CN110486100B - 可变刚度支承壳体 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮发动机，其包括联接到转子组件的支承元件和支承壳体，支承壳体设置成与涡轮发动机的轴向中心线基本同心。支承壳体包括联接到支承元件的第一构件。第一构件限定凹槽，可变刚度元件在该凹槽处联接到第一构件并设置在凹槽内。支承壳体沿载荷方向限定第一部分和与第一部分相邻的第二部分。第一部分和第二部分一起至少基于沿载荷方向的载荷变化在它们之间选择性地限定间隙。

Description

可变刚度支承壳体
技术领域
本主题大体涉及用于涡轮发动机的可变刚度静态构件。
背景技术
机械结构，包括围绕诸如涡轮发动机的旋转结构的静态壳体，通常包括为每个载荷构件限定单个线性的刚度或载荷与挠曲关系的结构件。然而，载荷变化或挠曲可以基于结构件所限定的机械结构的操作条件来限定线性行为。这样，已知的结构件可以限定相对于结构件所附接的机械结构的载荷或挠曲行为的有限范围的可操作性。因此，需要用于机械结构的结构件的改进的刚度特性。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
本公开涉及一种涡轮发动机，其包括联接到转子组件的支承元件和基本上与涡轮发动机的轴向中心线同心设置的支承壳体。支承壳体包括联接到支承元件的第一构件。第一构件限定凹槽，可变刚度元件在该凹槽处联接到第一构件并设置在凹槽内。支承壳体沿载荷方向限定第一部分和与第一部分相邻的第二部分。第一部分和第二部分一起至少基于沿载荷方向的载荷变化在它们之间选择性地限定间隙。
在各种实施例中，可变刚度元件包括形状记忆合金。在其他各种实施例中，可变刚度元件包括限定双向记忆效应的形状记忆合金。在一个实施例中，可变刚度元件在对应于零转/分钟(RPM)到涡轮发动机的空转操作条件的载荷下，限定第一刚度。在另一个实施例中，支承壳体至少基于来自可变刚度元件和第一构件的刚度之和限定总刚度。总刚度基本上对应于从零RPM到涡轮发动机的空转操作条件的第一构件刚度。在又一个实施例中，可变刚度元件将第一刚度限定为小于在对应于零RPM到涡轮发动机的空转操作条件的载荷下的第一构件刚度。
在更多实施例中，可变刚度元件在对应于从涡轮发动机的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下，限定第二刚度。在一个实施例中，支承壳体至少基于来自可变刚度元件和第一构件的刚度之和来限定总刚度。总刚度基本上对应于第一构件的刚度和可变刚度元件的第二刚度之和。在另一个实施例中，当涡轮发动机限定异常载荷操作条件时，间隙等于零。在又一个实施例中，可变刚度元件将第二刚度限定为大于在对应于从涡轮发动机的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下的第一构件刚度。
在各种实施例中，可变刚度元件限定弹簧。在一个实施例中，可变刚度元件限定帽形弹簧，波形弹簧，螺旋弹簧，波纹板，弹簧指，或其组合。
在更多实施例中，发动机还包括流体供应导管，其提供与可变刚度元件热连通的流体流。在一个实施例中，支承壳体限定了与流体供应导管流体连通的开口，通过该开口提供与可变刚度元件热连通的流体流。在各种实施例中，发动机还包括控制器，其基于发动机操作条件调整流体流与可变刚度元件的热连通。在一个实施例中，控制器调节可变刚度元件处的与涡轮发动机的发动机操作条件直接相关的热能。
在一个实施例中，第一构件限定竖直部分，该竖直部分联接到水平部分以限定凹槽。
在另一个实施例中，转子组件限定涡轮发动机的高速转子组件。
在又一个实施例中，支承壳体设置在涡轮发动机的燃烧区段的后面。
在又一个实施例中，间隙在大约0.040毫米和零毫米之间变化。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本公开的方面的包括支承壳体的涡轮发动机的示例性实施例；
图2-7是根据本公开的方面的支承壳体的示例性实施例；和
图8是将支承壳体相对于转子组件的刚度的变化描绘为大体关于图1提供的发动机的操作参数的函数的图。
在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个实施例是为了解释本发明，而不是限制本发明。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以在本发明中进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
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。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
本文所述的近似项可包括基于本领域中使用的一个或多个测量装置的余量，例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。或者，本文所述的近似项可包括大于上限值的上限值的10％或小于下限值的下限值的10％的余量。
本文所示和所述的包括支承壳体的涡轮发动机的实施例可以至少基于操作参数或发动机条件响应于载荷的变化而为发动机提供改进的刚度特性。这里大体示出和描述的支承壳体的实施例包括支承壳体的两个或更多个部分之间的间隙，以随着发动机操作条件改变而基于来自转子组件的热或离心载荷的变化选择性地闭合或打开。随着间隙闭合或打开，支承壳体限定两个或更多个刚度相对于操作参数的斜率，以便改善支承壳体相对于转子组件的刚度特性。这种改进的刚度特性可改善限定弓形转子状态的发动机操作，减轻转子不平衡的有害影响，收紧间隙或改善发动机启动时间(例如，周转时间)，从而提高发动机效率。
现在参考附图，图1是示例性燃气涡轮发动机10的示意性局部横截面侧视图，燃气涡轮发动机10在本文中称为“发动机10”，其可以结合本发明的各种实施例。尽管在此进一步描述为涡轮风扇发动机，但发动机10可以限定涡轮轴，涡轮螺旋桨或涡轮喷气燃气涡轮发动机，包括船用和工业发动机以及辅助动力单元。如图1所示，发动机10具有纵向或轴向中心线轴线12，其延伸穿过其中以用于参考目的。轴向方向A与轴向中心线轴线12共向延伸以供参考。发动机10还限定上游端99和下游端98以供参考。通常，发动机10可包括风扇组件14和设置在风扇组件14下游的核心发动机16。
核心发动机16通常可包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围或至少部分地形成：压缩机区段，其具有增压器或低压(LP)压缩机22，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，低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)转子轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)转子轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。LP转子轴36还可以连接到风扇组件14的风扇轴38。在特定实施例中，如图1所示，LP转子轴36可以经由减速齿轮40连接到风扇轴38，例如以间接驱动或齿轮传动构造。
如图1所示，风扇组件14包括多个风扇叶片42，风扇叶片42联接到风扇轴38并且从风扇轴38径向向外延伸。环形风扇壳体或舱室44周向地围绕风扇组件14和/或核心发动机16的至少一部分。本领域普通技术人员应该理解，舱室44可以构造成通过多个周向间隔开的出口导向轮叶或支柱46相对于核心发动机16被支撑。此外，舱室44的至少一部分可以在核心发动机16的外部分上延伸，以便在它们之间限定旁路气流通道48。
应当理解，轴34,36，压缩机22,24和涡轮28,30的组合限定了发动机10的转子组件90。例如，HP轴34，HP压缩机24和HP涡轮28可以限定发动机10的高速或HP转子组件。类似地，LP轴36，LP压缩机22和LP涡轮30的组合可以限定发动机10的低速或LP转子组件。发动机10的各种实施例可进一步包括风扇轴38和风扇叶片42作为LP转子组件。在其他实施例中，发动机10还可以限定风扇转子组件，该风扇转子组件经由风扇轴38和减速齿轮40至少部分地与LP线轴机械地断开联接。更进一步的实施例可以进一步限定一个或多个中间转子组件，该中间转子组件由设置在LP转子组件和HP转子组件之间的中压压缩机，中压轴和中压涡轮限定(相对于串行空气动力学流动布置)。
在发动机10的操作期间，由箭头74示意性示出的空气流进入由风扇壳体或舱室44限定的发动机10的入口76。由箭头80示意性示出的一部分空气通过至少部分地通过外壳18限定的核心入口20进入核心发动机16。当空气流80流过压缩机22,24的连续级时，空气流80越来越多地被压缩，例如由箭头82示意性地示出。压缩空气82进入燃烧区段26并与液体或气体燃料混合并被点燃以产生燃烧气体86。在从喷射排气喷嘴区段32排出之前，燃烧气体86释放能量以驱动HP转子组件和LP转子组件的旋转。从燃烧气体86释放的能量进一步驱动风扇组件14的旋转，包括风扇叶片42。一部分空气74绕过核心发动机16并流过旁路气流通道48，如箭头78示意性所示。
发动机10还包括设置在发动机10的转子组件90处的多个支承壳体100。支承壳体100均支撑转子组件90的旋转。支承壳体100的实施例通常可包括内壳和外壳以及歧管或导管，以供应和清除润滑剂。导管向支承壳体100内的一个或多个支承元件160提供润滑剂和/或阻尼或缓冲流体流并从中提取润滑剂和/或阻尼或缓冲流体流。支承元件160还联接到一个或多个转子组件90并且直接或间接地联接到支承壳体100。支承壳体100还可包括阻尼器组件(未示出)，其提供空气或其他流体流，以在发动机10的操作期间抑制或限制来自转子组件90的振动，振荡或不平衡。支承壳体100和支承元件160通常需要润滑剂，例如油，以使转子组件能够旋转，减少支承壳体100和/或支承元件160处的热量或热积聚，并且提供来自转子组件90的旋转的振动的阻尼。
现在参考图2-7，大体提供支承壳体100的示例性实施例。支承壳体100设置成与涡轮发动机10的轴向中心线12基本同心。支承壳体100包括联接到支承元件160的第一构件110。第一构件110限定凹槽115，可变刚度元件120在凹槽115处联接到第一构件110。可变刚度元件120还设置在凹槽115内。第一构件110还沿着载荷方向91限定第一部分111和与第一部分111相邻的第二部分112。第一部分111和第二部分112一起至少基于沿载荷方向91的载荷变化在第一部分111和第二部分112之间选择性地限定间隙140。
沿着载荷方向91的载荷变化通过改变可变刚度元件120的刚度以及进一步间隙140是闭合还是打开而作出反应。附加地或替代地，随着限定多个刚度的可变刚度元件120对与增加的转子组件90的旋转速度和发动机10的推力生成相对应的增加的热或离心载荷作出反应，间隙140在发动机10的期望的速度，温度，或者推力阈值处下降至零。
在各种实施例中，第一构件110限定竖直部分116，该竖直部分116联接到水平部分117以限定凹槽115。第一构件110通常可以限定发夹型结构，例如弹簧。例如，竖直部分116和水平部分117可以一起将第一构件110限定为发夹型结构或弹簧。作为另一个例子，竖直部分116和水平部分117可以一起大致限定“C”或“U”形横截面。凹槽115通常可以限定在相邻的间隔开的水平部分117或竖直部分116之间。限定发夹型或弹簧结构的第一构件110能够基于载荷的变化(例如，发动机操作条件或推力输出的变化，温度的变化等)沿着载荷方向91挠曲。这样，限定发夹型或弹簧结构的第一构件110可以基于载荷的变化，例如基于发动机10的操作参数的变化，沿着载荷方向91挠曲，以便选择性地增大或减小间隙140。
关于图1-2示出和描述的发动机10的操作产生来自转子组件90的热载荷和离心载荷，其变化作为发动机10的操作参数或操作条件的函数。例如，随着转子组件90的转速增加，发动机10产生增加的推力大小。增加的推力大小对应于沿着载荷方向91的增加的载荷。作为另一示例，增加转子组件90的旋转速度基本上对应于增加推力载荷和增加温度导致间隙140由于第一构件110的凹槽115内的不同的可变刚度元件120而朝向零减小。因此，操作参数通常可包括以下中的一个或多个，或其组合：发动机10的推力输出，包括第一构件110的支承壳体100的一个或多个的温度，或转子组件90的旋转速度。
在各种实施例中，间隙140限定大约0.040毫米的标称或零载荷间隙。然而，应当理解，间隙140基于发动机10的构造来限定。因此，标称或零载荷间隙条件可以更大或更小。可变刚度元件120可以使得能够对应于操作参数或发动机条件以及支承壳体100相对于转子组件90的期望刚度而选择性地打开和闭合间隙140。作为另一示例，在相对低动力条件下(例如，启动和点火，空转条件等)，间隙140的存在使得能够沿着载荷方向91降低载荷的传递。相反，在高动力条件下(例如，满载条件，起飞等)，间隙140为零，以便能够沿着载荷方向91进行全载荷传递。支承壳体100处的载荷条件的这种选择性变化可以进一步在各种条件下提供足够的刚度，同时当发动机10在转子组件90处限定弓形转子状态时(即，由于不对称的周向和/或径向热梯度，转子组件90相对于轴向中心线12的偏心)在低动力条件下实现自适应响应(例如，较低的振动响应)。
在各种实施例中，可变刚度元件120包括形状记忆合金。例如，可变刚度元件120通常包括被构造为限定基于第一操作参数的第一形状和基于不同于第一操作参数的第二操作参数的第二形状(不同于第一形状)。随着操作参数改变，形状记忆合金通常返回到第一形状和第二形状以及从第一形状和第二形状返回。这样，在一个实施例中，可变刚度元件120包括限定双向记忆效应的形状记忆合金。在其他各种实施例中，可变刚度元件120包括但不限于镍，钛，锌，铜，金或铁，或其组合。
在其他各种实施例中，可变刚度元件120在对应于零转/分钟(RPM)至涡轮发动机的空转操作状态的载荷下，限定第一刚度。例如，从发动机10的转子组件90的静止或基本上零旋转到空转操作条件(例如，至少基于环境条件，发动机10的最低稳态速度)，可变刚度元件120限定第一个刚度。处于空转操作条件或低于空转操作条件的可变刚度元件120的第一刚度小于支承壳体100的第一构件110的第一构件刚度。
在一个实施例中，当发动机10处于空转操作条件或低于空转操作条件时，支承壳体100限定了基本上对应于第一构件110的第一构件刚度的总刚度。例如，支承壳体100至少基于来自可变刚度元件120的第一刚度和来自第一构件110的第一构件刚度之和来限定总刚度。当发动机10限定从零RPM到空转操作条件的操作条件时，支承壳体100的总刚度基本上对应于第一构件110的第一构件刚度。在其他各种实施例中，间隙140在空转操作条件或低于空转操作条件下大于零。
在又一些实施例中，可变刚度元件120在对应于从发动机10的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下，限定第二刚度。例如，最大正常载荷操作条件可以限定发动机10的满载条件或起飞条件。作为另一示例，最大正常载荷操作条件可以限定转子组件90的最大旋转速度。作为又一个示例，最大正常载荷操作条件可以限定转子组件90的最大旋转速度并且进一步限定来自发动机10的最大排气温度。
在一个实施例中，支承壳体100限定整体刚度，该整体刚度基本上对应于可变刚度元件120的第二刚度和第一构件110的第一构件刚度之和。在这样的实施例中，可变刚度元件120在对应于从发动机10的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下限定大于第一构件110的第一构件刚度的第二刚度。在又一个实施例中，当发动机10限定最大正常载荷操作条件时，间隙140等于零。
在其他实施例中，当发动机10进一步限定异常载荷操作条件时，间隙140等于零。例如，异常载荷操作条件通常包括发动机10的高振动条件中的一个或多个，包括但不限于由转子组件90的相对高的不平衡导致的一个或多个条件，或者转子组件90相对于周围的壳体(例如包括支承壳体100)的高偏心条件。作为另一示例，异常载荷操作条件基于叶片释放事件(例如，转子组件90的全部或部分旋转翼型的丢失或分离，包括但不限于一个或多个风扇叶片42)或叶片冲击事件(例如但不限于内部或外来物体碎片损坏)中的一个或多个。这种内部或外来物体碎片损坏可包括但不限于鸟撞击，冰雹摄入，污垢和泥土，以及发动机部件破损或释放。
仍然参考图2-7，可变刚度元件120通常可以限定弹簧。例如，限定弹簧的可变刚度元件120可以进一步限定帽形弹簧(图3)，波形弹簧或螺旋弹簧(图4)，一个或多个波纹板(图5)，弹簧指(图6)中的一个或多个，或其组合。还应该理解，可以使用其他合适的弹簧构造。在更进一步的示例中，限定弹簧的可变刚度元件120可以进一步限定形状记忆合金，例如如上所述。
包括限定弹簧的可变刚度元件120的支承壳体100的各种实施例可以进一步将弹簧设置在支承壳体100中限定的凹槽115内与第一构件110相邻或以其他方式接触。例如，限定弹簧的可变刚度元件120可以接触第一构件110的相邻的间隔开的水平部分117。作为另一示例，可变刚度元件120可进一步联接到第一构件110的竖直部分116或与第一构件110的竖直部分116接触。
现在参照图6，在各种实施例中，支承壳体100还可包括设置在第一构件110的凹槽115内的粘性材料105。粘性材料105通常可以联接到可变刚度元件120。在各种实施例中，粘性材料105还限定粘弹性材料。粘性材料105可以进一步提供或改进支承壳体100或与支承壳体100联接的发动机10(图1)的阻尼。例如，粘性材料105可以至少部分地隔离振动，抑制噪声或共振，或者减少由于施加到支承壳体100或周围的发动机10(图1)的载荷或载荷的变化或载荷的变化频率引起的冲击。粘性材料105的各种实施例可以限定至少部分地施加在凹槽115内的凝胶或泡沫。作为另一个例子，支承壳体100可以进一步限定在包含粘性流体的封闭腔或容器内，使得粘性流体可以进入凹槽115，以限定粘性材料105。
现在参照图7，大体在图1中提供的发动机10可以进一步提供流体供应导管200，其提供流体流，由箭头201示意性地示出，与可变刚度元件120热连通。流体供应导管200通常可以限定流体供应歧管或导管，例如但不限于润滑剂供应和/或清除系统，阻尼流体供应系统，压缩机放气流体系统或其他合适的流体供应系统。在各种实施例中，流体201可以限定空气，润滑剂或冷却剂流，或另一种合适的流体，以从可变刚度元件120提供或移除热能。例如，流体201可以包括阻尼空气，以便衰减不期望的振动。作为另一个例子，流体201可以包括通常提供给支承组件的润滑剂，该支承组件包括支承壳体100和支承元件160。可以至少基于支承壳体100的期望刚度，或者更具体地，可变刚度元件120，提供或限制流体201，或者可以调节流体201的温度。如上所述，支承壳体100的期望刚度可以基于一个或多个操作参数或发动机条件。
仍然参照图7，支承壳体100可以限定与流体供应管道200流体连通的开口145，流体201的流动通过该开口145与可变刚度元件120热连通。在一个实施例中，开口145限定穿过第一构件110，以便使流体201与可变刚度元件120流体连通。例如，开口145可以通过第一构件110的水平部分117和/或竖直部分116中的一个或多个限定。作为另一示例，开口145可以限定在间隙140处。
返回参考图1，发动机10还可包括控制器210。通常，控制器210可以对应于任何合适的基于处理器的设备，包括一个或多个计算设备。例如，图1示出了可以包括在控制器210内的合适部件的一个实施例。如图1所示，控制器210可包括处理器212和相关联的存储器214，其被构造为执行各种计算机实现的功能(例如，通过与其热连通的流体201的流动，压力和/或温度来调节或调整在可变刚度元件120处的温度)。
如本文所使用的，术语“处理器”不仅指本领域中称为包括在计算机中的集成电路，还指控制器，微控制器，微计算机，可编程逻辑控制器(PLC)，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)和其他可编程电路。另外，存储器214通常可包括存储器元件，包括但不限于计算机可读介质(例如，随机存取存储器(RAM))，计算机可读非易失性介质(例如，闪存)，光盘只读存储器(CD-ROM)，磁光盘(MOD)，数字通用盘(DVD)和/或其他合适的存储器元件或其组合。在各种实施例中，控制器210可以限定全权限数字引擎控制器(FADEC)，螺旋桨控制单元(PCU)，发动机控制单元(ECU)或电子发动机控制(EEC)中的一个或多个。
如图所示，控制器210可以包括存储在存储器214中的控制逻辑216。控制逻辑216可以包括指令，该指令当由一个或多个处理器212执行时使得一个或多个处理器212执行操作以便例如通过可变刚度元件120调节或改变支承壳体100的刚度，例如本文所示和所述的。另外，控制逻辑216可以包括图500(图8)的实施例，例如下面进一步描述的。在各种实施例中，图500可以限定在执行方法1000的一个或多个步骤时可以参考的表格，曲线或函数。
另外，如图1所示，控制器210还可以包括通信接口模块230。在各种实施例中，通信接口模块230可包括用于发送和接收数据的相关电子电路。这样，控制器210的通信接口模块230可用于从转子组件90，支承壳体100，支承元件160或接近或附接到其的传感器接收数据，从而提供操作参数，例如推力输出，表面或流体温度，旋转速度，振动或加速度，压力或流速。此外，通信接口模块230还可用于与发动机10的任何其他合适的部件通信，包括构造成监测发动机10的一个或多个操作参数的任何数量的传感器。应当理解，通信接口模块230可以是合适的有线和/或无线通信接口的任何组合，并且因此可以经由有线和/或无线连接通信地联接到引擎10的一个或多个部件。这样，控制器210可以调整热连通，例如可变刚度元件120，第一构件110或其组合的温度，例如通过来自流体供应导管200的流体201的流动。
控制器210通常可以至少基于操作参数或发动机操作条件来调整流体流201与可变刚度元件120的热连通。更进一步地，控制器210可以调节可变刚度元件120处的与操作参数或发动机操作条件直接相关的热能(例如，随着操作参数的增加而增加温度，随着操作参数的减小而降低温度等)。
现在参考图8，大体提供示例性图500，其描绘了发动机10的操作参数与静态支撑结构100的可变刚度之间的示例性关系。在各种实施例中，操作参数通常可包括以下中的一个或多个，或其组合：发动机10的推力输出，第一构件110和/或可变刚度元件120中的一个或多个的温度，或转子组件90的旋转速度。由于刚度是载荷(例如，沿着载荷方向91施加的热或离心载荷)相对于挠曲(例如，对应于沿着载荷方向91的间隙140的变化)的斜率，随着载荷随着操作参数的增加而增加，图500描绘了支承壳体100的刚度相对于操作参数的第一斜率501。在对应于操作参数的期望阈值处，例如在503处描绘的，图表500描绘了刚度相对于操作参数的第二斜率502。阈值503基本上对应于接近零的间隙140。例如，当间隙140接近零时，阈值503基本上对应于接触第一构件110的第二部分112的第一部分111。类似地，当操作参数减小到低于阈值503时，间隙140打开到大于零并且支承壳体100相对于转子组件90限定第一斜率501。
在各种实施例中，期望阈值对应于转子组件90的转速或表面温度或发动机10的推力输出，其对应于大于低动力或地面空转条件的操作条件。在更多实施例中，期望阈值对应于转子组件90的转速或表面温度或发动机10的推力输出，其对应于等于或大于中动力或巡航条件的操作条件。在又一些实施例中，期望阈值对应于转子组件90的转速或表面温度或发动机10的推力输出，其对应于高动力或起飞条件下的操作条件。
应当理解，在各种实施例中，增加和减小操作参数可以对应于转子组件90的加速或减速。在其他各种实施例中，操作参数可包括与转子组件90的旋转速度的变化或从转子组件90产生的热或离心载荷基本上直接相关的一个或多个其他参数。在又一个实施例中，阈值503还可以对应于相对于减轻不期望的振动模式或条件的期望操作参数。例如，不期望的振动模式可以对应于弓形转子条件并且减轻加速限定弓形转子条件的转子组件90的有害影响。
包括可变刚度元件120的支承壳体100的各种实施例可设置在发动机10处的一个或多个支承组件位置处。例如，支承壳体100可以联接到LP转子组件，HP转子组件或一个或多个中间压力或速度转子组件。作为另一个例子，支承壳体100可以联接到发动机10的后部分，例如燃烧区段26处或燃烧区段26后。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：
1.一种涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机限定轴向中心线，所述发动机包括：
支承元件，所述支承元件联接到转子组件；和
支承壳体，所述支承壳体被设置成与所述涡轮发动机的所述轴向中心线基本同心，其中所述支承壳体包括联接到所述支承元件的第一构件，并且进一步，其中所述第一构件限定凹槽，可变刚度元件在所述凹槽处联接到所述第一构件并且被设置在所述凹槽内，并且进一步，其中所述支承壳体沿着载荷方向限定第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，并且其中所述第一部分和所述第二部分一起至少基于沿所述载荷方向的载荷变化在所述第一部分和所述第二部分之间选择性地限定间隙。
2.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括形状记忆合金。
3.根据条项2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括限定双向记忆效应的所述形状记忆合金。
4.根据条项3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件在对应于零转/分钟(RPM)到所述涡轮发动机的空转操作条件的载荷下，限定第一刚度。
5.根据条项4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体至少基于来自所述可变刚度元件和所述第一构件的刚度之和限定总刚度，并且其中所述总刚度基本上对应于从零RPM到所述涡轮发动机的所述空转操作条件的第一构件刚度。
6.根据条项4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件将所述第一刚度限定为小于对应于零RPM到所述涡轮发动机的空转操作条件的载荷下的第一构件刚度。
7.根据条项3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件在对应于从所述涡轮发动机的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下，限定第二刚度。
8.根据条项7所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体至少基于来自所述可变刚度元件和所述第一构件的刚度之和限定总刚度，并且其中所述总刚度基本上对应于第一构件刚度和所述可变刚度元件的第二刚度之和。
9.根据条项8所述的涡轮发动机，其特征在于，其中当所述涡轮发动机限定异常载荷操作条件时，所述间隙等于零。
10.根据条项8所述的涡轮发动机，其特征在于，所述可变刚度元件将所述第二刚度限定为大于在对应于从所述涡轮发动机的所述空转操作条件到所述最大正常载荷操作条件的载荷下的第一构件刚度。
11.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括弹簧。
12.根据条项11所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括帽形弹簧，波形弹簧，螺旋弹簧，波纹板，弹簧指，或其组合。
13.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
流体供应导管，所述流体供应导管提供与所述可变刚度元件热连通的流体流。
14.根据条项13所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体限定与所述流体供应导管流体连通的开口，通过所述开口提供与所述可变刚度元件热连通的所述流体流。
15.根据条项13所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
控制器，其中所述控制器基于发动机操作条件调整所述流体流与所述可变刚度元件的热连通。
16.根据条项15所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述控制器调节与所述涡轮发动机的所述发动机操作条件直接相关的所述可变刚度元件处的热能。
17.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一构件限定竖直部分，所述竖直部分联接到水平部分以限定所述凹槽。
18.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述转子组件限定所述涡轮发动机的高速转子组件。
19.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体被设置在所述涡轮发动机的燃烧区段的后面。
20.根据条项1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述间隙在大约0.040毫米和零毫米之间变化。

Claims (18)

1.一种涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮发动机限定轴向中心线，所述涡轮发动机包括：
支承元件，所述支承元件联接到转子组件；
支承壳体，所述支承壳体被设置成与所述涡轮发动机的所述轴向中心线基本同心，其中所述支承壳体包括联接到所述支承元件的第一构件，并且进一步，其中所述第一构件限定凹槽，可变刚度元件在所述凹槽处联接到所述第一构件并且被设置在所述凹槽内，并且进一步，其中所述支承壳体沿着载荷方向限定第一部分和与所述第一部分相邻的第二部分，并且其中所述第一部分和所述第二部分一起至少基于沿所述载荷方向的载荷变化在所述第一部分和所述第二部分之间选择性地限定间隙；
流体供应导管，所述流体供应导管提供与所述可变刚度元件热连通的流体流；和
控制器，所述控制器基于发动机操作条件调整所述流体流与所述可变刚度元件的热连通。
2.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括形状记忆合金。
3.根据权利要求2所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括限定双向记忆效应的所述形状记忆合金。
4.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件在对应于零转/分钟(RPM)到所述涡轮发动机的空转操作条件的载荷下，限定第一刚度。
5.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体至少基于来自所述可变刚度元件和所述第一构件的刚度之和限定总刚度，并且其中所述总刚度基本上对应于从零RPM到所述涡轮发动机的所述空转操作条件的第一构件刚度。
6.根据权利要求4所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件将所述第一刚度限定为小于对应于零RPM到所述涡轮发动机的空转操作条件的载荷下的第一构件刚度。
7.根据权利要求3所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件在对应于从所述涡轮发动机的空转操作条件到最大正常载荷操作条件的载荷下，限定第二刚度。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体至少基于来自所述可变刚度元件和所述第一构件的刚度之和限定总刚度，并且其中所述总刚度对应于第一构件刚度和所述可变刚度元件的第二刚度之和。
9.根据权利要求8所述的涡轮发动机，其特征在于，其中当所述涡轮发动机限定异常载荷操作条件时，所述间隙等于零。
10.根据权利要求8所述的涡轮发动机，其特征在于，所述可变刚度元件将所述第二刚度限定为大于在对应于从所述涡轮发动机的所述空转操作条件到所述最大正常载荷操作条件的载荷下的第一构件刚度。
11.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括弹簧。
12.根据权利要求11所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述可变刚度元件包括帽形弹簧，波形弹簧，螺旋弹簧，波纹板，弹簧指之一，或其组合。
13.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体限定与所述流体供应导管流体连通的开口，通过所述开口提供与所述可变刚度元件热连通的所述流体流。
14.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述控制器调节与所述涡轮发动机的所述发动机操作条件直接相关的所述可变刚度元件处的热能。
15.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述第一构件限定竖直部分，所述竖直部分联接到水平部分以限定所述凹槽。
16.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述转子组件限定所述涡轮发动机的高速转子组件。
17.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述支承壳体被设置在所述涡轮发动机的燃烧区段的后面。
18.根据权利要求1所述的涡轮发动机，其特征在于，其中所述间隙在0.040毫米和零毫米之间变化。
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