en) | Geared turbofan architecture for improved thrust density | |
CN107956598A (zh) | 燃气涡轮发动机 | |
JPS63134817A (ja) | ガスタ−ビン機関 | |
CN109154195A (zh) | 用于低涡旋低压涡轮机的系统 | |
CN109424441A (zh) | 具有单壁悬臂架构的涡轮发动机 | |
EP3037622B1 (en) | A turbine engine with guide vanes forward of its fan blades | |
CN117846786A (zh) | 用于燃气涡轮发动机的联轴器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |