CN111322120A - 连接器系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种用于气体涡轮引擎的连接器系统，该气体涡轮引擎具有引擎核心和风扇，该风扇位于该引擎核心的上游并被构造成提供围绕该引擎核心的旁路气流，其中该连接器系统包括引擎核心安装块，该引擎核心安装块被构造成安装到该引擎核心的表面并包括穿过该引擎核心安装块的多个流体导管；以及刚性导管，该刚性导管被构造成通过将该刚性导管的第一端部连接到该引擎核心安装块和/或通过将第二端部连接到该气体涡轮引擎中的布置在该旁路气流的径向外侧的连接点来支撑；其中该刚性导管包括从该刚性导管的第一端部延伸到第二端部的多个流体导管；并且当该刚性导管的第一端部连接到该引擎核心安装块时，该引擎核心安装块中的流体导管中的每个流体导管与该刚性导管中的相应流体导管流体连通。

Description

连接器系统
技术领域
本公开涉及用于气体涡轮引擎的连接器系统。
背景技术
本公开涉及向具有引擎核心和风扇的气体涡轮引擎的引擎核心提供服务，该风扇位于引擎核心的上游提供围绕引擎核心的旁路气流。此类服务可包括必须横贯该旁路气流的流体导管。因此，可能期望的是，使由该引擎核心和位于旁路气流径向外侧的部件之间的服务的连接所导致的旁路气流的中断最小化。还可能期望使在气体涡轮引擎的组装和/或维护期间提供该连接所花费的时间最小化。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于气体涡轮引擎的连接器系统，该气体涡轮引擎具有引擎核心和风扇，该风扇位于该引擎核心的上游并被构造成提供围绕该引擎核心的旁路气流，其中该连接器系统包括引擎核心安装块，该引擎核心安装块被构造成安装到该引擎核心的表面并包括穿过该引擎核心安装块的多个流体导管；以及刚性导管，该刚性导管被构造成通过将该刚性导管的第一端部连接到该引擎核心安装块和/或通过将第二端部连接到该气体涡轮引擎中的布置在该旁路气流的径向外侧的连接点来支撑；其中该刚性导管包括从该刚性导管的第一端部延伸到第二端部的多个流体导管；并且当该刚性导管的第一端部连接到该引擎核心安装块时，该引擎核心安装块中的流体导管中的每个流体导管与该刚性导管中的相应流体导管流体连通。
该刚性导管中的至少一个刚性导管和该引擎核心安装块可为一体形成的单件部件。
在一种布置结构中，该连接器系统可包括两个刚性导管，每个刚性导管被构造成连接到该引擎核心安装块的相应部分，使得每个刚性导管中的多个流体导管与该引擎核心安装块中的相应的多个流体导管流体连通。
在一种布置结构中，该引擎核心安装块和该刚性导管的第一端部可各自包括相应的连接表面，每个连接表面包括与该引擎核心安装块或流体导管中的相应流体导管流体连通的多个开口；并且该连接表面可被构造成使得当该刚性导管连接到该引擎核心安装块时，该刚性导管的连接表面中的每个开口与该引擎核心安装块的连接表面中的开口对准，从而在该刚性导管和该引擎核心安装块中的对应流体导管之间提供不透流体的连接。
该连接器系统还可包括机械连接件，该机械连接件被构造成将该刚性导管在预定的相应位置固定到该引擎核心安装块，使得该连接表面中的开口对准。
在一种布置结构中，该引擎核心安装块中的流体导管可在连接表面中的开口和安装表面的开口之间延伸，在该连接表面处，流体导管连接到该刚性导管中的相应流体导管，在该安装表面处，该引擎核心安装块安装到该引擎核心；并且该安装表面中的开口之间的间距可大于该连接表面中的开口之间的间距。
在一种布置结构中，该引擎核心安装块中的流体导管可在连接表面中的开口和安装表面的开口之间延伸，在该连接表面处，流体导管连接到该刚性导管中的相应流体导管，在该安装表面处，该引擎核心安装块安装到该引擎核心；并且该引擎核心安装块的安装表面中的相应开口中的每个开口可包括相应的流体导管连接器，该相应的流体导管连接器被构造成在该引擎核心内的流体导管和该引擎核心安装块内的流体导管之间提供流体连接。
在一种布置结构中，该刚性导管的第二端部具有连接表面，该连接表面被构造成与设置在被布置在旁路气流的径向外侧的连接点上的对应连接表面接合；其中该刚性导管的第二端部处的连接表面包括多个开口，该多个开口各自与该刚性导管中的流体导管流体连通；并且该刚性导管的第二端部处的连接表面被构造成使得当该刚性导管连接到被布置在该旁路气流的径向外侧的连接点时，该刚性导管的第二端部中的开口中的每个开口与该连接点的连接表面中的对应开口对准，从而在该刚性导管中的流体导管与该连接点中的对应开口之间提供不透流体的连接。
在一种布置结构中，该连接器系统还可包括机械连接件，该机械连接件被构造成将该刚性导管在预定的相应位置固定到被布置在旁路气流的径向外侧的连接点，使得连接表面中的开口对准。
在一种布置结构中，该连接器系统还可包括至少一个连接器，该至少一个连接器用于在该引擎核心和布置在该旁路气流的径向外侧的一个或多个部件之间提供除流体导管之外的附加服务；其中用于提供附加服务的至少一个连接器安装到该刚性导管并且由该刚性导管支撑。
在一种布置结构中，该连接器系统还可包括至少一个连接器，该至少一个连接器用于在该引擎核心和设置在旁路气流的径向外侧的一个或多个部件之间提供除流体导管之外的附加服务；其中用于提供附加服务的至少一个连接器一体地设置在该刚性导管内。
根据第二方面，提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括：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；风扇，该风扇位于引擎核心的上游，该风扇包括多个风扇叶片；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，以便以比该芯轴低的旋转速度来驱动该风扇；以及如上所述的连接器系统。
在一种布置结构中，该涡轮是第一涡轮，该压缩机是第一压缩机，并且该芯轴是第一芯轴；该引擎核心还包括第二涡轮、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；并且将第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。
如本文其他地方所述，本公开可涉及气体涡轮引擎。此类气体涡轮引擎可包括引擎核心，该引擎核心包括涡轮、燃烧器、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴。此类气体涡轮引擎可包括位于引擎核心的上游的(具有风扇叶片的)风扇。
本公开的布置结构可以特别但并非排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。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。
该齿轮箱为减速齿轮箱(因为风扇的输出比来自芯轴的输入的旋转速率低)。可以使用任何类型的齿轮箱。例如，齿轮箱可以是“行星式”或“恒星”齿轮箱，如本文别处更详细地描述。该齿轮箱可以具有任何期望的减速比(定义为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度)，例如大于2.5，例如在3至4.2的范围内，例如，大约或至少为3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。例如，齿轮传动比可以介于前一句中的任何两个值之间。较高的齿轮传动比可能更适合“行星”式齿轮箱。在一些布置结构中，该齿轮传动比可在这些范围之外。
在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向设置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。该燃烧器可设置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轮叶，该排定子轮叶可为可变定子轮叶(因为该排定子轮叶的入射角可以是可变的)。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。
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轮叶。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。
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)以下中的任何一者：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5或20。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。该旁路管道可位于引擎核心的径向外侧。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轮叶的上游。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铝基材料(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14、16、18、20、22、24或26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示意性地示出连接器系统；
图5、图6和图7分别示出了用于连接器系统诸如图4所示的连接器系统的引擎核心安装块的上部透视图、侧视图和下部透视图；并且
图8和图9示出了可用于连接器系统诸如图4所示的连接器系统的刚性导管的示例的正视图。
具体实施方式
现在将参考附图讨论本公开的方面和实施方案。其它方面和实施方案对于本领域的技术人员而言是显而易见的。
图1示出了具有主旋转轴线9的气体涡轮引擎10。引擎10包括进气口12和推进式风扇23，该推进式风扇23生成两股气流：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、高压涡轮机17、低压涡轮机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。旁路气流B流过旁路管道22。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核心排气喷嘴20排出之前通过高压涡轮17和低压涡轮19膨胀，从而驱动该高压涡轮17和该低压涡轮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可以是恒星布置结构，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具有恒星布置结构(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(例如恒星或行星齿轮)、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配置。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。以另外的示例的方式，图1中所示的气体涡轮引擎具有分流喷嘴18、20，这意味着穿过旁路管道22的流具有自己的喷嘴18，该喷嘴与引擎核心喷嘴20分开并径向地在该引擎核心喷嘴的外部。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示出了连接器系统的布置结构，该连接器系统被构造成在引擎核心11和气体涡轮引擎的其余部分诸如布置在旁路气流B的径向外侧的部件(如图1所示)和/或在气体涡轮引擎外部的部件之间提供服务。此类服务可包括但不限于供应至引擎核心11和其它流体导管或者从引擎核心11和其它流体导管返回的油和/或燃料，该流体导管诸如被提供用于指示性干排工艺(tell-tale dry drains)的那些。在发生泄漏或其他故障的情况下，该指示性干排工艺可提供流体诸如油从引擎核心11的回流。因此，它们可用于提供引擎故障的指示。
如图所示，该连接器系统包括引擎核心安装块50和至少一个刚性导管60，该引擎核心安装块50被构造成安装到引擎核心11，该至少一个刚性导管60为包含多个流体导管的单个部件。刚性导管60在连接到引擎核心安装块50的第一端部61和连接到设置在旁路气流B的径向外侧的连接点80的第二端部62之间延伸，例如在短舱21内。
该刚性导管60是自支撑的，因为其可仅通过其与引擎核心安装块50的连接和/或其与设置在旁路气流B的径向外侧的连接点80的连接来支撑。
其中单个自支撑部件包含多个离散的流体导管的此类布置结构可具有比其中多个分开的流体导管被单独地设置在引擎核心11与设置在旁路气流B的径向外侧并可能也需要结构支撑的部件之间的布置结构少的部件。因此，组装和/或拆卸引擎核心11与气体涡轮引擎10的其余部分之间的服务连接所花费的时间可显著降低。此外，在此类布置结构中，与其中提供了分开的流体导管的布置结构相比，单独的流体导管之间的间距可减小。这可导致旁路气流B的中断减少，继而导致燃气涡轮引擎效率的改善。
在一种布置结构中，引擎核心安装块50和刚性导管60中的一者或两者可为一体形成的单件部件。此类部件可由复合材料形成，例如，提供用于形成所需的潜在复杂形状并且还提供所需强度的能力的复合材料。另选地或除此之外，引擎核心安装块50和刚性导管60中的至少一者可例如使用失蜡工艺来铸造和/或可使用增材制造工艺来形成，该增材制造工艺可例如使得该部件能够由诸如铝之类的材料形成。另选地或除此之外，引擎核心安装块50和刚性导管60中的至少一者可通过初始地形成例如对应于单独的流体导管的单独部分然后例如通过焊接将该单独的部分接合在一起而形成。
图5至图9分别更详细地示出了可用于形成如图4中所示的连接器系统的引擎核心安装块50和刚性导管60的示例。
如图4所示，在可选的布置结构中，该连接器系统可包括两个或更多个刚性导管60、70，每个刚性导管连接到引擎核心安装块50并且每个刚性导管包括多个流体导管，该多个流体导管以文所讨论的方式连接到引擎核心安装块50中的对应流体导管。在一种布置结构中，可提供两个刚性导管60、70，每个刚性导管执行不同的功能。例如，一个刚性导管60可被提供主要用于向引擎核心11供应流体以及从该引擎核心移除流体。此类流体可为油和/或燃料。第二刚性导管70可主要被提供用于包括流体导管，该流体导管被提供用于指示性干排工艺。以下描述基于第一类刚性导管60的示例。然而，两者的布置结构可类似。
如所讨论的，刚性导管60的第一端部61连接到引擎核心安装块50。该连接可被构造成使得刚性导管60的连接表面64与引擎核心安装块50的对应连接表面52接合。多个开口53可设置在引擎核心安装块50的连接表面52中，该多个开口与穿过引擎核心安装块50的流体导管51流体连通。相似地，开口65可设置在刚性导管60的连接表面64中，该开口65与穿过刚性导管60的相应流体导管63流体连通。
通过将位于引擎核心安装块50的连接表面52中的开口53的布局布置成对应于刚性导管60的连接表面64中的开口65的布局，当刚性导管60正确地连接到引擎核心安装块50时，刚性导管60的连接表面64中的每个开口65可与引擎核心安装块50的连接表面52中的相应开口53对准。在此类布置结构中，通过将单一部件刚性导管60连接到引擎核心安装块50，刚性导管60中的多个流体导管63可以利用不透流体连接件连接到引擎核心安装块内的对应的多个流体导管51。在此类布置结构中，每个单独的流体导管无需分开连接。
在一种布置结构中，引擎核心安装块50可由安装到引擎核心11并支撑刚性导管60的板形成。在此类布置结构中，穿过引擎核心安装块的流体导管可以是穿过板的开口。
在一种布置结构中，可提供机械连接件90以将刚性导管60在所需位置牢固地连接到引擎核心安装块50，使得开口53、65被正确地对准。例如，刚性导管的第一端部61处的凸缘68可被螺栓连接到引擎核心安装块50。也可使用其他合适的机械连接件。在一种布置结构中，可在刚性导管60和引擎核心安装块50之间提供垫圈，例如，以便改善刚性导管60和引擎核心安装块50中相应流体导管63、51的连接部处的密封。
引擎核心安装块50被构造成安装到引擎核心11，使得其还可在结构上支撑刚性导管60、70。此外，其用作刚性导管60、70中的流体导管与引擎核心11内的流体导管之间的接合部。因此，引擎核心安装块50包括穿过该引擎核心安装块50的多个流体导管51。如上所述，流体导管51中的每个流体导管的一端连接到引擎核心安装块50的连接表面52中的开口53。流体导管51中的每个流体导管的相反端连接到安装表面54中的开口55，在该安装表面54处，该引擎核心安装块50安装到引擎核心11。通过将引擎核心11内的流体导管连接到安装表面54中的这些开口55中的每个开口，引擎核心11内的流体导管可通过穿过引擎核心安装块50的对应的流体导管51连接到刚性导管60内的对应流体导管63。
在引擎核心安装块50的安装表面54中的流体导管开口55中的每个开口处，可提供常规流体导管连接器56，以使引擎核心11内的流体导管能够连接到引擎核心安装块50内的流体导管51。例如，设置在引擎核心安装块50上的流体导管连接器56可被构造成使引擎核心11内的流体导管通过螺栓连接到它们。也可使用其他合适的流体导管连接器。
在一种布置结构中，引擎核心安装块50可被构造成使得连接表面52中的用于将引擎核心安装块50中的流体导管51连接到刚性导管60中的流体导管63的开口53的密度大于引擎核心安装块50的安装表面54中的开口55的密度。换句话讲，安装表面54中的开口55之间的间距可大于连接表面52中的开口53之间的间距。此类布置结构在一方面可有利于将单独的流体导管连接器56连接到引擎核心11内的单个流体导管，而在另一方面确保刚性导管60内的流体导管63尽可能地靠近在一起。此类布置结构可使刚性导管61的横截面积最小化，从而使旁路气流B的中断最小化，继而改善气体涡轮引擎的效率。
引擎核心安装块50可由防火材料形成和/或也用作引擎核心区和风扇区即旁路气流B之间的防火边界。在一种布置结构中，该引擎核心安装块可提供用于与推力反相器单元(有时称为TRU)的一部分接合的密封带。
如上所述，刚性导管60的第二端部62被构造成连接到设置在旁路气流的径向外侧的连接点80；在一种布置结构中，刚性导管60的第二端部62和连接点80之间的连接可类似于上文讨论的用于将刚性导管60的第一端部61连接到引擎核心安装座50的布置结构。例如，刚性导管60的第二端部62和连接点80可具有对应的连接表面66、81。刚性导管60的第二端部62处的连接表面66可具有多个开口67，每个开口与刚性导管60内的流体导管63流体连通。设置在连接点80上的连接表面(81)可具有对应的一组开口，该对应的一组开口被布置成使得当连接表面66、81正确定位时，该开口对准，从而在刚性导管61中的流体导管63与连接点80中的对应流体导管之间提供不透流体的连接。连接点80中的流体导管继而可连接到定位在引擎核心11外部的其他部件。可提供机械连接诸如螺栓凸缘以将刚性导管60固定到连接点80，从而确保连接表面66、81中的开口正确对准。这种机械连接件82还可为刚性导管61提供结构支撑，如上所述。
应当理解，尽管在图中流体导管的开口显示为圆形的，但这并不是必要的。同样，导管自身的横截面也可以不是圆形的。此外，尽管流体导管穿过各种部件的横截面可为恒定的和/或可匹配对应开口的横截面，但这不是必要的。
在一种布置结构中，除流体导管之外的附加服务可提供在引擎核心11和不包括在引擎核心11内的部件之间，即布置在旁路气流的径向外侧。此类附加服务可例如包括控制信号、机械联动装置诸如Bowden缆线、和/或电力。用于在引擎核心11和其他部件诸如接线器之间提供此类附加服务的至少一个连接器可安装到刚性导管60并由刚性导管支撑。例如，刚性导管60可包括安装点，此类连接器可安装到该安装点。
在一种布置结构中，用于在引擎核心和另一个部件之间提供附加服务的至少一个此类连接器可一体地设置在刚性导管60内。在此类布置结构中，用于附加服务的连接器的接口可与设置在刚性导管60上的连接表面64、66中的一个或多个连接表面集成，使得刚性导管60与引擎核心安装块50和/或连接点80的连接在连接流体导管63的同时为附加服务提供连接。
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并在以下权利要求的范围内可作出各种修改和改进。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)

1.一种用于气体涡轮引擎(10)的连接器系统，所述气体涡轮引擎具有引擎核心(11)和风扇(23)，所述风扇位于所述引擎核心的上游并被构造成提供围绕所述引擎核心的旁路气流(B)，其中所述连接器系统包括：
引擎核心安装块(50)，所述引擎核心安装块被构造成安装到所述引擎核心(11)的表面并包括穿过所述引擎核心安装块的多个流体导管(51)；和
刚性导管(60)，所述刚性导管被构造成通过将所述刚性导管的第一端部(61)连接到所述引擎核心安装块(50)和/或通过将第二端部(62)连接到所述气体涡轮引擎(10)中的被布置在所述旁路气流(B)的径向外侧的连接点(80)来支撑；
其中所述刚性导管(60)包括从所述刚性导管的所述第一端部(61)延伸到所述第二端部(62)的多个流体导管(63)；并且
当刚性导管(60)的所述第一端部(61)连接到所述引擎核心安装块(50)时，所述引擎核心安装块中的所述流体导管(51)中的每个流体导管与所述刚性导管中的相应流体导管(63)流体连通。
2.根据权利要求1所述的连接器系统，其中所述刚性导管(60)和所述引擎核心安装块(50)中的至少一者为一体形成的单件部件。
3.根据权利要求1或2所述的连接器系统，包括两个刚性导管(60，70)，每个刚性导管被构造成连接到所述引擎核心安装块(50)的相应部分，使得每个刚性导管中的所述多个流体导管(63)与所述引擎核心安装块中的相应多个流体导管(51)流体连通。
4.根据前述权利要求中任一项所述的连接器系统，其中所述引擎核心安装块(50)和所述刚性导管(60)的所述第一端部(61)各自包括相应的连接表面(52,64)，所述相应的连接表面各自包括与所述引擎核心安装块或流体导管中的相应流体导管(51,63)流体连通的多个开口(53,65)；并且
所述连接表面(52，64)被构造成使得当所述刚性导管(60)连接到引擎核心安装块(50)时，所述刚性导管的所述连接表面(64)中的每个开口(65)与所述引擎核心安装块的所述连接表面(52)中的开口(53)对准，从而在所述刚性导管中的对应流体导管和所述引擎核心安装块之间提供不透流体的连接。
5.根据权利要求4所述的连接器系统，还包括机械连接件(90)，所述机械连接件被构造成将所述刚性导管(60)在预定的相应位置固定到所述引擎核心安装块(50)，使得所述连接表面(52,64)中的所述开口(53,65)对准。
6.根据任一前述权利要求所述的连接器系统，其中所述引擎核心安装块(50)中的所述流体导管(51)在连接表面(52)中的开口(53)和安装表面(54)中的开口(55)之间延伸，在所述连接表面处，所述流体导管连接到所述刚性导管(60)中的所述相应流体导管(63)，在所述安装表面处，所述引擎核心安装块安装到所述引擎核心(11)；并且
所述安装表面(54)中的开口(55)之间的间距大于所述连接表面(52)中的开口(53)之间的间距。
7.根据任一前述权利要求所述的连接器系统，其中所述引擎核心安装块(50)中的所述流体导管(51)在连接表面(52)中的开口(53)和安装表面(54)中的开口(55)之间延伸，在所述连接表面处，所述流体导管连接到所述刚性导管(60)中的所述相应流体导管(63)，在所述安装表面处，所述引擎核心安装块安装到所述引擎核心(11)；并且
在所述引擎核心安装块(50)的所述安装表面(54)中的相应开口(55)中的每个开口包括相应的流体导管连接器(56)，所述相应的流体导管连接器被构造成在所述引擎核心(11)内的流体导管和所述引擎核心安装块(50)内的流体导管(51)之间提供流体连接。
8.根据任一前述权利要求所述的连接器系统，其中所述刚性导管(60)的所述第二端部(62)具有连接表面(66)，所述连接表面被构造成与设置在被布置在所述旁路气流(B)的径向外侧的连接点(80)上的对应连接表面(81)接合；
其中所述刚性导管(60)的所述第二端部(62)处的所述连接表面(66)包括多个开口(67)，所述多个开口各自与所述刚性导管中的流体导管(63)流体连通；并且
所述刚性导管(60)的所述第二端部(62)处的所述连接表面(66)被构造成使得当所述刚性导管连接到被布置在所述旁路气流(B)的径向外侧的所述连接点(80)时，所述刚性导管的所述第二端部中的所述开口(67)的每个开口与所述连接点(80)的所述连接表面(81)中的对应开口对准，从而在所述刚性导管中的所述流体导管(63)与所述连接点中的所述对应开口之间提供不透流体的连接。
9.根据权利要求8所述的连接器系统，还包括机械连接件(82)，所述机械连接件被构造成将所述刚性导管(60)在预定的相应位置固定到被布置在所述旁路气流(B)的径向外侧的所述连接点(80)，使得所述连接表面(66,81)中的所述开口对准。
10.根据任一前述权利要求所述的连接器系统，还包括至少一个连接器，所述至少一个连接器用于在所述引擎核心(11)和被布置在所述旁路气流的径向外侧的一个或多个部件之间提供除流体导管之外的附加服务；
其中用于提供附加服务的至少一个连接器安装到所述刚性导管(60)并且由所述刚性导管支撑。
11.根据任一前述权利要求所述的连接器系统，还包括至少一个连接器，所述至少一个连接器用于在所述引擎核心(11)和被布置在所述旁路气流的径向外侧的一个或多个部件之间提供除流体导管之外的附加服务；
其中用于提供附加服务的至少一个连接器一体地设置在所述刚性导管(60)内。
12.一种用于飞行器的气体涡轮引擎(10)，所述气体涡轮引擎包括：
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)；
风扇(23)，所述风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇包括多个风扇叶片；
齿轮箱(30)，所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇，以便以比所述芯轴低的旋转速度来驱动所述风扇，和
根据前述权利要求中任一项所述的连接器系统。
13.根据权利要求12所述的气体涡轮引擎，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
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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