CN110273755B - 带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置 - Google Patents

带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置。具体而言，本公开针对一种燃气涡轮发动机，其包括：包括第一轴承组件的第一框架；包括第二轴承组件的第二框架；以及压缩机转子。第一级压缩机翼型件限定在压缩机转子的最上游级处。压缩机转子可通过第一轴承组件和第二轴承组件旋转。第一级压缩机翼型件设置在第一轴承组件与第二轴承组件之间。

Description

带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置
技术领域
本主题涉及燃气涡轮发动机。更具体而言，本主题针对燃气涡轮发动机压缩机。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括与压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段成串流布置的风扇或螺旋桨组件。压缩机区段通常包括成串流布置的至少两个压缩机：低压或中压压缩机，其生成比风扇组件的后方的压缩机入口压力更高的第一压力；以及高压压缩机，其在燃烧区段处生成比第一压力更高的第二压力。每个压缩机大体上通过轴联接到涡轮，一起限定转轴。每个转轴设置在两个或更多个轴承组件上，诸如，至少在前端或上游端和后端或下游端处。每个转轴大体上可机械地彼此独立地旋转，在发动机操作期间大体上带有驱动每个转轴的空气动力学依赖性。
燃气涡轮发动机设计者和制造者大体上面临着改进压缩机区段性能和可操作性的挑战，诸如，通过压缩机区段的增加的压力比来向燃烧室处的燃烧提供更多能量。此外，它们还面临着在相对于发动机类型或发动机安装至的设备保持或减少压缩机区段的轴向级数量的同时增加压力比的挑战。此外，设计者和制造者大体上面临着减少燃气涡轮发动机的总体重量的挑战，诸如，通过减少发动机零件数量，减少发动机尺寸(例如，通过减少轴向级)，或在发动机各处结合某些材料。这样的重量减少大体上改进发动机性能，诸如，通过改进高压压缩机性能(通过增加的末端速度和压力比)。
然而，材料选择由重量、强度和温度能力所限制。例如，已知钛基材料向低压压缩机和中压压缩机以及高压压缩机的前部或上游部分提供足够强度、低重量和适当温度能力的大体上期望的组合。已知镍基材料提供比钛基材料更大的强度和温度能力的大体上必要的组合。然而，相对于钛基材料，镍基材料大体上较致密或较重。因而，大体上在强度和温度的组合是必要的情况下使用镍基材料，诸如，在发动机的较热部分处(例如，高于530摄氏度)。发动机的此较热部分大体上包括高压压缩机的中端部分到后端部分、燃烧区段和涡轮区段。
因而，需要一种压缩机区段，以便在保持或减少总体发动机重量的同时提供更高的旋转速度和压力比。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述清楚，或可通过本发明的实施学到。
本公开针对一种燃气涡轮发动机，其包括：包括第一轴承组件的第一框架；包括第二轴承组件的第二框架；以及压缩机转子。第一级压缩机翼型件限定在压缩机转子的最上游级处。压缩机转子可通过第一轴承组件和第二轴承组件旋转。第一级压缩机翼型件设置在第一轴承组件与第二轴承组件之间。
在各种实施例中，径向平面限定为从压缩机转子的轴向中心线延伸。第二轴承组件沿着径向平面与压缩机转子共面设置。在一个实施例中，第二轴承组件设置在压缩机转子的第一级压缩机翼型件的后方。
在另一实施例中，第一框架限定与压缩机转子成流体连通的上游的第一翼型件。
在各种实施例中，第二框架包括沿径向延伸跨过发动机的核心流径的结构部件。在一个实施例中，第二框架还包括沿径向延伸跨过核心流径的第二翼型件。在其他各种实施例中，第二框架限定多个结构部件。第二框架还限定设置在多个结构部件之间的第二翼型件。在一个实施例中，第二翼型件限定可变导叶，该可变导叶可至少部分地围绕第二翼型件的径向轴线旋转。
在各种实施例中，发动机还包括燃烧器组件、第一涡轮转子和第三轴承组件。第三轴承组件向压缩机转子和第一涡轮转子提供可旋转的支承。第三轴承组件在第二轴承组件的下游。在一个实施例中，第三轴承组件设置在燃烧器组件或第一涡轮转子的径向内侧。
在其他各种实施例中，发动机还包括在压缩机转子的上游成串流布置的风扇组件。压缩机转子与风扇组件成直接流体连通。第二涡轮转子通过第二轴联接到风扇组件。第二涡轮转子和风扇组件可通过第二轴一起旋转。燃气涡轮发动机限定成直接串流布置的风扇组件、压缩机转子、燃烧器组件、第一涡轮转子和第二涡轮转子。在一个实施例中，发动机还包括大体上包绕第一涡轮转子和压缩机转子的外壳。外壳限定进入核心流径的核心流入口。压缩机转子的第一级压缩机翼型件与核心流入口成直接流体连通。
在各种实施例中，第一级压缩机翼型件在燃气涡轮发动机以至少大约472米每秒的末端速度操作期间限定至少大约1.7的第一级压力比。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件限定大约1.9的最大第一级压力比。在另一实施例中，第一级压缩机翼型件限定核心流径内的第一级压缩机翼型件的内半径对核心流径内的第一级压缩机翼型件的外半径的半径比，且其中半径比小于大约0.4。在另一实施例中，第一级压缩机翼型件限定大约0.2与大约0.4之间的半径比。
在一个实施例中，压缩机转子限定大约564米每秒或更小的最大末端速度。
在各种实施例中，第一级压缩机翼型件包括第一材料，其限定大约0.18或更大的拉伸强度与密度比。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件的第一材料还限定等于或大于大约1000Mpa的拉伸强度。
在一个实施例中，压缩机转子限定大约20:1与大约39:1之间的压缩机压力比。
技术方案1. 一种燃气涡轮发动机，包括：
包括第一轴承组件的第一框架；
压缩机转子，其包括限定在所述压缩机转子的最上游级处的第一级压缩机翼型件；以及
包括第二轴承组件的第二框架，其中所述压缩机转子可通过所述第一轴承组件和所述第二轴承组件旋转，且进一步，其中所述第一级压缩机翼型件设置在所述第一轴承组件与所述第二轴承组件之间。
技术方案2. 根据权利要求1所述的发动机，其中，径向平面限定为从所述压缩机转子的轴向中心线延伸，且其中所述第二轴承组件沿着所述径向平面与所述压缩机转子共面设置。
技术方案3. 根据权利要求2所述的发动机，其中，所述第二轴承组件设置在所述压缩机转子的第一级压缩机翼型件的后方。
技术方案4. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述第一框架限定与所述压缩机转子成流体连通的上游的第一翼型件。
技术方案5. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述第二框架包括沿径向延伸跨过所述发动机的核心流径的结构部件。
技术方案6. 根据权利要求5所述的发动机，其中，所述第二框架还包括沿径向延伸跨过所述核心流径的第二翼型件。
技术方案7. 根据权利要求5所述的发动机，其中，所述第二框架限定多个所述结构部件，且其中所述第二框架还限定设置在所述多个结构部件之间的第二翼型件。
技术方案8. 根据权利要求6所述的发动机，其中，所述第二翼型件限定可变导叶，所述可变导叶可至少部分地围绕所述第二翼型件的径向轴线旋转。
技术方案9. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述发动机还包括：
燃烧器组件；
第一涡轮转子；以及
第三轴承组件，其中所述第三轴承组件向所述压缩机转子和所述第一涡轮转子提供可旋转的支承，且进一步，其中所述第三轴承组件在所述第二轴承组件的下游。
技术方案10. 根据权利要求9所述的发动机，其中，所述第三轴承组件设置在所述燃烧器组件或所述第一涡轮转子的径向内侧。
技术方案11. 根据权利要求9所述的发动机，其中，所述发动机还包括：
在所述压缩机转子的上游成串流布置的风扇组件，其中所述压缩机转子与所述风扇组件成直接流体连通；以及
通过第二轴联接到所述风扇组件的第二涡轮转子，其中所述第二涡轮转子和所述风扇组件可通过所述第二轴一起旋转，且进一步，其中所述燃气涡轮发动机限定成直接串流布置的所述风扇组件、所述压缩机转子、所述燃烧器组件、所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子。
技术方案12. 根据权利要求11所述的发动机，其中，所述发动机还包括：
大体上包绕所述第一涡轮转子和所述压缩机转子的外壳，其中所述外壳限定进入核心流径的核心流入口，且进一步，其中所述压缩机转子的第一级压缩机翼型件与所述核心流入口成直接流体连通。
技术方案13. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件在所述燃气涡轮发动机以至少大约472米每秒的末端速度操作期间限定至少大约1.7的第一级压力比。
技术方案14. 根据权利要求13所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件限定大约1.9的最大第一级压力比。
技术方案15. 根据权利要求13所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件限定核心流径内的所述第一级压缩机翼型件的内半径对所述核心流径内的所述第一级压缩机翼型件的外半径的半径比，且其中所述半径比小于大约0.4。
技术方案16. 根据权利要求15所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件限定大约0.2与大约0.4之间的所述半径比。
技术方案17. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述压缩机转子限定大约564米每秒或更小的最大末端速度。
技术方案18. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件包括第一材料，所述第一材料限定大约0.18或更大的拉伸强度与密度比。
技术方案19. 根据权利要求18所述的发动机，其中，所述第一级压缩机翼型件的第一材料还限定等于或大于大约1000Mpa的拉伸强度。
技术方案20. 根据权利要求1所述的发动机，其中，所述压缩机转子限定大约20:1与大约39:1之间的压缩机压力比。
参照以下描述和所附权利要求书，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入该说明书的一部分中且构成该说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，且连同描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
针对本领域普通技术人员的包括其最佳模式的本发明的完整且开放的公开在参照附图的说明书中阐述，在附图中：
图1是根据本公开的方面的示例性燃气涡轮发动机的截面图；
图2-图3是根据本公开的方面的燃气涡轮发动机的压缩机转子的一部分的实施例的截面图；以及
图4是根据本公开的方面的压缩机转子的一部分的实施例的透视图。
本说明书和附图中的参考符号的重复使用意在代表本发明的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例作为本发明的解释，而不是本发明的限制。实际上，对本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中做出各种修改和变型。例如，示为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，以形成又一实施例。因此，意图的是，本发明覆盖如归入所附权利要求书和它们的等同物的范围内的这样的修改和变型。
如本文中使用的那样，用语"第一"、"第二"和"第三"可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不意在表示单独构件的位置或重要性。
用语"上游"和"下游"指的是相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，"上游"指的是流体流自的方向，且"下游"指的是流体流至的方向。
本文中陈述的近似可包括基于如本领域中使用的一个或多个测量装置的范围，诸如但不限于测量装置或传感器的满量程测量范围的百分比。备选地，本文中陈述的近似可包括比上限值大上限值的10%或比下限值小下限值的10%的范围。
大体上提供了包括压缩机区段的发动机的实施例，以便在保持或减小总体发动机重量的同时提供更高的旋转速度和压力比。本文中提供的发动机的实施例包括联接到涡轮转子组件的压缩机转子组件，该压缩机转子组件限定压力比和翼型件末端速度，其可消除对于压缩机转子组件的上游的低压压缩机或中压压缩机的需要(例如，无增压器的压缩机区段)。因而，包括本文中的压缩机区段的发动机的实施例可通过在提供压缩机区段的相对高的末端速度和压力比同时减少发动机重量和减少零件数量(通过从发动机移除低压压缩机或中压压缩机)来改进发动机性能。
本文中的发动机的实施例可通过移除相关联的轴承组件、控制、阀、歧管、框架等(与低压压缩机或中压压缩机相关联)来进一步减少重量和改进性能。更进一步，本文中提供的发动机的实施例可扩展燃气涡轮发动机的操作包络，以便允许集成到其他设备中，诸如但不限于双循环发动机、三流涡轮风扇发动机以及轴流压缩机涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机来代替离心压缩机。
现在参照附图，图1是根据本公开的方面的燃气涡轮发动机10(下文中，"发动机10")的示例性实施例。发动机10限定轴向方向A和沿着轴向方向A延伸穿过发动机10的参考轴向中心轴线12。径向方向R从轴向中心线12延伸。发动机10还限定参考上游端99和参考下游端98。
发动机10包括压缩机区段21，该压缩机区段21包括压缩机转子100，其通过沿着轴向方向A延伸的第一轴150联接到第一涡轮转子200。通过第一轴150联接的压缩机转子100和第一涡轮转子200连同燃烧器组件26一起限定核心发动机18。燃烧器组件26设置在成直接串流布置的压缩机转子100与第一涡轮转子200之间。
现在参照图2，大体上提供了发动机10的一部分的截面图。压缩机转子100包括第一级压缩机翼型件110，其限定在压缩机转子100的最上游旋转的第一级101处。第一级压缩机翼型件110限定在翼型件110的径向外侧端处的翼型件末端115。压缩机转子100大体上包括第一材料，其限定大约0.18或更大的拉伸强度与密度比。在一个实施例中，第一材料限定大约0.20或更大的拉伸强度与密度比。在各种实施例中，第一材料还限定等于或大于大约1000兆帕斯卡(Mpa)的拉伸强度。在另一实施例中，第一材料还可限定大约2000Mpa或更小的拉伸强度。在其他各种实施例中，第一材料还可限定大约1550Mpa或更小的拉伸强度。在其他各种实施例中，第一材料还可限定大约7750千克每立方米或更小的密度。在又一实施例中，第一材料还可限定大于大约500千克每立方米的密度。
第一材料的示例包括镍基材料，诸如但不限于包括镍铬合金的铬镍铁合金族的镍基材料。压缩机转子100的各种实施例还可包括第一材料的锻件(诸如，镍基锻件)，以将第一级压缩机翼型件110和第一级压缩机翼型件110附接至的第一级转子117限定为叶片盘(Blisk)或整体叶片转子(IBR)。压缩机转子100的其他各种实施例大体上可将第一级压缩机翼型件110、第一级转子117或两者限定为第一材料。
第一级压缩机翼型件110的强度特性使得压缩机转子100能够限定核心流径70内的第一级压缩机翼型件110的内半径121与核心流径70内的第一级压缩机翼型件110的外半径122的半径比。第一级压缩机翼型件110处的内半径121与外半径122的半径比小于大约0.4。
在一个实施例中，压缩机转子100(诸如，在第一级压缩机翼型件110处)限定大约0.2与大约0.4之间的半径比。例如，在一个实施例中，第一级压缩机翼型件110限定基本上中空的翼型件。在各种实施例中，压缩机转子100可通过一种或多种增材制造工艺来形成。
在另一实施例中，压缩机转子100(诸如，在第一级压缩机翼型件110处)限定大约0.33与大约0.4之间的半径比。例如，在一个实施例中，第一级压缩机翼型件110限定基本上实心的翼型件。在各种实施例中，压缩机转子100可通过一种或多种增材制造工艺、锻造、机械加工或其组合来形成。
仍参照图2，压缩机转子100可限定翼型件的十二个以下沿轴向分开的旋转级。在各种实施例中，压缩机转子100限定从压缩机转子100的下游到压缩机转子100的上游在大约20:1与大约39:1之间的最大压缩机压力比。在其他各种实施例中，压缩机转子100限定翼型件的至少八个沿轴向分开的旋转级。
第一级压缩机翼型件110限定从第一级压缩机翼型件110的直接下游(在点111处示意性地示出)到第一级压缩机翼型件110的直接上游(在点112处示意性地示出)的第一级压力比。在发动机10以至少大约472米每秒的翼型件末端速度操作期间，第一级压力比(大约点112处的压力对大约点111处的压力)为至少大约1.7。
在各种实施例中，第一级压缩机翼型件110限定大约1.9的最大第一级压力比。更进一步，第一级压缩机翼型件110限定大约1.7与大约1.9之间的第一级压力比(例如，跨过压缩机转子100的第一级101的压力比)，翼型件末端速度在大约472米每秒与大约564米每秒之间(例如，翼型件末端115的旋转速度)。
往回参照图1-图2，发动机10还包括外壳16，其大体上包绕第一涡轮转子200和压缩机转子100。外壳16限定进入核心流径70的核心流入口20。压缩机转子100的第一级压缩机翼型件110与核心流入口20成直接流体连通。例如，发动机10可包括结构支柱22，其至少部分地限定静态翼型件，该静态翼型件调节通过核心流入口20到核心流径70中的流体流。第一级压缩机翼型件110(其限定压缩机区段21的压缩机转子100的最上游旋转级101)设置在结构支柱22的下游。
在各种实施例中，发动机10还包括在压缩机转子100的上游成串流布置的风扇组件14。压缩机转子100与风扇组件14成直接流体连通。
发动机10还可包括第二涡轮转子300，其通过第二轴250联接到风扇组件14。第二涡轮转子300和风扇组件14可通过第二轴250一起旋转。发动机10限定成串流布置的风扇组件14、核心发动机18和第二涡轮转子300。
在各种实施例中，第二涡轮转子300大体上可限定联接到风扇组件14的低压涡轮。在其他各种实施例中，第一涡轮转子200可限定联接到压缩机转子100的高压涡轮。
在图1-图2中共同示出的发动机10的操作期间，空气流(由箭头81示意性地示出)流经风扇组件14。空气流81的一部分(由箭头82示意性地示出)通过核心流入口20进入核心发动机18到核心流径70中。空气流82由直接设置在风扇组件14的下游的压缩机转子100的连续级来压缩。压缩机转子100的第一级101将空气流82压缩大约1.7至大约1.9倍(相对于第一级压缩机翼型件110的下游侧111对上游侧112)。压缩机转子100的随后的连续级将空气流82逐渐地压缩到大约20:1至大约39:1之间的最大压力比(从压缩机转子100的下游端对上游端)。
压缩机转子100在第一级101处限定相对高强度的材料(诸如本文中描述的第一材料)以允许限定大约0.4或更小的半径比。相对高强度的材料还可允许压缩机转子100以至少大约472米每秒的最大末端速度(即，在压缩机转子100的末端115处的旋转速度)操作或旋转。因而，限定高强度特性材料(诸如，本文中描述的第一材料)的压缩机转子100的第一级101可提供更加高的旋转速度、性能和效率。诸如本文中描述的那样限定第一级压缩机翼型件110的压缩机转子100可提供这样的改进，尽管压缩机转子100的第一级101处的第一材料(例如，镍基材料)相对于压缩机区段21的第一级101处的大体上低的压力和温度的相对高的密度或温度容量裕度(即，第一材料相对于压缩机转子100的第一级101处的期望的最大温度的温度容量)。
更进一步，包括压缩机转子100的实施例的发动机10的实施例可通过减少发动机10的重量来提供改进的性能(包括减少燃料消耗)，该发动机10包括较高性能的核心发动机18，其包括联接到第一涡轮转子200的压缩机转子100。发动机10可包括相对于包括压缩机区段21的发动机10的减小的尺寸(诸如，轴向和/或径向尺寸)，该压缩机区段21包括联接到第二涡轮转子300和/或风扇组件14的一个或多个压缩机。
仍参照图2，压缩机区段21还包括压缩机转子100的第一级101的前方或上游99(即，第一级压缩机翼型件110的前方)的第一框架210，以及压缩机转子100的第一级101的后方或下游98(即，第一级压缩机翼型件110的后方)的第二框架220。例如，压缩机转子100的第一级101(即，第一级压缩机翼型件110)限定在第一框架210与第二框架220之间。压缩机转子100可通过联接到第一框架210的第一轴承组件230旋转。压缩机转子100还可通过联接到第二框架220的第二轴承组件240旋转。例如，包括第一轴承组件230的第一框架210限定在压缩机转子100的第一级101的上游。
在各种实施例中，第一轴承组件230和/或第二轴承组件240可限定滚动元件轴承，该滚动元件轴承允许压缩机转子100相对于静止的第一框架210和第二框架220旋转。第一轴承组件230和第二轴承组件240可限定滚动元件轴承，该滚动元件轴承限定滚子轴承、圆锥滚子轴承、止推轴承(诸如滚珠或球面轴承)或其组合。例如，第一轴承组件230可限定止推轴承，且第二轴承组件240可限定滚子轴承。作为另一示例，第一轴承组件230和第二轴承组件240可各自限定圆锥滚子轴承。
在又一实施例中，第一轴承组件230、第二轴承组件240或两者可限定流体膜轴承。例如，流体膜轴承可限定轴颈或止推轴承，从而在压缩机转子100与静止的第一框架210和/或第二框架220之间产生膜或流体(例如，空气、润滑剂等)。流体膜轴承大体上可限定非接触轴承，使得流体膜轴承的流体大体上禁用压缩机转子100与框架210, 220中的一个或多个之间的接触。
在各种实施例中，第一轴承组件230、第二轴承组件240或其组合可限定滚动元件轴承和流体膜轴承的组合。虽然已提供某些构造或类型的轴承组件，但应了解的是，本文中未示出或描述的本领域中已知的一种或多种其他类型的轴承可限定在第一轴承230组件和/或第二轴承组件240处。
仍参照图2，发动机10限定从发动机10的轴向中心线12延伸的径向平面123。第二轴承组件240沿着径向平面123与压缩机转子100共面设置。例如，第二轴承组件240设置在压缩机区段21内。作为另一示例，第二轴承组件240设置在压缩机转子100的径向内侧。
仍参照图2，连同图3中大体上提供的发动机10的另一示例性实施例，第二框架220还包括沿径向延伸跨过核心流径70的结构部件221。在一个实施例中，结构部件221限定联接到第二框架220的外径225的轮辐、杆或其他结构支承部件。结构部件221还可联接到在第二框架220内的径向内侧的第二轴承组件240。
在各种实施例中，结构部件221还限定或包括设置在结构部件221内的歧管226。例如，歧管226可限定大体上中空的结构，流体流通过该结构向/从第二轴承组件240供应或排放。流体(例如，润滑剂、空气)的流动可允许第二轴承组件240的操作。例如，流体流可向第二轴承组件240提供振动阻尼、热传递、润滑剂或其组合。
仍参照图2-图3，第二框架220还可包括沿径向延伸跨过核心流径70的第二翼型件222。当空气82通过压缩机区段21流经通过核心流径70时，第二翼型件222大体上调节或调整空气82(图1)的流动或压力。在一个实施例中，第二翼型件222限定可变导叶，该可变导叶可至少部分地围绕第二翼型件222的径向轴线223旋转。第二翼型件222可围绕径向轴线223旋转，以便调整在压缩机转子100的第一级101的下游或大体上在压缩机转子100的连续下游级的上游的空气的流动或压力。
现在参照图3，且连同大体上关于图4提供的发动机10的实施例的示例性透视图，在一个实施例中，第二框架220限定多个结构部件221。例如，第二框架220可将第二翼型件222设置在多个结构部件221之间。作为另一示例，结构部件221可限定在第二翼型件222的上游和下游。更进一步，如大体上关于图4示出的那样，多个结构部件221可通过核心流径70以周向布置设置。
往回参照图1，发动机10还可包括第三轴承组件235，其向压缩机转子100和第一涡轮转子200提供可旋转的支承。第三轴承组件235在第二轴承组件240的下游。例如，在一个实施例中，第三轴承组件235设置在燃烧器组件26的径向内侧。在另一实施例中，第三轴承组件235限定在第一涡轮转子200的径向内侧。作为又一示例，第三轴承组件235沿着径向平面123与燃烧器组件26和第一涡轮转子200共面设置。
在其他各种实施例中，第三轴承组件235可限定一种或多种类型或组合的轴承组件，诸如，关于第一轴承组件和第二轴承组件230, 240所描述的那样。例如，第三轴承组件235可限定滚动元件轴承、流体膜轴承或其组合。作为又一示例，第三轴承组件235大体上可限定燃气涡轮发动机的4号轴承组件。
在各种实施例中，第一轴承组件230、第二轴承组件240和第三轴承组件235中的每一个联接到包括压缩机转子100、第一涡轮转子200和第一轴150的转轴。在一个实施例中，第二轴承组件240沿轴向设置在第一轴承组件230与第三轴承组件235之间。在其他各种实施例中，第二轴承组件240可大体上设置在压缩机转子100的第一级101与压缩机转子100的下游端之间。例如，在其中压缩机转子100限定十二个以下的级的实施例中，第二轴承组件240可限定在压缩机转子100的第十二或最后旋转级与第一级101之间。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，且还允许本领域的任何技术人员实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括不与权利要求书的字面语言不同的结构元件，或如果它们包括带有与权利要求书的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这样的其他示例在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种燃气涡轮发动机，包括：
包括第一轴承组件的第一框架；
压缩机转子，其包括限定在所述压缩机转子的最上游级处的第一级压缩机翼型件；以及
包括第二轴承组件的第二框架，其中所述压缩机转子可通过所述第一轴承组件和所述第二轴承组件旋转，
其中所述第一级压缩机翼型件设置在所述第一轴承组件与所述第二轴承组件之间，
其中整个所述第一级压缩机翼型件被设置在所述发动机的核心流径内，并且
其中在所述燃气涡轮发动机的轴向方向上，所述第一级压缩机翼型件至少部分地与所述第一轴承组件的轴承重叠。
2.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，径向平面限定为从所述压缩机转子的轴向中心线延伸，且其中所述第二轴承组件沿着所述径向平面与所述压缩机转子共面设置。
3.根据权利要求2所述的发动机，其特征在于，所述第二轴承组件设置在所述压缩机转子的第一级压缩机翼型件的后方。
4.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一框架限定与所述压缩机转子成流体连通的上游的第一翼型件。
5.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第二框架包括沿径向延伸跨过所述发动机的核心流径的结构部件。
6.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述第二框架还包括沿径向延伸跨过所述核心流径的第二翼型件。
7.根据权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述第二框架限定多个所述结构部件，且其中所述第二框架还限定设置在多个所述结构部件之间的第二翼型件。
8.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述第二翼型件限定可变导叶，所述可变导叶可至少部分地围绕所述第二翼型件的径向轴线旋转。
9.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括：
燃烧器组件；
第一涡轮转子；以及
第三轴承组件，其中所述第三轴承组件向所述压缩机转子和所述第一涡轮转子提供可旋转的支承，且进一步，其中所述第三轴承组件在所述第二轴承组件的下游。
10.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述第三轴承组件设置在所述燃烧器组件或所述第一涡轮转子的径向内侧。
11.根据权利要求9所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括：
在所述压缩机转子的上游成串流布置的风扇组件，其中所述压缩机转子与所述风扇组件成直接流体连通；以及
通过第二轴联接到所述风扇组件的第二涡轮转子，其中所述第二涡轮转子和所述风扇组件可通过所述第二轴一起旋转，且进一步，其中所述燃气涡轮发动机限定成直接串流布置的所述风扇组件、所述压缩机转子、所述燃烧器组件、所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子。
12.根据权利要求11所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括：
大体上包绕所述第一涡轮转子和所述压缩机转子的外壳，其中所述外壳限定进入核心流径的核心流入口，且进一步，其中所述压缩机转子的第一级压缩机翼型件与所述核心流入口成直接流体连通。
13.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件在所述燃气涡轮发动机以至少472米每秒的末端速度操作期间限定至少1.7的第一级压力比。
14.根据权利要求13所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定1.9的最大第一级压力比。
15.根据权利要求13所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定核心流径内的所述第一级压缩机翼型件的内半径对所述核心流径内的所述第一级压缩机翼型件的外半径的半径比，且其中所述半径比小于0.4。
16.根据权利要求15所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定0.2与0.4之间的所述半径比。
17.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述压缩机转子限定564米每秒或更小的最大末端速度。
18.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件包括第一材料，所述第一材料限定0.18或更大的拉伸强度与密度比。
19.根据权利要求18所述的发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件的第一材料还限定等于或大于1000Mpa的拉伸强度。
20.根据权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述压缩机转子限定20:1与39:1之间的压缩机压力比。
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