CN115450952A - 具有反向旋转叶片排的压缩机 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机的压缩机区段包括上游部分和下游部分。上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，该至少一级叶片构造成围绕压缩机区段的轴向中心线旋转。至少一级定子轮叶和至少一级叶片沿燃气涡轮发动机的轴向呈交替布置。下游部分紧邻上游部分设置并沿轴向方向设置在上游部分的下游。下游部分包括第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排沿燃气涡轮发动机的轴向方向呈交替布置。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排呈反向旋转布置。

Description

具有反向旋转叶片排的压缩机

技术领域

本公开涉及燃气涡轮发动机的压缩机区段。特别地，本公开涉及具有反向旋转叶片排的燃气涡轮发动机的压缩机区段。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机，可用于飞机推进。在涡轮风扇发动机的情况下，转子组件可以构造为风扇组件。燃气涡轮发动机的其他区段可包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。

在现有的燃气涡轮发动机中，压缩机区段可以包括可变几何形状的上游区段和固定几何形状的下游区段，上游和下游区段都是非反向旋转的。现有多级压缩机中的这种构造会导致压缩机又大又重。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践而获知。

一种燃气涡轮发动机限定轴向中心线、轴向方向，并且包括构造成围绕轴向中心线旋转的压缩机区段。压缩机区段包括上游部分和下游部分。上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，沿轴向方向呈交替布置。下游部分设置在上游部分的下游并且包括第一多级叶片和第二多级叶片。第一多级叶片和第二多级叶片沿轴向方向呈交替布置并且呈反向旋转布置。

一种燃气涡轮发动机的压缩机部分包括上游部分和下游部分。上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，至少一级叶片构造成围绕压缩机区段的轴向中心线旋转。至少一级定子轮叶和至少一级叶片沿燃气涡轮发动机的轴向方向呈交替布置。下游部分紧邻上游部分设置并沿轴向方向设置在上游部分的下游。下游部分包括第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排沿燃气涡轮发动机的轴向方向呈交替布置。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排呈反向旋转布置。

参考以下描述和所附权利要求将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且有效的公开，包括其最佳模式。

图1是结合了根据本公开的一个方面的示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2是燃气涡轮发动机的压缩机区段的横截面视图，示出了压缩机区段的上游部分和下游部分。

图3是第一压缩机区段和第一涡轮的简化示意图，其示出了具有呈反向旋转叶片布置的上游部分和下游部分的第一压缩机区段。

图4是第二压缩机区段和第二涡轮的简化示意图，其示出了具有呈反向旋转叶片布置的上游部分和下游部分的第二压缩机区段。

图5是第三压缩机和第三涡轮的简化示意图，其示出了具有呈反向旋转叶片布置的上游部分和下游部分的第三压缩机。

图6是第四压缩机、第四涡轮机、增压器区段和齿轮箱的简化示意图，其示出了具有呈反向旋转叶片布置的上游部分和下游部分的第四压缩机。

在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母指定来指代附图中的特征。附图和描述中的类似或相似的标号已用于指代本公开的类似或相似部分。

“示例性”一词在此用于表示“作为示例、实例或说明”。在此描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优选或优于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。

如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以区分一个部件与另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。

术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流往的方向。

除非本文另有规定，否则术语“联接”、“固定”、“附接到”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接。

除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用。

在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰任何可以允许变化而不导致其相关的基本功能发生变化的定量表示。因此，由诸如“大约”、“近似”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量该值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％余量内。这些近似余量可应用于单个值、定义数值范围的任一端点或两个端点，和/或端点之间范围的余量。

在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。

本公开提出了一种压缩机布置，其中前区块可选地包括一个或多个可变桨距定子叶片排，随后是旋转叶片排，一级下游部分包括反向旋转叶片排。下游部分通常包括第一多个旋转叶片排和第二多个旋转叶片排。第一多个旋转叶片排与第二多个旋转叶片排交替地隔开并反向旋转。此外，下游部分的第一多个旋转叶片排通过例如共同的转子或轴布置直接联接到前区块的旋转叶片排。所公开的压缩机布置将压缩机前区块中的可变几何形状的优点与固定几何形状后级中的反向旋转叶片排的优点相结合，以实现更小尺寸外壳和更轻重量的压缩机。例如，前区块中的可变几何形状的定子叶片排可以允许基于飞行条件或其他操作参数根据需要修改气流体积。相比之下，下游部分的反向旋转叶片排可以允许更紧凑和更有效的压缩机操作。

除其他益处外，本文描述的示例实现了降低燃料消耗，提高可操作性，提高发动机性能和/或提高功率输出同时保持或减少重量、零件数量和/或封装(例如径向和/或轴向尺寸)的技术效果。本文提供的实施例可允许相对于现有燃气涡轮发动机构造(例如涡轮风扇)提高高旁通比和/或总压力比，同时相对于具有类似功率输出的其他燃气涡轮发动机保持或减少封装。本文所述的实施例可有助于提高旁通比和/或总压力比，从而提高总燃气涡轮发动机效率。

现在参考附图，图1是示例性燃气涡轮发动机10的示意性横截面视图，并显示了轴向中心线12、风扇区段14(具有风扇转子16和风扇叶片18)、机舱20、出口导向轮叶24、压缩机区段26(具有转子叶片28)、燃烧器区段30、涡轮区段32(具有第一涡轮34和第二涡轮35)和轴组件36(具有第二轴40和第一轴38)。

在图1中，燃气涡轮发动机10被示为高旁通涡轮风扇发动机，其结合了根据本公开的一个方面的压缩机区段26的示例性实施例。尽管下文参考涡轮风扇发动机进一步描述，但本发明也适用于一般的涡轮机械，包括螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴燃气涡轮发动机。此外，尽管燃气涡轮发动机10被描绘为航空燃气涡轮发动机，但在其他示例性实施例中，本公开的方面可以结合到船舶和工业涡轮发动机以及辅助动力单元中。如图1所示，燃气涡轮发动机10限定了用于参考目的的延伸穿过其中的纵向或轴向中心线12、轴向方向A、径向方向R和围绕轴向中心线12延伸的周向方向(未示出)。

通常，燃气涡轮发动机10可包括大致管状的外壳体22。外壳体22以沿轴向方向A的串联流动布置包围或至少部分地包围压缩机区段26、燃烧器区段30和涡轮区段32。在所示实施例中，风扇区段14通常设置在压缩机区段26的前方或上游。

在该示例中，燃气涡轮发动机10可限定双线轴构造，其中压缩机区段26沿燃气涡轮发动机10的轴向方向A布置成交替或反向旋转布置，如下文将更详细地解释。

风扇区段14联接到第一轴38并由其驱动。压缩机区段26联接到第一轴38并由其驱动。更具体地，压缩机区段26包括由第二轴40驱动的第一部分和由第一轴38驱动的第二部分，如下文将更详细地解释。在又一些实施例中，燃气涡轮发动机10可限定三线轴构造。

在该示例中，风扇区段14包括联接到风扇转子16的多个风扇叶片18中的至少一个级。风扇叶片18沿燃气涡轮发动机10的径向方向R联接到风扇转子16并从其向外延伸。在各种实施例中，风扇转子16可包括沿燃气涡轮发动机10的轴向方向A的多级风扇叶片18。

机舱20周向地围绕风扇区段14的至少一部分和/或外壳体22的至少一部分。在所示的实施例中，机舱20通过周向间隔开的出口导向轮叶24相对于外壳体22被支撑。机舱20的至少一部分可以在外壳体22的外部部分(沿径向方向R)上延伸，以便在其间限定旁通气流通道。

在其他实施例中，风扇区段14还可包括设置在风扇转子16和联接到涡轮区段32的第一轴38之间的减速组件。减速组件可以降低风扇转子16相对于涡轮区段32的涡轮转子的转速，风扇转子16经由第一轴38附接到涡轮区段32。

仍然参考图1，在燃气涡轮发动机10的操作期间，一定体积的空气通过风扇区段14的入口进入燃气涡轮发动机10。当空气穿过风扇叶片18时，一部分空气被引导或导向旁通气流通道中，而另一部分空气被引导通过风扇区段14并进入压缩机区段26。空气在流经压缩机区段26流向燃烧器区段30时被逐渐压缩。

现在的压缩空气流入燃烧器区段30，在其中引入燃料，与至少一部分压缩空气混合，并点燃以形成燃烧气体。燃烧气体流入涡轮区段32，导致涡轮区段32的转子组件旋转并支持压缩机区段26和/或风扇区段14中相应地联接的旋转构件的操作。

现在参考图2，图2是根据本公开的示例性实施例的包括压缩机41的燃气涡轮发动机10的一部分的横截面视图。图2的燃气涡轮发动机10可以以与图1的示例性燃气涡轮发动机10类似的方式构造。图2的燃气涡轮发动机10限定轴向中心线12并且包括外壳体22、轴组件36(具有第二轴40和第一轴38)和压缩机41(具有上游部分42、下游部分44、转子叶片28(包括上游组46、第一下游组48和第二下游组50)、结构构件52、外鼓54、定子轮叶56和桨距改变机构57)。

本文大体示出和描述的压缩机41的各种实施例可以构造为安装到鼓或轮毂中的单独叶片，或整体叶片转子或叶片盘，或它们的组合。叶片、轮毂或叶片盘可以由陶瓷基复合材料和/或适用于燃气涡轮发动机10的热区段的金属形成，例如但不限于镍基合金、钴基合金、铁基合金或钛基合金，其中的每一种可以包括但不限于铬、钴、钨、钽、钼和/或铼。压缩机41或其部分或其组合可使用增材制造或3D打印，或铸造、锻造、机加工或由3D打印模具形成的铸件或其组合来形成。压缩机41或其部分可以使用紧固件(例如螺母、螺栓、螺钉、销或铆钉)，或使用诸如焊接、铜焊、粘合、摩擦或扩散粘合等连接方法，或紧固件和/或连接方法的组合来机械连接。更进一步，应当理解，转子叶片28的第一下游组48和转子叶片28的第二下游组50可以结合允许差异膨胀的特征。

这里，压缩机41显示为具有上游部分42和下游部分44。下游部分44紧邻上游部分42设置并沿轴向方向A设置在上游部分42下游。换句话说，下游部分44邻近上游部分42定位并直接抵接上游部分42。压缩机41的下游部分44显示为包括转子叶片28的第一下游组48和转子叶片28的第二下游组50，它们沿轴向方向A呈交替布置(例如，反向旋转布置)。

上游组46、第一下游组48和第二下游组50是转子叶片28的分组。在该示例中，上游组46包括四级转子叶片28。在其他示例中，上游组46可包括多于或少于四级的转子叶片28。在该示例中，第一下游组48包括四级转子叶片28。在其他示例中，第一下游组48可包括多于或少于四级的转子叶片28。在该示例中，下游部分44的转子叶片28的第一下游组48和上游部分42的转子叶片28的上游组46被构造为以从2:1到1:2的比率彼此旋转。在一个示例中，下游部分44的转子叶片28的第一下游组48和上游部分42的转子叶片28的上游组46被构造为以1:1的比率彼此旋转。例如，下游部分44的转子叶片28的第一下游组48和上游部分42的转子叶片28的上游组46直接联接到同一轴(例如，第一轴38)。在某些示例性实施例中，转子叶片28的第一下游组48和第二下游组50的转子叶片28可以包括固定几何形状的转子叶片。

在该示例中，第二下游组50包括三级转子叶片28和一级结构构件52。在其他示例中，第二下游组50可包括多于或少于三级的转子叶片28和一级结构构件52。结构构件52(“结构构件52”)是结构轮叶。结构构件52可包括翼型件，例如包括压力侧、吸力侧、前缘和后缘的翼型件。在该示例中，多个结构构件52围绕轴向中心线12周向布置。在该示例中，结构构件52是具有第二下游组50的转子叶片28的转子叶片28的旋转级。在各种实施例中，结构构件52可以相对于轴向中心线12限定大体垂直、锐角或钝角的倾斜角。结构构件52通常相对于轴向载荷提供支撑，轴向载荷例如由来自燃烧器区段30的燃烧气体产生。

外鼓54是构造成围绕轴向中心线12旋转的圆环。在该示例中，外鼓54包括截头圆锥形状。外鼓54围绕轴向中心线12沿周向方向延伸。外鼓54沿轴向方向A延伸并且至少部分地围绕转子叶片28的第二下游组50。外鼓54通过从第二轴40经由结构构件52传递的扭矩驱动压缩机41的下游部分44的转子叶片28的第二下游组50的旋转。

定子轮叶56是围绕轴向中心线12周向布置的翼型件。在该示例中，上游部分42的定子轮叶56是可变的定子轮叶(例如，可变几何形状的轮叶)，每个都具有桨距改变机构。在该示例中，定子轮叶56包括五级定子轮叶56。在其他示例中，定子轮叶56可包括多于或少于五级的定子轮叶56。在又一示例中，定子轮叶56中的任何一个或多个可以包括静止的或固定的导向轮叶。在该示例中，最上游(如图2所示最左侧)定子轮叶56可以是可变入口导向轮叶，其设置在定子轮叶56的其他级和转子叶片28的上游组46的上游。桨距改变机构57是构造成驱动定子轮叶56围绕相应的桨距轴线P旋转的元件。

在该示例中，第二轴40在与第一轴38相反的方向上旋转。同样，转子叶片28的第一下游组48和转子叶片28的第二下游组50可围绕燃气涡轮发动机10的轴向中心线12围绕相反方向旋转。换言之，转子叶片28的第一下游组48在与转子叶片28的第二下游组50相反的方向上旋转。以这种方式，转子叶片28的第一下游组48和转子叶片28的第二下游组50处于反向旋转布置(即，围绕轴向中心线12相对于彼此沿相反方向旋转)。

如所公开的，压缩机41呈现这样的压缩机布置，其中上游部分42包括可变桨距定子轮叶排(例如，定子轮叶56)，随后是旋转叶片排(例如，转子叶片28)，以及下游部分44包括反向旋转叶片排(例如，转子叶片28的第一下游组48和第二下游组50)。这里，在下游部分44中具有反向旋转叶片的压缩机41提供了在上游部分42中具有可变几何形状的压缩机以及下游部分44(由于其反向旋转特征，下游部分44更短)的优点。与现有的压缩机相比，所公开的压缩机41的布置将压缩机41的上游部分42中的可变几何形状的优点与下游部分44的固定几何形状级中的反向旋转叶片排的优点相结合，以能够使压缩机41具有更小尺寸的外壳和更轻的重量。

关于压缩机41的实施例，本文一般提供的实施例可以通过提供改进的燃料效率、操作效率和/或功率输出同时保持或减少重量、部件数量和/或包装来改进现有的反向旋转压缩机区段。在一个示例中，转子叶片28的第二下游组50中反向旋转的转子叶片28的第一下游组48可以通过去除每个旋转部件之间的固定翼型件的级来减少封装(例如，纵向和/或径向尺寸)并减少部件数量。

现在参考图3，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的简化示意图。在某些示例性实施例中，图3的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图2的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式构造。例如，燃气涡轮发动机10限定轴向中心线12并且包括轴组件36(具有第二轴40和第一轴38)、压缩机41'(具有上游部分42、下游部分44、转子叶片28(包括上游组46、第一下游组48和第二下游组50)、结构构件52、外鼓54和定子轮叶56)和第一涡轮区段58(具有第一组62的转子叶片60、第二组64的转子叶片60和定子轮叶66)。

在该示例中，上游组46包括三级转子叶片28。在其他示例中，上游组46可包括多于或少于三个的转子叶片28。在该示例中，第一下游组48包括两级转子叶片28。在其他示例中，第一下游组48可包括多于或少于两级的转子叶片28。在该示例中，第二下游组50包括三级转子叶片28(其中一级是结构构件52的级)。在其他示例中，第一下游组48可包括多于或少于三级的转子叶片28。

第一涡轮区段58是燃气涡轮发动机10的涡轮区段(参见例如图1)。在该示例中，第一涡轮区段58可以被称为无轮叶反向旋转高压涡轮。如本文所用，术语“无轮叶”可以指在第一涡轮区段58中没有设置在(沿轴向方向)相邻转子级或转子叶片60排之间的定子级和相关的定子轮叶。

转子叶片60的第一组62和转子叶片60的第二组64是转子叶片60的分组。在该示例中，转子叶片60的第一组62包括一级转子叶片60。在其他示例中，转子叶片60的第一组62可包括一级或多级转子叶片60。转子叶片60的第二组64包括一级转子叶片60。在其他示例中，转子叶片60的第二组64可包括一级或多级转子叶片60。在此，转子叶片60安装到为了清楚起见在图3-6中省略的各个转子级。这种转子级包括具有多个转子叶片60的盘，该转子叶片60围绕盘的圆周安装。在该示例中，定子叶片66可以是入口导向轮叶。

在图3中，压缩机41'显示为通过轴组件36旋转联接到第一涡轮区段58。例如，第二轴40固定或联接到转子叶片60的第二组64、转子叶片28的第二组下游50和压缩机41'的下游部分44中的结构构件52。第一轴38固定或联接到转子叶片28的上游组46、转子叶片28的第一下游组48和第一涡轮区段58的转子叶片60的第一组62中的每一个。

在该示例中，无轮叶反向旋转高压涡轮(例如，第一涡轮区段58)显示为可操作地联接到压缩机41'。在这样的构造中，可以包括差动轴承的压缩机后框架。在此，功率分配由高压压缩机的多个反向旋转转子级(例如，转子叶片28的第一下游组48、转子叶片28的第二下游组50和结构构件52)驱动。与本文所示的其他实施例一样，压缩机41'提供了理想水平的部分速度可操作性，其中反向旋转压缩机构造提供比现有压缩机构造更短的下游区段(例如，较短的下游区段44)。与现有压缩机构造相比，压缩机41'的更短尺寸外壳能够减小尺寸、重量和成本。

现在参考图4，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的简化示意图。在某些示例性实施例中，图4的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图2的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式构造。例如，燃气涡轮发动机10限定轴向中心线12并且包括轴组件36(具有第二轴40和第一轴38)、压缩机41'(具有上游部分42、下游部分44、转子叶片28(包括上游组46、第一下游组48和第二下游组50)、结构构件52、外鼓54和定子轮叶56)和第二涡轮区段68(具有第一组62的转子叶片60、第二组64的转子叶片60和定子轮叶66)。

在该示例中，第二涡轮区段68是有轮叶反向旋转高压涡轮区段。如本文所用，术语“有轮叶”可以指在第二涡轮区段68中存在设置在(沿轴向方向)相邻转子级或转子叶片60排之间的定子级和相关联的定子轮叶66。第二涡轮区段68包括两级定子轮叶66，其中定子轮叶66的一级定位在第二涡轮区段68的上游端，定子轮叶66的第二排定位在第一组62的转子叶片60的级和第二组64的转子叶片60的级之间。

在此，如图4所示的具有第二涡轮区段68的压缩机41'提供了与图3所示的第一涡轮区段58的选项不同的替代选项，其中第二涡轮区段68提供后支撑。

现在参考图5，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的简化示意图。在某些示例性实施例中，图5的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图2的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式构造。例如，燃气涡轮发动机10限定轴向中心线12、轴组件36(具有第二轴40和第一轴38)、压缩机41'(具有上游部分42、下游部分44、转子叶片28(包括上游组46、第一下游组48和第二下游组50)、结构构件52、外鼓54和定子轮叶56)和第三涡轮区段70(具有第一组62的转子叶片60、第二组64的转子叶片60和定子轮叶66)。

在该示例中，第三涡轮区段70是多级叶片反向旋转高压涡轮区段。第三涡轮区段70包括三级定子轮叶66，其中一级定子轮叶66定位在第三涡轮区段70的上游端，第二级定子轮叶66定位在第一组62的转子叶片60的级和第二组64的转子叶片60的级之间，第三级定子轮叶66定位在第一组62的转子叶片60的级之间。

在此，如图5所示的具有第三涡轮区段70的压缩机41'提供了图3和4所示的那些选项的替代选项，其中第三涡轮区段70提供了对具有高压力比的高压压缩机的支持。

现在参考图6，提供了根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机10的简化示意图。在某些示例性实施例中，图6的示例性燃气涡轮发动机10可以以与图2的示例性燃气涡轮发动机10基本相同的方式构造。例如，燃气涡轮发动机10限定轴向中心线12、压缩机41'(具有上游部分42、下游部分44、转子叶片28(包括上游组46、第一下游组48和第二下游组50)、结构构件52、外鼓54和定子轮叶56)、轴组件36(具有第二轴40、第一轴38、第三轴76和第四轴78)、第三涡轮区段70(具有转子叶片60的第一组62、转子叶片60的第二组64和定子轮叶66)、增压器72(具有定子轮叶80和转子叶片82)和齿轮箱74。

在该示例中，增压器72可以是燃气涡轮发动机10的增压器(例如增压压缩机)。齿轮箱74是用于通过从一个旋转源到另一个旋转源的扭矩转换来传递旋转动力的装置。在该示例中，齿轮箱74可以包括一个或多个齿轮并且可以为行星构造。第三轴76和第四轴78是围绕轴向中心线12设置的旋转轴。定子轮叶80和转子叶片82是翼型件。在该示例中，定子轮叶80各自连接到相应的定子级。同样，转子叶片82连接到转子级，该转子级构造成围绕轴向中心线12旋转。在图6中，为了清楚起见，省略了压缩机41'、第三涡轮区段70和增压器72的定子级和转子级。

在该示例中，转子叶片60的第一组62可操作地联接到第四轴78并且由其驱动。转子叶片60的第二组64可操作地联接到第一轴38并且由其驱动。

增压器72通过第四轴78可操作地联接到齿轮箱74。在该示例中，增压器72设置在压缩机41'的上游(下游方向在图6中从左到右示出)。齿轮箱74通过第四轴78联接到增压器72以促进旋转增压器72。齿轮箱74也可操作地联接到第一轴38、第四轴78和第三轴76。第四轴78连接到齿轮箱74和增压器72并在它们之间延伸。在该示例中，第四轴78连接到增压器72的转子叶片82。定子轮叶80联接到定位在转子叶片82的上游侧和下游侧的定子级。转子叶片82定位在定子轮叶80之间。转子叶片82也可操作地联接到第四轴78并由其驱动。

当第三涡轮区段70响应于来自燃气涡轮发动机10的燃烧器区段的气流而旋转时，由第三涡轮区段70产生的扭矩被提供给齿轮箱74。然后利用齿轮箱74传递的扭矩来驱动增压器72。由于施加到增压器72的转子叶片82的扭矩，增压器72增加了穿过增压器72的气流的速度。齿轮箱74设置成通过在第一轴38、第四轴78和第三轴76之间传递扭矩来驱动第一轴38、第四轴78和第三轴76的旋转。第四轴78将扭矩传递到转子叶片82所附接的增压器72的转子级(为清楚起见从图6中省略)。定子轮叶80将空气流引导和导向通过增压器72。转子叶片82改变并推动空气流通过增压器72。

在此，如图6所示的具有第三涡轮区段70和增压器72的压缩机41'提供了图3-5所示的那些选项的替代选项，其中第三涡轮区段70为具有高压力比的高压压缩机提供支持，并且高压压缩机和增压器72的部分由齿轮箱74驱动。

该书面描述使用示例来描述本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践所公开的实施例，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则它们旨在处于权利要求的范围内。

以下条项的主题提供了进一步的方面：

一种限定轴向中心线和轴向方向的燃气涡轮发动机，包括构造成围绕轴向中心线旋转的压缩机区段。压缩机区段包括上游部分和下游部分。上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，沿轴向方向呈交替布置。下游部分设置在上游部分的下游并且包括第一多级叶片和第二多级叶片。第一多级叶片和第二多级叶片沿轴向方向呈交替布置并且呈反向旋转布置。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步包括轴组件，所述轴组件包括设置成围绕所述燃气涡轮发动机的所述轴向中心线旋转的第一轴和第二轴，其中所述第一轴构造成在与所述第二轴相反的方向上旋转，其中所述上游部分的所述至少一级叶片和所述下游部分的所述第一多级叶片由所述第一轴驱动，其中所述下游部分的所述第二多级叶片由所述第二轴驱动。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步限定径向方向并且进一步包括外鼓，所述外鼓联接到所述第二轴，其中所述外鼓的一部分从所述压缩机区段的所述下游部分的所述第二多级叶片沿所述径向方向向外设置，其中所述外鼓联接到所述压缩机区段的所述下游部分的所述第二多级叶片。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步包括结构构件，所述结构构件连接在所述外鼓和所述第二轴之间，其中所述结构构件将旋转从所述第二轴传递到所述外鼓。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步包括齿轮箱，所述齿轮箱可操作地联接到所述第一轴，其中所述齿轮箱设置成从所述第一轴接收扭矩。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步包括涡轮区段，所述涡轮区段沿所述轴向方向设置在所述压缩机区段的下游，其中所述涡轮区段包括：第一转子级，所述第一转子级具有多个转子叶片，其中所述第一转子级可操作地联接到所述第一轴；和第二转子级，所述第二转子级设置成围绕所述燃气涡轮发动机的所述轴向中心线旋转，其中所述第二转子级可操作地联接到所述第二轴。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述下游部分的所述第一多级叶片和所述上游部分的所述至少一级叶片构造成以2:1至1:2的比率相互旋转。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，进一步包括：其中所述轴组件进一步包括第四轴；齿轮箱，所述齿轮箱可操作地联接到所述第四轴，其中所述齿轮箱设置成驱动所述第四轴的旋转；和增压压缩机，所述增压压缩机设置在所述压缩机区段的上游，其中所述增压压缩机包括转子级，所述转子级可操作地联接到所述第四轴并由所述第四轴驱动。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述压缩机区段的所述上游部分进一步包括可变入口导向轮叶，所述可变入口导向轮叶设置在所述至少一级定子轮叶和所述至少一级叶片的上游。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述上游部分的所述至少一级叶片包括多级叶片。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述下游部分直接设置在所述上游部分的下游，使得所述上游部分的所述至少一级叶片定位成与所述下游部分的所述第二多级叶片中的一级相邻。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述至少一级定子轮叶中的定子轮叶包括可变桨距定子轮叶。

根据这些条项中的一项或多项的燃气涡轮发动机，其中所述下游部分的所述第一多级叶片和所述第二多级叶片包括固定几何形状的转子叶片。

一种燃气涡轮发动机的压缩机区段包括上游部分和下游部分。上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，至少一级叶片构造成围绕压缩机区段的轴向中心线旋转。至少一级定子轮叶和至少一级叶片沿燃气涡轮发动机的轴向方向呈交替布置。下游部分紧邻上游部分设置并沿轴向方向设置在上游部分的下游。下游部分包括第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排沿燃气涡轮发动机的轴向方向呈交替布置。第一组旋转叶片排和第二组旋转叶片排呈反向旋转布置。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，其中所述压缩机区段的所述上游部分进一步包括可变入口导向轮叶，所述可变入口导向轮叶设置在所述至少一级定子轮叶和所述至少一级叶片的上游。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，其中所述至少一级定子轮叶中的定子轮叶包括可变桨距定子轮叶。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，其中所述下游部分的所述第一组旋转叶片排和所述第二组旋转叶片排包括固定几何形状的转子叶片。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，进一步包括外鼓，所述外鼓从所述压缩机区段的所述下游部分的所述第二组旋转叶片排沿径向方向向外设置。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，其中所述外鼓联接到所述下游部分的所述第二组旋转叶片排并且驱动所述第二组旋转叶片排的旋转。

根据这些条项中的一项或多项的压缩机区段，进一步包括：第一轴，所述第一轴设置成围绕所述压缩机区段的所述轴向中心线旋转，其中所述第一轴连接到并驱动所述上游部分的所述至少一级叶片和所述下游部分的所述第一组旋转叶片排；和第二轴，所述第二轴设置成围绕所述压缩机区段的所述轴向中心线旋转，其中所述第二轴在与所述第一轴相反的方向上旋转，其中所述第二轴的旋转驱动所述下游部分的所述第二组旋转叶片排的旋转。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机限定轴向中心线和轴向方向，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：

压缩机区段，所述压缩机区段沿所述轴向中心线设置并构造成围绕所述轴向中心线旋转，所述压缩机区段包括：

上游部分，所述上游部分包括至少一级定子轮叶和至少一级叶片，所述至少一级叶片构造成围绕所述燃气涡轮发动机的所述轴向中心线旋转，其中，所述至少一级定子轮叶和所述至少一级叶片沿所述轴向方向呈交替布置；和

下游部分，所述下游部分沿所述轴向方向设置在所述上游部分的下游，所述下游部分包括沿所述轴向中心线设置的第一多级叶片和沿所述轴向中心线设置的第二多级叶片，其中所述第一多级叶片和所述第二多级叶片沿所述轴向方向呈交替布置并呈反向旋转布置。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括轴组件，所述轴组件包括设置成围绕所述燃气涡轮发动机的所述轴向中心线旋转的第一轴和第二轴，其中所述第一轴构造成在与所述第二轴相反的方向上旋转，其中所述上游部分的所述至少一级叶片和所述下游部分的所述第一多级叶片由所述第一轴驱动，其中所述下游部分的所述第二多级叶片由所述第二轴驱动。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述燃气涡轮发动机进一步限定径向方向并且进一步包括外鼓，所述外鼓联接到所述第二轴，其中所述外鼓的一部分从所述压缩机区段的所述下游部分的所述第二多级叶片沿所述径向方向向外设置，其中所述外鼓联接到所述压缩机区段的所述下游部分的所述第二多级叶片。

4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括结构构件，所述结构构件连接在所述外鼓和所述第二轴之间，其中所述结构构件将旋转从所述第二轴传递到所述外鼓。

5.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括齿轮箱，所述齿轮箱可操作地联接到所述第一轴，其中所述齿轮箱设置成从所述第一轴接收扭矩。

6.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括涡轮区段，所述涡轮区段沿所述轴向方向设置在所述压缩机区段的下游，其中所述涡轮区段包括：

第一转子级，所述第一转子级具有多个转子叶片，其中所述第一转子级可操作地联接到所述第一轴；和

第二转子级，所述第二转子级设置成围绕所述燃气涡轮发动机的所述轴向中心线旋转，其中所述第二转子级可操作地联接到所述第二轴。

7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述下游部分的所述第一多级叶片和所述上游部分的所述至少一级叶片构造成以2:1至1:2的比率相互旋转。

8.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：

其中所述轴组件进一步包括第四轴；

齿轮箱，所述齿轮箱可操作地联接到所述第四轴，其中所述齿轮箱设置成驱动所述第四轴的旋转；和

增压压缩机，所述增压压缩机设置在所述压缩机区段的上游，其中所述增压压缩机包括转子级，所述转子级可操作地联接到所述第四轴并由所述第四轴驱动。

9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压缩机区段的所述上游部分进一步包括可变入口导向轮叶，所述可变入口导向轮叶设置在所述至少一级定子轮叶和所述至少一级叶片的上游。

10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述上游部分的所述至少一级叶片包括多级叶片。

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