CN109958484A - 缓解涡轮发动机中的转子弯曲的结构和方法 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机包括：第一转子组件，所述第一转子组件包括：第一驱动轴，所述第一驱动轴沿着纵向方向延伸；外壳，所述外壳连接到所述第一转子组件以提供所述第一转子组件环绕轴向中心线的旋转；第一辅助组件，其中所述第一辅助组件将能量发送到所述第一转子组件和/或从所述第一转子组件提取能量；以及第一离合器组件，所述第一离合器组件设置在所述第一转子组件与所述第一辅助组件之间。所述第一离合器组件将所述第一转子组件接合到所述第一辅助组件且使所述第一转子组件从所述第一辅助组件脱离。

Description

缓解涡轮发动机中的转子弯曲的结构和方法

技术领域

本发明主题主要涉及用于缓解燃气涡轮发动机转子中的热弯曲的结构和方法。

背景技术

例如为飞行器提供推进力的燃气涡轮发动机在操作期间在转子组件处生成热。在发动机关断之后，转子组件是静止的(即，不旋转)，这通常导致沿转子组件周向和/或轴向的不对称热分布或热梯度。此类热梯度通常可能导致例如沿着轴向方向的热弯曲或弯曲转子。弯曲转子导致相对于包围转子组件的更多壳体中的一个的相对较大偏心率。由此，在转子组件恢复操作时，此类偏心通常可能致使转子组件以不希望的振动幅值和非同心性操作，从而损坏周围壳体、轴承组件、负载结构等。此外，发动机的此类操作可能导致翼型叶片尖端摩擦到周围壳体中，从而导致叶片、壳体或两者的损坏以及发动机性能和可操作性的劣化。

用以缓解弯曲转子的已知方法包括允许转子组件静置直至热梯度随着时间的过去已自然地减小，以便去除或消除弯曲转子状态。然而，在各种情形中，发动机可能需要比自由对流热传递可允许的更快地重新起动。其它已知方法和结构包括使转子组件旋转以便减小转子组件上的热梯度。各种已知实例包括经由辅助齿轮箱例如从起动电动机或发电机使转子组件旋转。

然而，用于缓解转子组件的热弯曲的已知结构和方法可能需要不切实际量的能量来克服来自辅助齿轮箱的齿轮、轴和互连的辅助组件(例如，起动器/电动机、发电机、热交换器、流体泵，等)的力和惯性。因此，已知结构和方法要么不可接受地增大发动机重量和大小，要么需要足够强大以提供从辅助齿轮箱操作的能量的电力系统(例如，发电机、电池、能量存储装置)。

由此，需要用于缓解燃气涡轮发动机中的转子弯曲的结构和方法，其可克服源于燃气涡轮发动机的辅助齿轮箱的限制和挑战。

发明内容

本发明的各方面及优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过实践本发明得知。

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：第一转子组件，所述第一转子组件包括：第一驱动轴，所述第一驱动轴沿着纵向方向延伸；外壳，所述外壳连接到所述第一转子组件以提供所述第一转子组件环绕轴向中心线的旋转；第一辅助组件，其中所述第一辅助组件将能量发送到所述第一转子组件和/或从所述第一转子组件提取能量；以及第一离合器组件，所述第一离合器组件设置在所述第一转子组件与所述第一辅助组件之间。所述第一离合器组件将所述第一转子组件接合到所述第一辅助组件且使所述第一转子组件从所述第一辅助组件脱离。

在一个实施例中，所述第一离合器组件设置在连接到所述第一转子组件和所述第一辅助组件的轴处。所述第一离合器组件将所述轴的至少一部分接合到所述第一转子组件和所述第一辅助组件且使所述轴的至少一部分从所述第一转子组件和所述第一辅助组件脱离。

在另一实施例中，所述第一离合器组件包括第一离合器机构以将所述第一转子组件接合到所述第一辅助组件且使所述第一转子组件从所述第一辅助组件脱离。所述第一离合器机构设置在连接到所述第一转子组件和所述第一辅助组件的轴处。

在又一实施例中，所述第一离合器组件限定手动、液压、气动、螺线管控制离合器、机械、电电磁或机电传动系统或离心式离合器中的一个或多个。

在再一实施例中，所述第一离合器组件至少部分地设置在所述外壳内。

在一个实施例中，所述第一离合器组件在第一速度阈值或低于所述第一速度阈值下使所述第一辅助组件脱离。

在另一实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述第一离合器组件的机械开关。所述机械开关的切换将所述第一离合器组件接合到所述第一转子组件且使所述第一离合器组件从所述第一转子组件脱离。

在各种实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括第二转子组件，所述第二转子组件包括沿着所述纵向方向延伸的第二驱动轴，其中所述第一离合器组件进一步设置在所述第一辅助组件、所述第一转子组件与所述第二转子组件之间。在一个实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述第一离合器组件和所述第二转子组件的第二离合器组件。所述第二离合器组件至少部分地设置在所述外壳内。在另一实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述第一离合器组件的机械开关。所述机械开关的切换将所述第一离合器组件接合到所述第一转子组件且使所述第一离合器组件从所述第一转子组件脱离。在所述第一离合器组件从所述第一辅助组件脱离时，所述机械开关的切换进一步将所述第二离合器组件接合到所述第二转子组件。在所述第一离合器组件接合到所述第一辅助组件时，所述机械开关的切换使所述第二离合器组件从所述第二转子组件脱离。

在另一实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括设置于所述外壳内的能量源装置。所述能量源装置被配置成提供能量以使所述第一转子组件或第二转子组件中的一个或多个旋转。

本公开的另一方面涉及一种缓解燃气涡轮发动机中的热弯曲的方法。所述方法包括：经由设置在第一辅助组件与第一转子组件之间的第一离合器组件使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离；以及使流体流动穿过所述燃气涡轮发动机以引发与所述第一辅助组件分离的所述第一转子组件的旋转。

在所述方法的一个实施例中，使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离在第一速度阈值或低于所述第一速度阈值下发生。

在另一实施例中，所述方法进一步包括将所述第一转子组件经由第二离合器组件连接到第二转子组件。

在又一实施例中，所述方法进一步包括经由流体穿过所述燃气涡轮发动机的所述流动使所述第二转子组件和所述第一转子组件旋转。

在再一实施例中，所述第一离合器组件在所述第一辅助组件与所述第一转子组件之间使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离。

本公开的又一方面涉及一种使第一转子组件旋转以缓解燃气涡轮发动机中的热弯曲的方法。所述方法包括：经由设置在第一辅助组件与第一转子组件之间的第一离合器组件使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离；以及经由将能量提供到所述第一离合器组件和所述第一转子组件的能量源使所述第一转子组件旋转。

在一个实施例中，所述能量源提供间歇性能量突发或连续能量流以使所述第一转子组件或第二转子组件中的一个或多个间歇性地或连续地旋转。

在另一实施例中，所述第一离合器组件在所述第一辅助组件与所述第一转子组件之间使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离。

在又一实施例中，所述方法进一步包括：将所述第一转子组件经由第二离合器组件连接到第二转子组件；以及经由来自所述能量源的所述能量使所述第二转子组件和所述第一转子组件旋转。

参考下面的描述和所附的权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优势将变得更好理解。并入在本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明了本发明的实施例，并且与描述一起用以解释本发明的原理。

附图说明

本说明书中针对所属领域的技术人员来阐述本发明的完整且启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，其中：

图1到3为根据本公开的方面的燃气涡轮发动机的示范性实施例；

图4为图1到3的燃气涡轮发动机的一部分的示意性实施例，其进一步描绘本公开的离合器组件的实施例；

图5为概述缓解燃气涡轮发动机的转子组件的热弯曲的方法的示范性步骤的流程图；以及

图6到9为图1到3的燃气涡轮发动机的一部分的其它示意性实施例，其进一步描绘根据本公开的方面的离合器组件的实施例。

在本说明书和图中附图标记的重复使用意图表示本发明的相同或相似特征或元件。

具体实施方式

现将详细参考本发明的实施例，在图中说明本发明的实施例的一个或多个实例。每个实例是作为本发明的解释而非本发明的限制而提供。实际上，所属领域的技术人员将显而易见，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改和变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以得到再一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书以及其等效物的范围内。

如本文中所使用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以区分一个组件与另一组件，而并非意欲表示个别组件的位置或重要性。

术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。举例来说，“上游”是指流体流出的方向，且“下游”是指流体流向的方向。

大体上提供用于缓解燃气涡轮发动机中的转子弯曲的结构和方法的实施例，其可克服源于第一辅助组件的限制和挑战。在本文中大体示出且描述的结构和方法使得燃气涡轮发动机的高压(HP)转轴能够在关断之后旋转，以便减小HP转轴上的周向和/或轴向热梯度，由此缓解HP转轴的热弯曲。本文中大体提供的结构和方法减小或消除来自第一辅助组件(例如，辅助齿轮箱)的惯性力，以便使得HP转轴能够经由空气(例如自然风)的流动或外部风扇组件而旋转。本文中大体提供的结构和方法进一步使低压(LP)或中压(IP)转轴能够接合HP转轴且使得HP转轴能够经由LP或IP转轴(例如风扇组件)旋转。结合降低或消除来自第一辅助组件的惯性力，本文中提供的结构和方法实现风扇组件或一般来说LP或IP转轴的风车运动或手动转动，以进一步实现HP转轴的旋转，从而减小或消除可能造成热弯曲的热梯度。

现参考图式，图1到2为根据本公开的方面的示范性燃气涡轮发动机10(本文中称为“发动机10”)的示意性横截面图，所述燃气涡轮发动机示出为结合有缓解转子组件的热弯曲的结构和方法的高旁路涡扇发动机。尽管下文进一步参考涡轮风扇发动机进行描述，但本发明还可应用到一般来说包括桨扇发动机、涡喷发动机、涡桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机的涡轮机械，包括船舶和工业涡轮发动机和辅助电力单元。如图1到2中所示，发动机10具有为了参考目的大体上沿着纵向方向L延伸穿过发动机的纵向或轴向中心线轴线12。发动机10进一步限定从轴向中心线轴线12延伸的径向方向R。

一般来说，发动机10可包括限定环形入口20的基本上管状的外部壳体16。外部壳体16包覆或以串联流动布置至少部分地流动穿过压缩机区段21、燃烧区段26和涡轮区段31。在图1到2中示出的实施例中，压缩机区段21限定连接到HP轴34的高压(HP)压缩机24和与HP压缩机24串联布置的低压或中压压缩机22。涡轮区段31限定HP涡轮28，所述HP涡轮连接到HP轴34以从燃烧气体86提取能量，从而驱动HP轴34和HP压缩机24。

风扇组件14设置在压缩机区段21的前部或上游。风扇组件14包括风扇转子38。风扇转子38包括一个或多个风扇级，其中每个风扇级限定多个推进器或风扇叶片42，所述推进器或风扇叶片连接到风扇转子38且在径向方向R上从所述风扇转子向外延伸。在一个实施例中，如图1中所示，风扇转子38限定单个风扇级或多个叶片42的单个周向邻近布置。在各种其它实施例中，风扇组件14可进一步限定多个所述级。风扇转子38可一起绕着轴向中心线12旋转。环形风扇壳体或外罩44周向环绕风扇组件14的至少一部分和/或外部壳体16的至少一部分。在一个实施例中，外罩44可相对于外部壳体16由多个周向隔开的出口导向叶片或支柱46支撑。外罩44的至少一部分可在外部壳体16的外部部分上方(在径向方向R上)延伸，以便在其间限定旁路空气流动通道48。

涡轮区段31进一步在HP涡轮28的下游限定低压(LP)涡轮30。在图1中大体提供的实施例中，LP涡轮30连接到LP压缩机22连接到的LP轴36。LP涡轮30从燃烧气体86提取能量以驱动LP压缩机22。在各种实施例中，风扇转子38和风扇叶片42连接到LP轴36，以便限定直接驱动配置，使得LP涡轮30与LP压缩机22和风扇转子38以大体类似的转速旋转。在例如图1中大体提供的其它实施例中，减速装置40连接到LP轴36和风扇转子38以限定间接驱动配置。所述间接驱动配置大体实现风扇转子38相对于LP轴36和提供能量的LP涡轮30的不同转速。举例来说，减速装置40可限定减速或动力齿轮组件，例如但不限于行星齿轮组件。

现参考图3，提供了图1到2中所示的发动机10的示范性实施例，所述示范性实施例进一步限定三转轴燃气涡轮发动机。由此，发动机10限定经由LP轴36连接到LP涡轮30的风扇组件14，其一起限定LP转轴。中压(IP)涡轮29经由IP轴35连接到LP或IP压缩机22，其一起限定IP转轴。HP涡轮28经由HP轴34连接到HP压缩机24，其一起限定HP转轴。轴34、35、36，涡轮28、29、30与压缩机/风扇14、22、24的每个组合大体机械独立，以便实现一个轴的旋转而不必驱动另一轴的旋转，除了本文中的进一步论述之外。本文中所描述的第一转子组件100和第二转子组件200的各种实施例可限定HP转轴、IP转轴与LP转轴的一个或多个组合。举例来说，第一转子组件100可限定HP转轴、LP转轴或IP转轴，且第二转子组件200可限定不同于第一转子组件100的转轴中的一个或多个。

返回参考图1到2，发动机10可大体包括排气喷嘴32，所述排气喷嘴连接在涡轮区段31的下游以引导燃烧气体86从发动机10流动。

在如图1到2中所示的发动机10的操作期间，如由箭头74示意性指示的一定体积的空气通过外罩和/或风扇组件14的相关联入口76进入发动机10。当空气74通过风扇组件14的叶片42时，由箭头78示意性指示的空气的一部分被引导或路由到旁路空气流动通道48中，而由箭头80示意性指示的空气的另一部分被引导或通过风扇组件14。空气80在朝向燃烧区段26流动穿过压缩机区段21时被逐渐压缩。

如箭头82示意性地指示，现被压缩的空气流动到燃烧区段26中，燃料引入到所述燃烧区段中，与经压缩空气82的至少一部分混合，且经点燃以形成燃烧气体86。燃烧气体86流动到涡轮区段31中，从而使得涡轮区段31的旋转部件旋转且支持压缩机区段21和/或风扇组件14中分别连接的旋转部件的操作。

现参考图4，大体提供发动机10的示范性示意性实施例。发动机10包括第一转子组件100，所述第一转子组件包括沿着纵向方向L延伸的第一驱动轴105。在各种实施例中，第一驱动轴105为例如图1中所描绘的HP轴34。此外，在各种实施例中，第一转子组件100包括一起大体限定发动机10的HP转轴的HP轴34、HP压缩机24和HP涡轮28。在其它实施例中，第一转子组件100可包括IP转轴或LP转轴。

在各种实施例中，外壳110连接到第一转子组件100以提供第一转子组件100环绕轴向中心线12的旋转。举例来说，外壳110可大体设置于发动机10的框架内，以便实现第一转子组件100相对于静态框架的旋转。在例如其中第一转子组件100限定发动机10的HP转轴的各种实施例中，外壳110至少可限定发动机10的前部HP转轴轴承隔室(例如，#3轴承组件)。轴承隔室可大体包括一个或多个轴承，例如滚动元件轴承、流体膜轴承、空气轴承，等。滚动元件轴承可包括滚筒轴承、楔形滚筒轴承、球状或滚珠轴承，等。在例如本文中进一步描述的其它实施例中，外壳110可进一步限定LP或IP转轴轴承，例如用于LP或IP转轴的#2轴承组件。

发动机10进一步包括第一辅助组件120，第一辅助组件120包括一个或多个附件125，所述附件被配置成将能量经由外壳110发送到第一转子组件100且经由所述外壳从所述第一转子组件提取能量。更具体地说，第一辅助组件120可被配置成经由设置于外壳110内的第一齿轮组件115的一个或多个齿轮(例如，伞齿轮)发送和提取能量。第一辅助组件120的附件125可包括但不限于例如在起动和/或点燃期间提供能量以使第一转子组件100旋转的起动电动机或空气涡轮起动器。第一辅助组件120可进一步至少部分地包括一个或多个齿轮箱、齿轮组件、流体系统、泵、清除器、热交换器、电机、发电机、起动电动机，等。举例来说，第一辅助组件120可包括提供能量以经由连接到第一辅助组件120和外壳110的轴135使第一转子组件100从静止或大致零旋转开始旋转的起动电动机、空气涡轮起动器或发电机。更具体地说，第一辅助组件120可提供能量以使连接到设置于外壳110内的第一齿轮组件115的轴135旋转。轴135的旋转使第一齿轮组件115和第一转子组件100旋转。第一转子组件100的旋转通过提供初始体积的空气74而实现发动机10的初始操作，例如起动和点燃，如关于图1所描述。

仍参考图4，发动机10进一步包括第一离合器组件130，第一离合器组件130包括轴135，所述轴连接到第一转子组件100和第一辅助组件120。第一离合器机构133设置在轴135处。在例如图4中提供的各种实施例中，第一离合器机构133限定在外壳110内。通常，第一离合器机构133限定在第一辅助组件120外部，例如第一辅助组件120与第一转子组件100之间。由此，第一离合器机构133将轴135的至少一部分接合到第一转子组件100和第一辅助组件120且使所述轴的至少一部分从所述第一转子组件和所述第一辅助组件脱离。更具体地说，在一个实施例中，第一离合器机构133在第一转子组件100与第一辅助组件120之间设置在轴135处。由此，在第一离合器机构133使第一转子组件100从第一辅助组件120脱离时，空气流，例如流体74的流动(例如，由于风车运动)，可由于减小或消除了来自第一辅助组件120的附件、齿轮、轴等的力(例如，惯性力)而使第一转子组件100旋转，所述力原本将过大以致空气的流动(例如，流体74的流动)不能使第一转子组件100旋转。

返回参考在图2中大体提供的发动机10，第一离合器组件130至少部分地设置在其中的外壳110可进一步设置在第一辅助组件120与第一驱动轴105之间。在图2中大体提供的实施例中，第一驱动轴105可限定从外壳110延伸到LP转轴或HP转轴(例如关于图1到2所描述)或IP转轴(例如关于图3所描述)中的一个或多个的径向延伸轴(例如，径向轴或塔轴)。在一个实施例中，外壳110可限定设置在第一辅助组件(例如，限定辅助齿轮箱组件)与LP转轴、IP转轴或HP转轴中的一个或多个之间的传递齿轮箱组件。由此，第一离合器组件130可将LP转轴、IP转轴或HP转轴接合到第一辅助组件120且可使LP转轴、IP转轴或HP转轴从所述第一辅助组件脱离，以减小可能抑制所述转轴中的一个或多个经由流体74的流动、手动工具或手工驱动操作或能量源(例如能量存储装置(例如，关于图7到8所示出和描述的能量源装置140))的旋转的惯性力。

现参考图5，概述用于操作燃气涡轮发动机的方法(在下文中称“方法1000”)的示范性步骤的流程图。在各种实施例中，可实施并执行方法1000以缓解燃气涡轮发动机(例如，发动机10)中的热弯曲。可进一步实施并执行方法1000以使转子组件旋转，从而缓解燃气涡轮发动机的转子组件的热弯曲。方法1000可用以减小作用于第一转子组件上的惯性力，以便辅助或进一步实现第一转子组件经由减小的力，例如但不限于风或手动转动(例如，用手或工具))的旋转。

可在包括例如在图1到4中且进一步关于图6到9描述的第一离合器组件130的实施例的发动机10中实施并执行方法1000。应了解，在本文中概述且描述的方法1000可重新排序或重新定序，且步骤可添加、移除或重新布置而不脱离本公开的范围。此外，尽管可关于图1到4描述并说明方法1000，但应了解，方法1000可进一步应用于超出关于图1到4和图6到9所示出且描述的燃气涡轮发动机的燃气涡轮发动机的实施例。

方法1000包括：在1010处，经由设置在第一辅助组件与第一转子组件之间的第一离合器组件使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离；以及在1020处，使流体流动穿过所述燃气涡轮发动机以引发与所述第一辅助组件分离的所述第一转子组件的旋转。如关于图1到3所描述，使第一辅助组件120与第一转子组件100分离更具体地说是在第一辅助组件120与第一转子组件100之间，以便减小或消除由第一辅助组件120造成的力(例如，惯性力)，所述力原本可能阻止第一转子组件100基于流体穿过发动机10的流动而旋转(例如在步骤1020处概述)。在一个实施例中，第一离合器机构在连接到第一转子组件的外壳内使第一辅助组件与第一转子组件分离。在另一实施例中，第一离合器机构于在第一转子组件与第一辅助组件之间延伸的轴处使第一辅助组件与第一转子组件分离。在各种实施例中，轴(例如，轴135)可限定连接到第一辅助组件120和外壳110且在其间延伸的径向轴或塔轴。

使流体(例如，图1到2中的空气74、空气80)流动穿过燃气涡轮发动机可包括空气(例如风)的流动(即，风车运动)。在例如图4中大体描绘的其它实施例中，流体74的流动可包括生成且被提供穿过发动机10的空气引导空气流入发动机10中，例如经由外部风扇的空气流动将空气提供到发动机10。由此，使第一辅助组件120与第一转子组件100分离并提供流体74的流动可实现并引发第一转子组件100的旋转。

由于转子组件的热弯曲至少部分归因于由转子盘、轮毂、滚筒或轴上的不对称周向和/或轴向热分布造成的热梯度，因此第一转子组件100的旋转使得能够将第一转子组件100的相对较热部分设置到发动机10的相对较冷的周向部分，且将第一转子组件100的相对较冷部分设置到发动机10的相对较热的周向部分，由此辅助热传递且减小第一转子组件100的较热部分与较冷部分之间的温度差。此外，流体74的流动可为第一转子组件100提供冷却。

现参考图1到6，在一个实施例中，第一离合器机构133可经由手动、液压、气动或螺线管控件来操作。在例如图7中进一步说明的一个非限制性实例中，第一离合器组件130可包括连接到其的机械开关137。机械开关137可限定手动离合器或手动控件，例如可包括可由人操作的拉杆。机械开关137可经由外壳110延伸到发动机10的外部。在另一非限制性实例中，第一离合器机构133可限定例如机械、电、电磁或机电传动系统的自动离合器，所述自动离合器将第一离合器组件130接合到第一转子组件100、第二转子组件200或两者或使所述第一离合器组件从所述第一转子组件、第二转子组件或两者脱离。在又一非限制性实例中，第一离合器组件130的第一离合器机构133限定离心式离合器，所述离心式离合器被配置成在第一速度阈值或低于第一速度阈值下使第一辅助组件120脱离或分离。

在各种实施例中，第一离合器组件100和第一离合器机构133的前述实例或实施例可在第一速度阈值或低于第一速度阈值下接合或脱离，例如关于步骤1010所描述。举例来说，发动机10可从第一转子组件100静止或大致不旋转开始操作。第一辅助组件120的附件125(例如起动电动机或发电机)提供输入能量或动力以使在外壳110内从第一齿轮组件115脱离，由此从转子组件100脱离的第一离合器组件130的轴135旋转。在轴135在第一速度阈值或高于第一速度阈值下旋转时，第一离合器机构133接合第一齿轮组件115，以便使得动力能够从第一辅助组件120传递到第一转子组件100，由此使第一转子组件100旋转。如先前所描述，空气80的流被拉动到发动机10中且被压缩成经压缩空气82。在第一转子组件100至少到达特定速度(且由此，经压缩空气82具有特定压力)时，液态或气态燃料被引入到燃烧区段26且与经压缩空气82混合并点燃以得到燃烧气体86。接着大体上经由燃料-空气混合物的改变(例如，经由以下各者的改变：到燃烧区段26的燃料流动、压缩机区段21处的排放阀、可变定子轮叶，或其组合)控制第一转子组件100的速度、压力等的进一步增大和减小。

在关断期间，到燃烧区段26的燃料流动停止，使得第一转子组件100的旋转将最终减小到大致为零，因为没有提供额外能量以引发第一转子组件100的旋转。在第一转子组件100的转速大致减小到或低于第一速度阈值时，第一离合器机构133从第一辅助组件120脱离，例如先前所描述。

应了解，在一个实施例中，第一速度阈值可相对于轴135限定，其可能不同于转子组件100在连接时的转速，因为外壳110内的第一齿轮组件115将轴135连接到转子组件100。由此，轴135可大体限定固定或比例关系，使得轴135的第一速度大体等于转子组件100的第二速度或与其成比例。此外，应了解，在第一离合器机构133将第一辅助组件120接合到第一转子组件100的接合时或紧接其后，轴135与第一转子组件100可能至少瞬时或暂时不成比例，

应进一步了解，在各种实施例中，可相对于第一转子组件100的转速确定第一速度阈值。举例来说，第一速度阈值可大体限定大致在将燃料提供到燃烧区段26以与经压缩空气82混合并点燃以产生燃烧气体86，从而维持第一转子组件100的旋转而无需从第一辅助组件120输入能量时的速度。

现参考图6，大体提供发动机10的另一示范性实施例。发动机10可基本上如关于图1到5所示和描述而加以配置和操作。然而，在图6中，发动机10进一步包括第二转子组件200，所述第二转子组件包括沿着纵向方向L延伸的第二驱动轴205。第二驱动轴205与第一转子组件100的第一驱动轴105大体同心。在各种实施例中，第二驱动轴205为例如图1中所描绘的LP轴36。在其它实施例中，第二驱动轴205为例如图3中所描绘的IP轴35。LP轴36(和图3中的IP轴35)与HP轴34大体同心且在HP轴34内径向且穿过所述HP轴延伸。

发动机10可进一步包括限定第二离合器机构233的第二离合器组件230，所述第二离合器机构连接到第一转子组件100和第二转子组件200。第二离合器组件230至少部分地设置在外壳110内。

第二离合器组件230可大体连接到第一离合器组件130的轴135。第二齿轮组件215设置在第二驱动轴205和轴135处。由此，在第二离合器组件230接合(即，第二离合器机构233连接到轴135)时，连接到轴135和第一转子组件100的第一齿轮组件115以及连接到轴135和第二转子组件200的第二齿轮组件215可实现第一转子组件100与第二转子组件200的机械相依性旋转。第一转子组件100与第二转子组件200的机械相依性旋转可限定第一转子组件100与第二转子组件200之间的转速的固定或比例关系。由此，第一转子组件100与第二转子组件200可各自限定彼此大致相等的第一旋转速度。在其它实施例中，第二齿轮组件215可提供速度改变，使得第一转子组件100以第一速度旋转，且第二转子组件200以不同于所述第一速度的另一速度旋转。在例如先前描述的其它各种实施例中，轴135可以不同于第一转子组件100、第二转子组件200或两者的速度旋转。

返回参考图5，除了图6之外，方法1000可进一步包括在1030处将第一转子组件经由第二离合器机构连接到第二转子组件。在各种实施例中，连接第一转子组件与第二转子组件是在不同于第一速度阈值的第二速度阈值或低于所述第二速度阈值下发生。在一个实施例中，第二速度阈值为低于第一速度阈值的转速。更具体地说，关于第二转子组件200的第二速度阈值低于关于第一转子组件100的第一速度阈值。举例来说，在发动机10的旋转在停止燃料流动之后减小时，随着第一转子组件100的转速朝向零减慢且减小，第一离合器组件130大致在第一速度阈值或低于第一速度阈值下从第一辅助组件120脱离。第二离合器组件230接合轴135，使得第一转子组件100与第二转子组件200大致在低于第一速度阈值的第二速度阈值或低于所述第二速度阈值下具有机械旋转相依性。

在第一离合器组件130可限定第一离合器机构的一个实施例中，其中到第一转子组件100或第二转子组件200中的一个或多个的接合和脱离取决于第一转子组件100或第二转子组件200的速度或加速度。

应了解，第一离合器机构接合或脱离时的速度或加速度可基于风扇组件直径和来自风扇组件14的惯性力限定一个或多个不同速度或加速度。举例来说，速度阈值可至少部分地基于从附件125输出的能量，所述附件将能量提供到轴135以使第一转子组件100旋转。在另一实施例中，速度阈值可至少部分地基于从附件125输出的能量，所述附件将能量提供到轴135以使机械地连接到第一转子组件100的第二转子组件200从大致零RPM旋转到速度阈值。

现参看图1到6，方法1000可进一步包括在1022处经由流体穿过燃气涡轮发动机的流动(例如，流体74的流动)使第一转子组件旋转，例如本文中先前所描述。方法1000可进一步包括在1024处经由大体在1020处提供的流体穿过燃气涡轮发动机的流动使第二转子组件旋转。与关于第一转子组件100所描述类似地，使第二转子组件200旋转可通过降低第二转子组件200上的热梯度来缓解第二转子组件200的热弯曲。此外，例如大体关于图6和方法1000的步骤1030所描述连接第二转子组件200与第一转子组件100使得第一转子组件100能够经由第二转子组件200而旋转。更具体地说，方法1000在1030处，且例如关于图6所示出和描述的第二离合器组件230使得第一转子组件100能够经由LP转轴或IP转轴(例如，第二转子组件200)的风扇叶片42或风扇转子38旋转，以便减小或消除可能造成热弯曲的热梯度。由此，使得第一转子组件100能够经由风扇组件14或IP转轴旋转使得风扇叶片42上的空气74的流动能够机械地引发第一转子组件100的旋转，相比之下，大体单独地使第一转子组件100经由第一转子组件100上的空气动力旋转(即，流体74的流动在风扇叶片42上的力传递能量以使第一转子组件100旋转)。

此外，提供第一转子组件100对第二转子组件200的机械相依性经由第二转子组件200经由流体74的流动实现第一转子组件100的风车运动(即，空气在翼型上的流动引发旋转)。此外，经由风扇组件14实现第一转子组件100的旋转使得人员能够手动地使第二转子组件200(例如，风扇转子38或风扇叶片42)旋转以使第一转子组件100旋转，例如经由用手在风扇叶片42上推动或用手使所述风扇叶片旋转。

现参考图7到8，大体提供包括第一离合器组件130的发动机10的额外示例性实施例。在图7到8中大体提供的发动机10可基本上类似地关于图1到6所示和描述而加以配置和操作。然而，在图7到8中，发动机10进一步包括设置于外壳110内的能量源装置140。能量源装置140可限定被配置成使第一转子组件100、第二转子组件200或两者旋转的发电机、电动机、电池或其它能量存储和输出装置。举例来说，在一个实施例中，能量源装置140可包括含有绕组的定子组件、被配置成大体环绕定子组件旋转的转子组件和用以提取并传输能量的连接件。

现参考图7，在一个实施例中，发动机10将能量源装置140连接到第一转子组件100，以便使得能够将动能提供到第一转子组件100以引发第一转子组件100的间歇性或连续旋转。举例来说，能量源装置140可连接到第一齿轮组件115以便经由第一齿轮组件115传输能量，以使第一转子组件100旋转。

现参考图8，在另一实施例中，发动机10将能量源装置140连接到第二转子组件200以便使得能够将动能提供到机械地连接到第一转子组件100的第二转子组件200，例如本文中先前示出和描述。举例来说，能量源装置140可连接到第二齿轮组件215，以便经由第二齿轮组件215传输能量以引发第二转子组件200的旋转。如本文中先前所描述，在第二离合器组件230接合到轴135时，第二转子组件200的旋转使第一转子组件100旋转。

间歇性旋转可包括能量或旋转的突发，以便将第一转子组件100的相对较冷的周向部分设置在周围发动机10的相对较热的周向部分附近，且将转子组件100的相对较热的周向部分设置在周围发动机10的相对较冷部分附近，以便减小转子组件100、200的相对较热部分与相对较冷部分之间的温度差。

返回参考图5，结合图7到8，方法1000可进一步包括在1026处经由将能量提供到第一转子组件的能量源使第一转子组件旋转。在例如关于图7到8描述的各种实施例中，能量源可包括能量源装置140。如先前所描述，方法1000在1026处可更具体地在第一转子组件100从第一辅助组件120分离时发生，例如关于方法1000在1010处所描述。

方法1000可进一步包括在1028处经由将能量提供到连接到第一转子组件的第二转子组件的能量源使第一转子组件旋转。如先前所描述，方法1000在1028处可更具体地在第二转子组件200连接到第一转子组件100时发生，例如关于方法1000在1030处所描述。更具体地说，方法1000在1028处可在第一转子组件100从第一辅助组件120分离时发生，例如关于方法1000在1010处所描述。

现参考图9，在发动机10的又一实施例(例如在图3中大体提供的三转轴配置)中，外壳110和第一离合器组件130可进一步设置在第一转子组件100和第二转子组件200处。举例来说，外壳110与第一离合器组件130的第一组合可设置在限定包括HP轴34的HP转轴的第一转子组件100和限定包括IP轴35的IP转轴的第二转子组件200处。外壳110和第一离合器组件130的第二组合可进一步设置在限定包括IP轴35的IP转轴的第一转子组件100和限定LP轴36的第二转子组件200处。由此，在例如在图9中大体提供的发动机10的一个实施例中，第一离合器组件130可使至少部分地限定HP轴34的第一转子组件100从第一辅助组件120脱离，且第二离合器组件230可接合至少部分地限定IP轴35的第二转子组件200。另一第一离合器组件130可将至少部分地限定IP轴35的另一第一转子组件100接合到至少部分地限定LP轴34的第二转子组件200。第一离合器组件130可进一步使第一转子组件100从另一第一辅助组件120脱离。

大体关于图1到9所示出和描述的结构和方法的实施例可通过克服源于第一辅助组件120的限制和挑战而缓解燃气涡轮发动机中的转子弯曲。在本文中大体示出和描述的结构和方法使得例如限定发动机10的HP转轴的第一转子组件100能够在关断发动机10之后旋转，以便减小第一转子组件100上的周向和/或轴向热梯度，由此缓解热弯曲。本文中大体提供的结构和方法减小或消除来自第一辅助组件120的惯性力，以便使得第一转子组件100能够经由空气74(例如自然风)的流动或外部风扇组件而旋转。本文中大体提供的结构和方法进一步使得例如限定LP或IP转轴的第二转子组件200能够接合第一转子组件100，且使得第一转子组件100能够经由第二转子组件200，此类经由风扇组件14，而旋转。结合降低或消除来自第一辅助组件120的惯性力，本文中大体提供的结构和方法实现风扇组件14或大体限定LP或IP转轴的第二转子组件200的风车运动或手动转动，以进一步使得限定HP转轴的第一转子组件100能够旋转以减小或消除可能造成热弯曲的热梯度。

减小或消除第一转子组件100、第二转子组件200或两者上的热梯度可消除热弯曲或弯曲转子或较之于已知结构和方法以减少的时间量解决所述状况。减小或消除转子弯曲使得发动机操作者(例如但不限于商用飞行器)能够减小发动机关断与重新起动之间的维修周期。减小维修周期导致额外航程或服务，且因此导致额外收益。此外，在本文中大体示出和描述的结构和方法可满足本领域的需要，因为发动机10在飞行之间的相对大的周转时间或电动回转时间会不利地影响发动机和相关联飞行器的收益操作。

本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本发明，且还使本领域技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书限定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例包括与所附权利要求书的字面语言相同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效结构元件，那么此类其它实例既定在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，包括：

第一转子组件，所述第一转子组件包括沿着纵向方向延伸的第一驱动轴；

外壳，所述外壳连接到所述第一转子组件以提供所述第一转子组件环绕轴向中心线的旋转；

第一辅助组件，其中所述第一辅助组件将能量发送到所述第一转子组件和/或从所述第一转子组件提取能量；以及

第一离合器组件，所述第一离合器组件设置在所述第一转子组件与所述第一辅助组件之间，其中所述第一离合器组件将所述第一转子组件接合到所述第一辅助组件且使所述第一转子组件从所述第一辅助组件脱离。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一离合器组件设置在连接到所述第一转子组件和所述第一辅助组件的轴处，其中所述第一离合器组件将所述轴的至少一部分接合到所述第一转子组件和所述第一辅助组件且使所述轴的至少一部分从所述第一转子组件和所述第一辅助组件脱离。

3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一离合器组件包括第一离合器机构以将所述第一转子组件接合到所述第一辅助组件且使所述第一转子组件从所述第一辅助组件脱离，且其中所述第一离合器机构设置在连接到所述第一转子组件和所述第一辅助组件的轴处。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一离合器组件限定手动、液压、气动、螺线管控制离合器、机械、电气电磁或机电传动系统或离心式离合器中的一个或多个。

5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一离合器组件至少部分地设置在所述外壳内。

6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一离合器组件在第一速度阈值或低于所述第一速度阈值下使所述第一辅助组件脱离。

7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：

连接到所述第一离合器组件的机械开关，其中所述机械开关的切换将所述第一离合器组件接合到所述第一转子组件且使所述第一离合器组件从所述第一转子组件脱离。

8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：

第二转子组件，所述第二转子组件包括沿着所述纵向方向延伸的第二驱动轴，其中所述第一离合器组件进一步设置在所述第一辅助组件、所述第一转子组件与所述第二转子组件之间。

9.一种缓解燃气涡轮发动机中的热弯曲的方法，所述方法包括：

经由设置在第一辅助组件与第一转子组件之间的第一离合器组件使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离；以及

使流体流动穿过所述燃气涡轮发动机以引发与所述第一辅助组件分离的所述第一转子组件的旋转。

10.一种使第一转子组件旋转以缓解燃气涡轮发动机中的热弯曲的方法，所述方法包括：

经由设置在第一辅助组件与第一转子组件之间的第一离合器组件使所述第一辅助组件与所述第一转子组件分离；以及

经由将能量提供到所述第一离合器组件和所述第一转子组件的能量源使所述第一转子组件旋转。