CN111140362A - 气体涡轮引擎附件的冷却 - Google Patents

Abstract

本发明题为“气体涡轮引擎附件的冷却”。本发明提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎。引擎包括引擎核心，引擎核心包括涡轮、压缩机和将涡轮连接到压缩机的芯轴。引擎还包括围绕引擎核心的核心壳体。引擎还包括围绕核心壳体的空气动力整流罩。引擎还包括位于引擎核心的上游的推进式风扇，风扇产生进入核心引擎的核心气流和进入围绕空气动力整流罩的旁路管道的旁路气流。引擎还包括一个或多个引擎附件，引擎附件安装在位于核心壳体和空气动力整流罩之间的空间中。引擎还包括一个或多个通风入口，其接收旁路气流的一部分作为引擎附件的冷却流，通风入口被构造成用于将其中接收的旁路流的动能的至少一部分转换成升压。

Description

气体涡轮引擎附件的冷却

技术领域

本公开涉及气体涡轮引擎的引擎附件的冷却。

背景技术

通常，飞行器气体涡轮引擎的附件齿轮箱安装在引擎下方的位置中的外部引擎短舱内。齿轮箱通过径向驱动轴连接到引擎核心。齿轮箱为其他附件诸如辅助发电机和用于液压流体、燃料、油等的泵提供动力。

尽管齿轮箱远离引擎核心的热环境是有效的，但是齿轮箱在外部短舱内的位置是不利的，因为其在短舱内需要相对较大的空间，这可增大短舱的总直径，从而导致重量和阻力增加以及不利的具体燃料消耗。

在另选的布置结构中，有可能将附件齿轮箱和其他附件定位在直接位于围绕引擎核心的壳体外部的引擎区中。该附件通过托架、短杆或凸台安装到壳体。然而，引擎核心附近的高温环境可产生热负荷，该热负荷可降低部件可靠性。例如，在一些引擎中，该区可在高于300℃的空气温度下工作，这高于许多附件齿轮箱材料的热性能。因此，为了保持齿轮箱的可接受的周围空气温度，可安装通风系统。

发明内容

本公开至少部分地基于如下认识：涡轮风扇引擎中的冷却空气的可能来源是穿过引擎旁路管道的旁路气流。该气流通常处于低于100℃的温度下。因此，一种选择是在围绕引擎区的空气动力整流罩中形成简单的通风孔，使得一小部分旁路气流进入该区以围绕附件齿轮箱。然而，在高旁路比率引擎中，尤其是在较低引擎功率条件下，低风扇压力比降低了通风孔上的压差，从而限制了以这种方式转向来冷却齿轮箱的旁路流的量。这继而限制了通风系统的功能。

因此，根据第一方面，提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎，该引擎包括：

引擎核心，该引擎核心包括涡轮、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴；

围绕该引擎核心的核心壳体；

围绕该核心壳体的空气动力整流罩；

位于该引擎核心的上游的推进式风扇，该风扇产生进入核心引擎的核心气流和进入围绕空气动力整流罩的旁路管道的旁路气流；和

一个或多个引擎附件，该一个或多个引擎附件安装在核心壳体和空气动力整流罩之间的空间中；

其中该气体涡轮引擎还包括：

一个或多个通风入口，该一个或多个通风入口接收旁路气流的一部分作为引擎附件的冷却流，该通风入口被构造成用于将其中接收的旁路流的动能的至少一部分转换成升压，使得冷却流的压力相对于旁路气流的压力升高；和

歧管，该歧管与该通风入口流体连通以从该通风入口收集冷却流，该歧管具有多个排气孔，冷却流通过该排气孔离开歧管以冲击引擎附件并从而冷却引擎附件。

有利的是，通过以这种方式增大冷却流的压力并使用歧管的排气孔将其引导到所需的位置，可克服风扇压力比低的问题，使得即使在低引擎功率条件下也可实现引擎附件的充分冷却。

现在将阐述本公开的可选特征部。这些特征部可单独地或以与本公开的任何方面的任意组合应用。

一个或多个通风入口可将其中接收的旁路气流的一部分的动能的至少50%转换成升压。优选地，它们可基本上使在其中接收的旁路气流的一部分停滞。

气体涡轮引擎还可包括控制单元，该控制单元能够操作以调节由歧管从通风入口收集的冷却流的量。以这种方式，冷却流的量可适应于不同的飞行条件，从而减少损失并改善引擎效率。例如，该控制单元可处于引擎电子控制器(EEC)的控制下，该ECC管理整个引擎的运行。相比之下，在空气动力整流罩中形成的简单通风孔将不允许以这种方式调整冷却流的量，使得例如尺寸被设定成适于引擎核心操作温度最高的最大功率输出条件的孔趋于在引擎巡航时提供大于必需的通风流，从而对引擎的性能产生负面影响并增加引擎的具体燃料消耗。

该排气孔可被布置成使得冲击引擎附件的冷却流在附件周围形成冷却空气的连续膜。

便利的是，该排气孔可形成两条线，该两条线基本上平行于引擎的主旋转轴线延伸到引擎附件的相对侧。

一个或多个引擎附件可竖直地安装在核心壳体下方。

一个或多个引擎附件可包括由来自芯轴的输出(例如，径向驱动轴)驱动的引擎附件齿轮箱。其他引擎附件可包括例如电力发电机、燃料泵、油泵、液压泵和引擎启动机马达中的任一者或多者。

该引擎附件齿轮箱可包括将驱动传送到其他引擎附件的正齿轮系，该正齿轮被布置成直线并具有垂直于引擎的主旋转轴线延伸的旋转轴线。例如，该正齿轮系中的正齿轮可被布置成直线，其中正齿轮的旋转轴线垂直于引擎的主旋转轴线延伸。具体地，该直线可在基本上平行于引擎轴线的方向上延伸。这与许多常规引擎附件齿轮箱形成对比，其中正齿轮系围绕引擎的周向延伸。该正齿轮系沿着中心脊构件安装，其他引擎附件从脊构件的相对侧突出。

该气体涡轮引擎还包括位于推进式风扇后方的旁路管道中的周向的一排外部导向叶片，该外部导向叶片从限定旁路管道的径向内表面的内圈径向向外延伸。空气动力整流罩可随后位于内圈的后方并可包括位于引擎的相应和相对侧上的两个门部分，每个门部分能够围绕其上边缘枢转地打开，以使能到引擎核心的维修进入，并且空气动力整流罩还可包括龙骨梁，该龙骨梁在其下止点处从内圈向后延伸，以提供用于在每个门部分闭合时闩锁到每个门部分的下边缘的闩锁形成部。便利的是，在这种布置结构中，通风入口可位于龙骨梁的径向外表面上。该歧管可位于龙骨梁的径向内表面上。该龙骨梁不但为通风入口和/或歧管提供便利的位置，而且允许该门部分的下边缘远离核心引擎液体最可能积聚的下止点定位。相反，这些液体可通过龙骨梁内表面的适当成形而被引导和排出。另外，龙骨梁可提供相对刚性的结构以用于密封门部分的下边缘，从而改善这些密封部并因此改善引擎的核心区和旁路区之间的防火区边界性能。

该气体涡轮引擎可包括：动力齿轮箱，该动力齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至推进式风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动风扇。

该涡轮可以是第一涡轮，该压缩机可以是第一压缩机，并且该芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心随后还可包括第二涡轮、第二压缩机和将该第二涡轮连接到该第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、该第二压缩机和该第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。

正如本文其他地方所提到的，本公开的布置结构可具体地但并非唯一地对经由齿轮箱驱动的风扇有益。因此，该气体涡轮引擎可包括齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇，以便以比芯轴低的旋转速度来驱动风扇。至齿轮箱的输入可直接来自芯轴或者间接地来自芯轴，例如经由正齿轮轴和/或齿轮。芯轴可将涡轮和压缩机刚性地连接，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转（其中，风扇以更低的速度旋转）。

如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何合适的通用架构。例如，气体涡轮引擎可具有将涡轮和压缩机连接的任何所需数量的轴，例如一个轴、两个轴或三个轴。仅以举例的方式，连接到芯轴的涡轮可以是第一涡轮，连接到芯轴的压缩机可以是第一压缩机，并且芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。

在此类布置结构中，第二压缩机可轴向定位在第一压缩机的下游。该第二压缩机可被布置成（例如直接接收，例如经由大致环形的管道）从第一压缩机接收流。

齿轮箱可被布置成由被构造成（例如在使用中）以最低旋转速度旋转的芯轴（例如上述示例中的第一芯轴）来驱动。例如，该齿轮箱可被布置成仅由被构造成（例如在使用中）以最低旋转速度旋转的芯轴（例如，在上面的示例中，仅第一芯轴，而不是第二芯轴）来驱动。另选地，该齿轮箱可被布置成由任何一个或多个轴驱动，该任何一个或多个轴例如为上述示例中的第一轴和/或第二轴。

在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向提供在风扇和一个或多个压缩机的下游。例如，在提供第二压缩机的情况下，燃烧器可直接位于第二压缩机的下游（例如在其出口处）。以另一个示例的方式，在提供第二涡轮的情况下，可将燃烧器出口处的流提供至第二涡轮的入口。该燃烧器可提供在一个或多个涡轮的上游。

该压缩机或每个压缩机（例如，如上所述的第一压缩机和第二压缩机）可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子叶片，该排定子叶片可为可变定子叶片（因为该排定子叶片的入射角可以是可变的）。该排转子叶片和该排定子叶片可彼此轴向偏移。

该涡轮或每个涡轮（例如，如上所述的第一涡轮和第二涡轮）可包括任何数量的级，例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子叶片。该排转子叶片和该排定子叶片可彼此轴向偏移。

每个风扇叶片可被限定为具有径向跨度，该径向跨度从径向内部气体洗涤位置或0%跨度位置处的根部（或毂部）延伸到100%跨度位置处的尖端。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可小于（或大约为）以下中的任何一个：0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26或0.25。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。这些比率通常可称为毂部-尖端比率。毂部处的半径和尖端处的半径都可以在叶片的前缘（或轴向最前）部分处测量。当然，毂部-尖端比率指的是风扇叶片的气体洗涤部分，即径向地在任何平台外部的部分。

可在引擎中心线和风扇叶片的前缘处的尖端之间测量该风扇的半径。风扇直径（可能只是风扇半径的两倍）可大于（或大约为）以下中的任何一个：250cm（约100英寸）、260cm、270cm（约105英寸）、280cm（约110英寸）、290cm（约115英寸）、300cm（约120英寸）、310cm、320cm（约125英寸）、330cm（约130英寸）、340cm（约135英寸）、350cm、360cm（约140英寸）、370cm（约145英寸）、380cm（约150英寸）或390cm（约155英寸）。风扇直径可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。

风扇的旋转速度可以在使用中变化。一般来讲，对于具有较大直径的风扇，旋转速度较低。仅以非限制性示例的方式，风扇在巡航条件下的旋转速度可小于2500rpm，例如小于2300rpm。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在250cm至300cm（例如250cm至280cm）范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1700rpm至2500rpm的范围内，例如在1800rpm至2300rpm的范围内，例如在1900rpm至2100rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在320cm至380cm范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1200rpm至2000rpm的范围内，例如在1300rpm至1800rpm的范围内、例如在1400rpm至1600rpm的范围内。

在使用气体涡轮引擎时，（具有相关联的风扇叶片的）风扇围绕旋转轴线旋转。该旋转导致风扇叶片的尖端以速度U_尖端移动。风扇叶片13对流所做的功导致流的焓升dH。风扇尖端负载可被定义为dH/U_尖端 ²，其中dH是跨风扇的焓升（例如1-D平均焓升），并且U_尖端是风扇尖端的（平移）速度，例如在尖端的前缘处（可被定义为前缘处的风扇尖端半径乘以角速度）。在巡航条件下的风扇尖端负载可大于（或大约为）以下中的任何一个：0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4（本段中的所有单位为Jkg^-1K^-1/(ms^-1)²）。风扇尖端负载可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。

根据本公开的气体涡轮引擎可具有任何期望的旁路比率，其中该旁路比率被定义为在巡航条件下穿过旁路管道的流的质量流率与穿过核心的流的质量流率的比率。在一些布置结构中，该旁路比率可大于（或大约为）以下中的任何一个：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5或17。该旁路比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。该旁路管道可以是基本上环形的。该旁路管道可位于核心引擎的径向外侧。旁路管道的径向外表面可以由短舱和/或风扇壳体限定。

本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎的总压力比可被定义为风扇上游的滞止压力与最高压力压缩机出口处的滞止压力（进入燃烧器之前）之比。以非限制性示例的方式，如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎在巡航时的总压力比可大于（或大约为）以下中的任何一个：35、40、45、50、55、60、65、70、75。总压力比可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。

引擎的比推力可被定义为引擎的净推力除以穿过引擎的总质量流量。在巡航条件下，本文中描述和/或要求保护的引擎的比推力可小于（或大约为）以下中的任何一个：110Nkg^-1s、105Nkg^-1s、100Nkg^-1s、95Nkg^-1s、90Nkg^-1s、85Nkg^-1s或80Nkg^-1s。比推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。与传统的气体涡轮引擎相比，此类引擎可能特别高效。

如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何期望的最大推力。仅以非限制性示例的方式，如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮可产生至少为（或大约为）以下中的任何一者的最大推力：160kN、170kN、180kN、190kN、200kN、250kN、300kN、350kN、400kN、450kN、500kN或550kN。最大推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。上面提到的推力可为在标准大气条件下、在海平面处、加上15℃（环境压力101.3kPa，温度30℃）、引擎静止时的最大净推力。

在使用中，高压涡轮的入口处的流的温度可能特别高。该温度，可被称为TET，可在燃烧器的出口处测量，例如紧接在可被称为喷嘴导向叶片的第一涡轮叶片的上游。在巡航时，该TET可至少为（或大约为）以下中的任何一者：1400K、1450K、1500K、1550K、1600K或1650K。巡航时的TET可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。引擎在使用时的最大TET可以是，例如，至少为（或大约为）以下中的任何一者：1700K、1750K、1800K、1850K、1900K、1950K或2000K。最大TET可在由前一句中的任意两个值界定的包含范围内（即，这些值可形成上限或下限）。可以例如在高推力条件下发生最大TET，例如在最大起飞(MTO)条件下发生最大TET。

本文中描述和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面部分可由任何合适的材料或材料组合来制造。例如，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可至少部分地由复合材料来制造，该复合材料为例如金属基质复合材料和/或有机基质复合材料，诸如碳纤维。以另外的示例的方式，风扇叶片和/或翼面的至少一部分可以至少部分地由金属来制造，该金属为诸如基于钛的金属或基于铝的材料（诸如铝锂合金）或基于钢的材料。风扇叶片可包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如，风扇叶片可具有保护性前缘，该保护性前缘可使用比叶片的其余部分更好地抵抗（例如，来自鸟类、冰或其他材料的）冲击的材料来制造。此类前缘可以例如使用钛或基于钛的合金来制造。因此，仅以举例的方式，该风扇叶片可具有碳纤维或具有带钛前缘的基于铝的主体（诸如铝锂合金）。

如本文所述和/或所要求保护的风扇可包括中央部分，风扇叶片可从该中央部分例如沿径向方向延伸。该风扇叶片可以任何期望的方式附接到中央部分。例如，每个风扇叶片可包括固定件，该固定件可与毂部（或盘状部）中的对应狭槽接合。仅以举例的方式，此类固定件可以是燕尾形式的，其可以插入和/或接合毂部/盘状部中对应的狭槽，以便将风扇叶片固定到毂部/盘状部。以另外的示例的方式，该风扇叶片可与中央部分一体地形成。此类布置结构可被称为整体叶盘或整体叶环。可使用任何合适的方法来制造此类整体叶盘或整体叶环。例如，风扇叶片的至少一部分可由块状物来加工而成，以及/或者风扇叶片的至少部分可通过焊接（诸如线性摩擦焊接）来附接到毂部/盘状部。

本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可能或可能不设有可变面积喷嘴(VAN)。此类可变面积喷嘴可允许旁路管道的出口面积在使用中变化。本公开的一般原理可应用于具有或不具有VAN的引擎。

如本文所述和/或要求保护的气体涡轮的风扇可具有任何期望数量的风扇叶片，例如16、18、20或22个风扇叶片。

如本文所用，巡航条件可指气体涡轮引擎所附接的飞行器的巡航条件。此类巡航条件通常可被定义为巡航中期的条件，例如飞行器和/或引擎在爬升顶点和下降起点之间的中点（就时间和/或距离而言）处所经历的条件。

仅以举例的方式，巡航条件下的前进速度可为从0.7马赫至0.9马赫的范围内的任何点，例如0.75至0.85、例如0.76至0.84、例如0.77至0.83、例如0.78至0.82、例如0.79至0.81、例如大约0.8马赫、大约0.85马赫或0.8至0.85。这些范围内的任何单一速度可以是巡航条件。对于某些飞行器，巡航条件可能超出这些范围，例如低于0.7马赫或高于0.9马赫。

仅以举例的方式，巡航条件可对应于在以下范围内的高度处的标准大气条件：10000m至15000m，例如在10000m至12000m的范围内，例如在10400m至11600m（约38000英尺）的范围内，例如在10500m至11500m的范围内，例如在10600m至11400m的范围内，例如在10700m（约35000英尺）至11300m的范围内，例如在10800m至11200m的范围内，例如在10900m至11100m的范围内，例如大约11000m。巡航条件可对应于这些范围内的任何给定高度处的标准大气条件。

仅以举例的方式，巡航条件可对应于：前进马赫数为0.8；压力23000Pa；以及温度为-55℃。

如本文中任何地方所用，“巡航”或“巡航条件”可指空气动力学设计点。此类空气动力学设计点（或ADP）可对应于风扇被设计用于操作的条件（包括例如马赫数、环境条件和推力要求中的一者或多者）。例如，这可能指风扇（或气体涡轮引擎）被设计成具有最佳效率的条件。

在使用中，本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可在本文别处定义的巡航条件下操作。此类巡航条件可通过飞行器的巡航条件（例如，巡航中期条件）来确定，至少一个（例如2个或4个）气体涡轮引擎可以安装在该飞行器上以提供推进推力。

本领域的技术人员将理解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征或参数可应用于任何其他方面。此外，除非相互排斥，否则本文中描述的任何特征或参数可应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征或参数组合。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：

图1是气体涡轮引擎的截面侧视图；

图2是气体涡轮引擎的上游部分的特写截面侧视图；

图3是用于气体涡轮引擎的齿轮箱的局部剖视图；

图4示意性地示出了引擎的后部的透视图，不示出其短舱并且不示出其内罩的大部分；

图5在左侧示意性地示出了当图4引擎内整流罩的门部分关闭时穿过该引擎的横截面，在右侧示意性地示出了当这些门部分打开时穿过该引擎的横截面；

图6示出了图4的引擎的龙骨梁和下部分配器的前端部分的侧部透视图；

图7示出了图4引擎的龙骨梁和下部分配器的顶部透视图；

图8示出了引擎的示意性侧视图上的冷却流，其中不示出引擎的短舱并且不示出内整流罩的大部分；并且

图9示出了在向下俯视引擎的龙骨梁的透视图上的冷却流。

具体实施方式

图1示出了具有主旋转轴线9的气体涡轮引擎10。引擎例如在翼部下方通过安装塔架46安装到机身。引擎10包括进气口12和推进式风扇23，该推进式风扇产生两股气流：核心气流A和旁路气流B。气体涡轮引擎10包括接收核心气流A的核心11。引擎核心11以轴流式串联包括低压压缩机14、高压压缩机15、燃烧设备16、高压涡轮17、低压涡轮19和核心排气喷嘴20。短舱21围绕气体涡轮引擎10并限定旁路管道22和旁路排气喷嘴18。塔架46在旁路管道中形成分叉部，在该分叉部处，该塔架横穿管道以连接到引擎核心11。旁路气流B流过旁路管道22，在该旁路管道中，该旁路气流在离开旁路排气喷嘴18之前被一排外部导向叶片40拉直。在外部导向叶片40的后方，引擎核心10被内整流罩41围绕，该内整流罩提供限定旁路管道22的内表面的空气动力学整流罩。风扇23经由轴26和周转齿轮箱30附接到低压涡轮19并由该低压涡轮驱动。

在使用中，核心气流A由低压压缩机14加速和压缩，并被引导至高压压缩机15中以进行进一步的压缩。从高压压缩机15排出的压缩空气被引导至燃烧设备16中，在该燃烧设备中压缩空气与燃料混合，并且混合物被燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过喷嘴20排出之前通过高压涡轮和低压涡轮17、19膨胀，从而驱动高压涡轮和低压涡轮17、19以提供一些推进推力。高压涡轮17通过合适的互连轴27来驱动高压压缩机15。风扇23通常提供大部分推进推力。周转齿轮箱30是减速齿轮箱。

图2中示出了齿轮传动风扇气体涡轮引擎10的示例性布置结构。低压涡轮19（参见图1）驱动轴26，该轴26联接到周转齿轮布置结构30的太阳轮或太阳齿轮28。在太阳齿轮28的径向向外处并与该太阳齿轮相互啮合的是多个行星齿轮32，该多个行星齿轮通过行星架34联接在一起。行星架34约束行星齿轮32以同步地围绕太阳齿轮28进动，同时使每个行星齿轮32绕其自身轴线旋转。行星架34经由连杆36联接到风扇23，以便驱动该风扇围绕引擎轴线9旋转。在行星齿轮32的径向向外处并与该行星齿轮相互啮合的是齿圈或环形齿轮38，其经由连杆40联接到固定支撑结构24。

需注意，本文中使用的术语“低压涡轮”和“低压压缩机”可分别表示最低压力涡轮级和最低压力压缩机级（即，不包括风扇23），和/或通过在引擎中具有最低旋转速度的互连轴26（即，不包括驱动风扇23的齿轮箱输出轴）连接在一起的涡轮级和压缩机级。在一些文献中，本文中提到的“低压涡轮”和“低压压缩机”可被另选地称为“中压涡轮”和“中压压缩机”。在使用此类另选命名的情况下，风扇23可被称为第一或最低压力的压缩级。

在图3中以举例的方式更详细地示出了周转齿轮箱30。太阳齿轮28、行星齿轮32和环形齿轮38中的每一者包括围绕其周边以用于与其他齿轮相互啮合的齿。然而，为清楚起见，图3中仅示出了齿的示例性部分。示出了四个行星齿轮32，但是对本领域的技术人员显而易见的是，可以在要求保护的发明的范围内提供更多或更少的行星齿轮32。行星式周转齿轮箱30的实际应用通常包括至少三个行星齿轮32。

在图2和图3中以举例的方式示出的周转齿轮箱30是行星式的，其中行星架34经由连杆36联接到输出轴，其中齿圈38被固定。然而，可使用任何其他合适类型的周转齿轮箱30。以另一个示例的方式，周转齿轮箱30可以是星形布置结构，其中行星架34保持固定，允许环形齿轮（或齿圈）38旋转。在此类布置结构中，风扇23由环形齿轮38驱动。以另一个另选示例的方式，齿轮箱30可以是差速齿轮箱，其中环形齿轮38和行星架34均被允许旋转。

应当理解，图2和图3中所示的布置结构仅是示例性的，并且各种另选方案都在本公开的范围内。仅以举例的方式，可使用任何合适的布置结构来将齿轮箱30定位在引擎10中和/或用于将齿轮箱30连接到引擎10。以另一个示例的方式，齿轮箱30与引擎10的其他部件（诸如输入轴26、输出轴和固定结构24）之间的连接件（诸如图2示例中的连杆36、40）可具有任何期望程度的刚度或柔性。以另一个示例的方式，可使用引擎的旋转部件和固定部件之间（例如，在来自齿轮箱的输入轴和输出轴与固定结构诸如齿轮箱壳体之间）的轴承的任何合适的布置结构，并且本公开不限于图2的示例性布置结构。例如，在齿轮箱30具有星形布置结构（如上所述）的情况下，技术人员将容易理解，输出连杆和支撑连杆以及轴承位置的布置结构通常不同于图2中以举例的方式示出的布置结构。

因此，本公开延伸到具有齿轮箱类型（例如星形或行星齿轮）、支撑结构、输入和输出轴布置结构以及轴承位置中的任何布置结构的气体涡轮引擎。

可选地，齿轮箱可驱动附加的和/或另选的部件（例如，中压压缩机和/或增压压缩机）。

本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选构型。例如，此类引擎可具有另选数量的压缩机和/或涡轮和/或另选数量的互连轴。以另外示例的方式，图1中所示的气体涡轮引擎具有分流喷嘴20、22，这意味着穿过旁路管道22的流具有自己的喷嘴，该喷嘴与核心引擎喷嘴20分开，并径向地在该核心引擎喷嘴的外部。然而，这不是限制性的，并且本公开的任何方面也可应用于如下引擎，在该引擎中，穿过旁路管道22的流和穿过核心11的流在可被称为混流喷嘴的单个喷嘴之前（或上游）混合或组合。一个或两个喷嘴（无论是混合的还是分流的）可具有固定的或可变的面积。在一些布置结构中，气体涡轮引擎10可不包括齿轮箱30。

气体涡轮引擎10的几何形状及其部件由传统的轴系限定，包括轴向（与旋转轴线9对准）、径向（在图1中从下到上的方向）和周向（垂直于图1视图中的页面）。轴向、径向和周向相互垂直。

图4示意性地示出了引擎10的后部的透视图，其中移除了短舱21、内整流罩41的大部分和塔架46。风扇壳体42限定旁路管道22的外表面并且朝向风扇壳体的后部，内圈47限定旁路管道22的内表面。外部导向叶片40从内圈径向延伸到风扇壳体，并且引擎核心11从外部导向叶片的平面向后突出。位于内圈后面的上止点处的固定件45为安装塔架46提供连接点，该安装塔架将引擎安装到机身。

内整流罩41包括两个门部分，每个门部分位于引擎10的任一侧上，其中每个门部分可围绕相应的枢转线枢转地被打开，该相应的枢转线沿着安装塔架46的门部分侧从前至后延伸。这允许将门部分向上并远离引擎核心11摆动，以用于进行维护进入。便利的是，门部分的顶部边缘可形成枢转线。图5在左侧示意性地示出了当内整流罩41的门部分关闭（以及围绕风扇壳体42的短舱21的门部分关闭）时穿过引擎的横截面，在右侧示意性地示出了当这些门部分打开时穿过该引擎的横截面。

返回至图4，连接到内圈47的两件式内筒43桥接内圈和内整流罩之间的空间，并且在其后边缘处提供周向延伸的V形槽，以便在门部分关闭时接合门部分的前边缘。此外，龙骨梁48从内圈47的下止点向后延伸以提供用于在门部分关闭时闩锁到门部分的下边缘的闩锁形成部。龙骨梁48可具有一个或多个切出的排水孔(未示出)以提供核心区液体排出，以及异形的排水引导表面，以经由重力向排水孔提供排水正力。

下部分配器49也可横穿旁路管道，并且便利的是，龙骨梁随后可形成用于安装下部分配器的径向内端的界面。如果引擎在引擎核心和龙骨梁之间的空间中具有大量的核心安装附件，则会使得下部分配器直接安装到引擎核心壳体上是不切实际的，这时上述安装布置结构是有利的。下部分配器可以通过位于部件接触处的简单的螺栓布置结构固定到龙骨梁上。

图6和7示出了龙骨梁48和下部分配器49的前端部分的侧部透视图和顶部透视图。它们还示出了引擎附件40(在图6和图7中半透明绘制)，该引擎附件位于由内整流罩41限定在径向外侧上以及由引擎核心11的核心壳体44限定在径向内侧上的引擎区内的龙骨梁上方。引擎附件40包括由来自芯轴26的输出(诸如径向驱动轴-未示出)驱动的附件齿轮箱。其他附件可包括发电机、燃料泵、油泵、液压泵和引擎启动机马达中的任一者或多者。引擎附件齿轮箱具有从驱动轴26接收驱动的前端，并且具有将驱动传送到其他附件的正齿轮系。这些正齿轮沿着中心脊构件52布置成直线，其他附件从脊构件的相对侧突出。中心脊构件基本上平行于引擎轴线9延伸，其中正齿轮的旋转轴线垂直于引擎轴线。

引擎附件40所在的引擎区可达到高于300℃的空气温度。因此，提供了一种通风系统以将引擎附件保持在可接受的热极限内。该系统位于龙骨梁48上并且包括通风入口60，该通风入口在旁路管道22中的引擎下止点处面向前，以接收相对较低温度(<100℃)旁路气流B的一部分作为附件的冷却流。所接收的旁路流的动能在入口处被转换为冷却流的增加的压力，由此冷却流具有相对于引擎区中的空气压力的压差，这足以使附件即使在低引擎功率条件下也保持通风。为了将冷却流引导到需要的位置，通风系统还包括位于龙骨梁的径向内表面上的歧管61，该歧管与通风入口流体连通以从该通风入口收集冷却流。冷却流通过多个排气孔62离开歧管以冲击引擎附件并从引擎附件中提取热量，从而保护附件免受存在于引擎区中的热量的影响。例如，歧管及其排气孔可如图所示被构造使得孔形成两条线，这两条线基本上平行于引擎轴线9延伸至附件的相对侧。这样，冷却空气可在引擎附件40的全长上高速排出。

任选地，通风系统还包括控制单元63，该控制单元处于引擎的EEC的控制下，并且调节在不同飞行条件下使引擎附件40通风所需的冷却流量，从而调节和优化不同飞行条件下的冷却流，以降低其对引擎性能和具体燃料消耗的影响。便利的是，控制单元可位于入口60和歧管61之间以介导冷却气流在其间的传递。然而，尤其是在调节冷却流对引擎性能有轻微影响的情况下，可省略控制单元以减轻通风系统的重量和复杂性。

图8示出了其中短舱21、内整流罩41的大部分和塔架46被移除的引擎的示意性侧视图，并且图9示出了向下俯视龙骨梁48的透视图。接收到入口60中的旁路气流B，以及穿过歧管61并流出排气孔62的冷却流用附箭头的线来指示，并且示出了冷却流如何以冷却空气的连续膜的形式围绕引擎附件40。

通风入口60利用旁路气流B的动力头来产生足够的驱动力，以使气流行进通过控制单元63和歧管61。例如，通风入口可以是总压力入口，例如将所接收的旁路气流的动能的至少50%转换成升压，并且优选地基本上使所接收的旁路气流停滞。

尽管图6至9中仅示出了一个通风入口60，但通风系统可具有多个入口。除此之外或另选地，一个或多个入口可位于其他位置，诸如位于下部分配器49上。

应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在不脱离本文中描述的概念的情况下可进行各种修改和改进。除非相互排斥，否则任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展到并包括本文中描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

Claims (13)

1.一种用于飞行器的气体涡轮引擎(10)，所述引擎包括：

引擎核心(11)，所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26)；

核心壳体(44)，所述核心壳体围绕所述引擎核心；

空气动力整流罩(41)，所述空气动力整流罩围绕所述核心壳体(44)；

推进式风扇(23)，所述推进式风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇产生进入所述核心引擎的核心气流和进入围绕所述空气动力整流罩(41)的旁路管道(22)的旁路气流；和

一个或多个引擎附件(40)，所述一个或多个引擎附件安装在位于所述核心壳体(44)和所述空气动力整流罩(41)之间的空间中；

其中所述气体涡轮引擎还包括：

一个或多个通风入口(60)，所述一个或多个通风入口接收所述旁路气流的一部分作为所述引擎附件(40)的冷却流，所述通风入口被构造成用于将其中接收的所述旁路流的动能的至少一部分转换成升压，使得所述冷却流的压力相对于所述旁路气流的压力升高；和

歧管(61)，所述歧管与所述通风入口(60)流体连通以从所述所述通风入口收集所述冷却流，所述歧管具有多个排气孔(62)，所述冷却流通过所述排气孔离开所述歧管以冲击所述引擎附件(40)并从而冷却所述引擎附件(40)。

2.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述一个或多个通风入口(60)将其中接收的所述旁路气流的所述部分的所述动能的至少50%转换成升压。

3.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，还包括控制单元(63)，所述控制单元能够操作以调节由所述歧管从所述通风入口收集的冷却流的量。

4.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述排气孔(62)被布置成使得冲击在所述引擎附件(40)上的所述冷却流在所述附件周围形成冷却空气的连续膜。

5.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述排气孔(62)形成两条线，所述两条线基本上平行于所述引擎的主旋转轴线(9)延伸到所述引擎附件(40)的相对侧。

6.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述一个或多个引擎附件(40)竖直地安装在所述核心壳体(44)的下方。

7.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述一个或多个引擎附件(40)包括由来自所述芯轴的输出驱动的引擎附件齿轮箱。

8.根据权利要求7所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述引擎附件齿轮箱包括将所述驱动传送到其他引擎附件的正齿轮系，所述正齿轮被布置成直线并具有垂直于所述引擎的所述主旋转轴线延伸的旋转轴线。

9.根据权利要求8所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述正齿轮系沿着中心脊构件(52)安装，所述其他引擎附件从所述脊构件的相对侧突出。

10.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，还包括位于所述推进式风扇(23)的后方的所述旁路管道(22)中的周向的一排外部导向叶片(40)，所述外部导向叶片从限定所述旁路管道(22)的径向内表面的内圈(47)径向向外延伸；

其中所述空气动力整流罩位于所述内圈(47)的后方并包括位于所述引擎的相应和相对侧上的两个门部分，每个门部分能够围绕其上边缘枢转地打开，以使能到所述引擎核心(11)的维修进入，所述空气动力整流罩还包括龙骨梁(48)，所述龙骨梁在其下止点处从所述内圈(44)向后延伸，以提供用于在每个门部分闭合时闩锁到每个门部分的下边缘的闩锁形成部；并且

其中所述通风入口(60)位于所述龙骨梁(48)的径向外表面上。

11.根据权利要求10所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述歧管(61)位于所述龙骨梁(48)的径向内表面上。

12.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，还包括动力齿轮箱(30)，所述动力齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述推进式风扇(23)，以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇。

13.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎(10)，其中所述涡轮是第一涡轮(19)，所述压缩机是第一压缩机(14)，并且所述芯轴是第一芯轴(26)；

所述引擎核心还包括第二涡轮(17)、第二压缩机(15)和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴(27)；并且

其中所述第二涡轮、所述第二压缩机和所述第二芯轴被布置成以比所述第一芯轴高的旋转速度旋转。

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