CN117780501A - 包括带有可分离扭矩框架的涡轮区段的反向旋转燃气涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

一种燃气涡轮发动机，包括位于燃气涡轮发动机的前部分的风扇、以及以串行流动顺序布置的压缩机区段和涡轮区段。压缩机区段和涡轮区段一起限定核心气流路径。旋转构件能够与风扇以及涡轮区段的低压涡轮一起旋转。低压涡轮包括旋转鼓，第一翼型件结构连接到该旋转鼓并朝向旋转构件径向向内延伸。扭矩框架将旋转鼓连接到旋转构件并将扭矩从安装到旋转鼓的第一翼型件结构传递到旋转构件。扭矩框架包括安装到旋转构件的内盘、外环和与外环分开地形成并通过可释放的连接结构连接到外环的第二翼型件结构。第二翼型件结构从外环朝内盘径向向内延伸。

Description

包括带有可分离扭矩框架的涡轮区段的反向旋转燃气涡轮发 动机

技术领域

本说明书大体涉及燃气涡轮发动机，并且，更具体地，涉及包括具有可分离扭矩框架的涡轮区段的燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机经常用作飞行器推进系统的一部分。燃气涡轮发动机可包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。空气由风扇提供到压缩机区段，空气在压缩机区段被压缩并输送到燃烧区段。在燃烧区段中，空气与燃料混合然后燃烧。然后，燃烧气体被输送到涡轮区段，在将燃烧气体输送到排气区段之前驱动涡轮区段。

涡轮区段通常包括高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT)。在HPT中从燃烧气体中提取能量，通过互连线轴为压缩机区段提供动力。在LPT中从燃烧气体中提取额外的能量，通过第二线轴为风扇和其他系统(例如压缩机区段)提供动力。

与传统的同向旋转涡轮相比，反向旋转涡轮能够提供一些性能增强。反向旋转涡轮可包括具有叉指级的涡轮区段，级之间没有任何定子(即，无叶片)。例如，与带叶片级的同向旋转涡轮相比，无叶片反向旋转涡轮(VCRT)的总级长度可以缩短。扭矩框架是一种可用于将扭矩从涡轮区段之一传递到相应的线轴以使线轴与相关联的涡轮区段一起旋转的结构。

期望提供包括可分离部件的其他扭矩框架结构。

附图说明

图1是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。

图2是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图1的燃气涡轮发动机的一部分的示意性截面图；

图3是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的与图2的燃气涡轮发动机一起使用的扭矩框架的立体图；

图4是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图。

图5是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图。

图6是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图；

图7是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图；

图8是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图；

图9是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的用于扭矩框架的结构构件的示意性立体图；

图10是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的与图9的结构构件配合的内盘的侧视图；

图11是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图12是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的处于缩回构造的图11的扭矩框架的可膨胀螺栓的示意性截面图；

图13是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的处于伸展构造的图12的扭矩框架的可膨胀螺栓的示意性截面图；

图14是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性前视图；

图15是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图14的扭矩框架的示意性横截面图；

图16是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性前视图；

图17是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图16的扭矩框架的示意性横截面图；

图18是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性前视图；

图19是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图20是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图19的扭矩框架的一部分的示意图；

图21是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面侧视图；

图22是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面侧视图；

图23是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面侧视图；

图24是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图23的扭矩框架的示意性横截面侧视图；

图25是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面侧视图；

图26是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性前视图；

图27是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的附接到外鼓的扭矩框架的示意性横截面侧视图；

图28是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意图；

图29是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图28的扭矩框架的一部分的另一示意图；

图30是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的示意图；

图31是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面立体图；

图32是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图31的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图33是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图32的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图34是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图35是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的包括密封件的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；

图36是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的用于包括加强件的扭矩框架的结构构件的一部分的示意性横截面图；

图37是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的用于扭矩框架的结构构件的一部分的示意性横截面图；

图38是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的一部分的示意性横截面图；和

图39是根据本文所示和所述的一个或多个实施例的扭矩框架的示意图。

具体实施方式

本文所述的实施例总体上涉及燃气涡轮发动机，其包括具有将扭矩传递到旋转构件的扭矩框架的涡轮区段。燃气涡轮发动机可包括以串联流动顺序布置并且共同限定核心气流路径的压缩机区段和涡轮区段。诸如轴、线轴等的旋转构件可与压缩机区段和涡轮区段的至少部分一起旋转。涡轮区段包括旋转鼓，翼型件结构连接到该旋转鼓。扭矩框架将旋转鼓连接到旋转构件并将扭矩从安装到旋转鼓的翼型件结构传递到旋转构件。扭矩框架包括安装到旋转构件的内环、外环和径向延伸并连接外环和内盘的结构构件。翼型件结构与外环分开形成并通过连接结构与其连接。翼型件结构从外环向内盘径向延伸。

旋转扭矩框架的结构构件传递来自发动机流路内的燃烧气体的反作用载荷，例如沿轴向或纵向方向的载荷。结构构件进一步传递来自扭矩框架所附接的鼓的径向和周向载荷。在一些实施例中，外环提供结构支撑，例如限定围绕外环的环形圈，外鼓联接到该外环。在一些实施例中，扭矩框架还包括沿圆周方向定位的连接构件，其将外环联接到外鼓。

参考图1，示例性燃气涡轮发动机10可构造用于安装在飞行器的机翼或机身。在一些实施例中，燃气涡轮发动机10还可用于提供电力。燃气涡轮发动机10包括风扇区段12，风扇区段12包括风扇14、压缩机区段16和涡轮区段18。风扇区段12、压缩机区段16和涡轮区段18可包括一个或多个转子盘20，转子盘20包括从其径向延伸的转子叶片21。空气被吸入燃气涡轮发动机10中并被风扇14加速。空气或其至少一部分在压缩机区段16中被压缩并被输送到燃烧室41，在燃烧室41中空气与燃料混合并燃烧，从而产生热燃烧气体。燃烧气体穿过涡轮区段18，涡轮区段18从燃烧气体中提取机械功以使附接的压缩机区段16转动并由此进一步压缩上游空气以产生自维持过程。燃烧气体通过喷嘴区段22排出。

燃气涡轮发动机10限定平行于纵向中心线23延伸的轴向方向A、垂直于轴向方向A延伸的径向方向R、以及围绕轴向方向A延伸的周向方向C。燃气涡轮发动机10包括风扇区段12和在轴向方向上位于风扇区段12下游的核心区段24。

燃气涡轮发动机10包括管状核心罩30，该核心罩30至少部分地限定环形入口32。核心罩30以串联流动关系封装包括增压器或低压(LP)压缩机34和高压(HP)压缩机36的压缩机区段16、包括燃烧室的燃烧区段38、包括高压(HP)涡轮40和低压(LP)涡轮42的涡轮区段18、以及喷射排气喷嘴区段22。压缩机区段16、燃烧区段38和涡轮区段18一起限定核心气流路径44，其从环形入口32延伸穿过LP压缩机34、HP压缩机36、燃烧区段38和HP涡轮40。第一旋转构件45(例如，轴或线轴)将HP涡轮40驱动地连接到HP压缩机36。第二旋转构件48将LP涡轮42驱动地连接到LP压缩机34。第三旋转构件51将LP涡轮42连接到风扇14。其他构造是可能的，因为任何旋转构件可以连接到任何压缩机和/或风扇，这取决于发动机构造和设计需要。如下面将更详细地描述的，LP涡轮42包括高速(HS)和低速(LS)涡轮42a和42b，这些涡轮42a和42b是相互交叉的并且反向旋转，因为它们沿相反方向旋转。此外，所示的LP涡轮42是无叶片的，因为其在其HS级和LS级之间不包括定子。

风扇区段12包括风扇14，风扇14具有以间隔开的方式联接到盘49的多个风扇叶片46。风扇叶片46大体沿径向方向R从盘49向外延伸。盘49可以被可旋转前毂覆盖，该前毂具有空气动力学轮廓以促进空气流过多个风扇叶片46。示例性风扇区段12包括环形风扇罩或外机舱52周向围绕风扇14和/或核心区段24的至少一部分。外机舱52由多个周向间隔开的支柱相对于核心区段24支撑，这些支柱也可用作作为出口导向轮叶。外机舱52的下游区段56在核心罩30的外部部分上延伸，以在其间限定旁通气流通道58。

图1所示的燃气涡轮发动机10仅作为示例提供。在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机10可以在不损失清晰度的情况下被替换为利用嵌入式电机的其他类型的燃气涡轮发动机。示例包括涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、开式转子或进气风扇发动机。

参考图2，示出了燃气涡轮发动机10的一部分的示意性横截面图，其示出了涡轮区段18。涡轮区段18包括HS涡轮42a和LS涡轮。HS涡轮42a以相对高的速度沿由箭头75表示的第一方向旋转，并且LS涡轮42b以相对较低的速度沿由箭头77表示的相反的第二方向旋转。应当注意，在其他实施例中，涡轮42a可被认为是低速涡轮，而涡轮42b可被认为是高速涡轮，这取决于发动机构造和设计需要。HS涡轮42a包括内鼓76，内鼓76经由内支撑构件78连接到第一旋转构件45，从而内鼓76使第一旋转构件45旋转。多个HS翼型件80安装在连接到内鼓76的多个涡轮盘82，从而涡轮盘82和HS翼型件80使第一旋转构件45旋转。HS翼型件80大体沿径向方向R朝向外鼓84延伸。

LS涡轮42b包括连接到扭矩框架90并由其支撑的外鼓84。扭矩框架90通过内盘92连接到第二旋转构件48，从而外鼓84使第二旋转构件48旋转。多个LS翼型件94安装到外鼓84，从而LS翼型件94使外鼓84旋转。LS翼型件94大体沿径向方向R朝向内鼓76延伸。

HS涡轮42a和LS涡轮42b的翼型件80和94可限定一个或多个级，例如在1级和12级之间。在所示实施例中，翼型件80和94的每个圆形排可限定级，扭矩框架90的结构构件96可以限定一个级。此外，可以有附加的HS和LS涡轮，例如连接到一个或多个其他旋转构件。

参考图1和图2，在燃气涡轮发动机10的操作期间，一定量的空气通过外机舱52和风扇14的相关入口98进入发动机。随着空气经过风扇叶片46，如箭头100所示的空气的一部分被引导或输送到旁通气流通道58中，而如箭头102所示的空气的另一部分被引导或输送通过风扇14并通过入口32。随着空气朝向燃烧区段38流过压缩机区段16，空气被逐渐压缩。

现在的压缩空气，如箭头104所示，流入燃烧区段38，在燃烧区段38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18，导致HS涡轮转子组件42a和LS涡轮转子组件42b沿相反方向旋转并支持第一旋转构件45和第二旋转构件48以及它们相关联的HP压缩机36和LP压缩机34和风扇14的操作。

现在参考图3，扭矩框架90被单独示出并且包括内盘106、外环108和多个结构构件96。结构构件96大体上沿径向方向R延伸并将内盘106联接到外环108。内盘106连接到第三旋转构件51。

在实施例中，结构构件96各自限定具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘的翼型件结构。结构构件96通常构造成使得扭矩框架90能够旋转。例如，扭矩框架90可以是LS涡轮转子组件42b的一部分并且与外鼓84一起以第一速率旋转。

结构构件96可相对于轴向中心线23和径向方向R限定倾斜角110。在一些实施例中，倾斜角110被限定为其中结构构件96的外端设置在结构构件96的内端的上游。例如，倾斜角110可被限定为相对于轴向中心线23为90度或更大。在一些实施例中，倾斜角110可相对于轴向中心线23小于180度。在一些实施例中，倾斜角110相对于轴向中心线23可以是大约90度。

在图3所示的实施例中，结构构件96可限定结构构件96延伸的倾斜角110。倾斜角110可在LS涡轮转子组件42b旋转期间抵制或抵消扭矩框架90上的离心载荷。倾斜角110可使得结构构件96能够在发动机10的操作期间抵制或抵消轴向载荷，例如由于包括扭矩框架90的LS涡轮转子组件42b的旋转。倾斜角110还可使得结构构件96能够抵制或抵消由穿过核心气流路径44的燃烧气体流产生的轴向载荷。在一些实施例中，结构构件96和/或外部可以各自限定大体垂直或锐角倾斜角110，其中一个或更多个结构构件96从轴向中心线23大体径向向外延伸。

如本文所述，扭矩框架90构造成从燃烧气体提取功或能量以使LS涡轮42b能够旋转。更进一步，使用结构构件96的扭矩框架90构造成传递来自在发动机10的核心气流路径44内轴向流动的燃烧气体的反作用载荷。结构构件96进一步从外鼓84沿着径向方向R和圆周方向C传递载荷。

参考图4，示出了可分离扭矩框架120的一部分的立体截面图，其包括扭矩框架90的许多部件，包括外环122和翼型件形式的结构构件124。作为一个示例，每个结构构件124可包括外尖端板126和连接到内盘130(参见图3)的翼型件结构128。结构构件124可形成为使用从外尖端板126径向向外突出的附接凸耳132组装到外环122的单独部件。在一些实施例中，限定扭矩框架120的区段的两个或更多个结构构件124的组可以一起形成为单个整体件，该单个整体件使用附接凸耳132附接到外环122。应当注意的是，在本文描述的实施例中，外环122可以由外鼓形成或与外鼓形成一体。

在所示的示例中，附接凸耳132沿轴向方向A伸长，并且延伸穿过通过外环122的开口134，这些开口邻近径向延伸的支柱136定位。附接凸耳132可使用与外环122的圆周相切定向的螺栓138安装到支柱136。因为外环122是单个整体结构，所以在操作期间产生的载荷通过外环122和支柱136而不是通过螺栓138传递。在外环122的外直径处具有螺栓138，可以为工具提供开放空间，以便于结构构件124的修理和更换。另外，结构构件124可以在它们被组装到外环122中时被预加载。

参考图5，在另一个示例中，另一个扭矩框架140示例的外环142包括延伸穿过支柱146和148的轴向定向螺栓144。支柱146和148位于附接凸耳150的相对侧。附接凸耳150延伸穿过位于支柱146和148之间的开口152。如图6所示，在另一个示例中，径向延伸的凸耳154可以使用紧固件158连接到外环156。

现在参考图7，在一些实施例中，扭矩框架160包括可分离的外环162、结构构件164和内盘166。仅示出了外环162和内盘166的部分。在该示例中，外环162通过径向延伸的螺栓170穿过其圆周螺栓连接到外尖端板168。另外参考图8，结构构件164包括翼型件结构172，翼型件结构172在相对端处分别具有内尖端板174和外尖端板168。在内尖端板174的径向内侧是径向延伸的安装凸缘176，其包括肋178(图8)，肋178径向向外延伸以被容纳在内盘166的相应安装凸缘182的凹槽180内。切向地定向的螺栓184可穿过安装凸缘176和182。可使用多于一个的螺栓184来提高扭矩框架160的倾覆力矩刚度。如虚线所示，安装凸缘176、182可与径向方向成角度，以适应翼型件结构172的期望倾斜角。

图9和图10示出了扭矩框架185的部件的另一个实施例，其包括可与内盘187(图10)分离的结构构件186(图9)。结构构件186可再次包括翼型件结构和径向延伸的安装凸缘188。径向延伸的安装凸缘188包括肋189，肋189轴向向外延伸以被容纳在形成于内盘187的侧面193中的狭槽191内。与图7和图8的内盘166的凹槽180不同的是，狭槽191形成在内盘187中并且不在安装凸缘内。参考图9，肋189可包括径向和周向楔形表面195和197，并且狭槽191可包括对应的楔形表面199和201。楔形表面195、197、199和201可有助于在操作期间承载径向和扭矩载荷。螺栓可穿过开口203放置，以连接凹槽180内的肋189并对结构构件186和内盘187预加载。虽然所有狭槽191都显示在侧面193处，但狭槽可位于内盘187的两侧，例如，为了平衡重心。

图11示出了扭矩框架190的一部分的另一实施例，包括可分离的外环192、结构构件194和内盘196。在该示例中，外环192通过径向延伸的螺栓200通过其圆周螺栓连接到外尖端板198。结构构件194包括翼型件结构202，翼型件结构202在相对端处分别具有内尖端板204和外尖端板198。在内尖端板204的径向内部是径向延伸的安装凸缘206和208。凸耳210和212从内尖端板204径向向外延伸并被容纳在开口214和216内。可膨胀螺栓218通过螺纹穿过穿过凸耳210和212的开口。

参考图12和图13，可膨胀螺栓218通过螺纹穿过开口214、216，并且包括可膨胀外周壁224，该可膨胀外周壁224具有螺旋凹槽226，该螺旋凹槽226的横截面形状的尺寸被设定为容纳环228或螺纹。环228成形为(例如，梯形)以当螺栓218被扭转时接合凹槽226内的外周壁224，这导致外周壁膨胀(图11)并进一步接合安装凸缘206、208以及凸耳210、212，从而在结构构件194和内盘196之间形成更紧密的配合。

参考图14和图15，虽然图11示出了单个螺栓218，但是多个螺栓230和232也可以被使用(例如，每个安装凸缘234和236使用一个)。图14示出了其中螺栓230和232沿轴向方向对准的实施例。图16和图17示出了一个实施例，其中螺栓235和237在轴向方向上偏移。可以使用任何合适的对准，包括偏移和对准的组合。其他构造可以利用剪切销243、245来代替结构构件242和内盘244(图18)之间的螺栓和/或径向螺栓238和240。可以使用径向延伸的螺栓。

现在参考图19和图20，在一些实施例中，燕尾结构可用于将结构可释放地连接在一起。参考图19，示出了另一扭矩框架250的一部分，其包括结构构件252，结构构件252包括内尖端板254，内尖端板254包括燕尾销结构256，燕尾销结构256具有容纳在内盘260的相应形状的燕尾槽258内的放大部分。燕尾销结构256可轴向滑入燕尾槽258中，使得燕尾销结构256由燕尾槽258的颈缩部分262和燕尾销结构256的扩大部分264径向保持。

如图19和图20所示，在一些实施例中，内尖端板254和内盘260中的每一个可包括配合楔块266和268。随着燕尾销结构256轴向滑入燕尾槽258中，楔块266和268接合并在燕尾销结构256上施加径向力，进一步将燕尾销结构256结合在燕尾槽258和预加载翼型件结构274内。如图20所示，保持器270可用于进一步抑制燕尾销结构256从燕尾槽258轴向移出，直到保持器270滑出内盘260的配合凸缘272。虽然楔块266和268如图所示在内尖端板254和内盘260的外表面之间(其中燕尾槽258轴向延伸)，但是在其他实施例中，燕尾槽258可以在径向方向上成角度，从而形成楔形形状，该楔形形状可以用于提供结构构件252上的径向力。

参考图21，如上所述，扭矩框架段278可设置有包括多个翼型件结构282的结构构件280。在图21的所示示例中，结构构件280包括翼型件结构282，其在相对端处具有内尖端板284和外尖端板286，如上所述，外尖端板286安装到360度整体式外环288，内尖端板284安装到内盘290。燕尾结构292连同楔形结构294用于以类似于参考图19-20所描述的方式将结构构件280安装到内盘290。在该实施例中，燕尾销结构296包括用于附接在燕尾槽300内的多个柄脚(tang)298。图22示出了具有多个燕尾结构304的扭矩框架段302。

扭矩框架段可包括任何合适数量的翼型件结构，例如两个至八个翼型件结构。单个扭矩框架段仅围绕360度外环的一部分延伸，例如在约10度至约90度之间，例如在约20度与约40度之间。

在图21的实施例中，使用径向延伸的螺栓306将外环288螺栓连接到外尖端板286上。可以使用其他或附加的安装结构，诸如上面的附图中所示以及也由图23和图24所示的安装结构。在图23和图24中，另一个燕尾销结构314用于将外环308可释放地安装到结构构件310。保持器312可用于将燕尾销结构314锁定在燕尾槽316内。保持器312的端部318可以接合外尖端板332的锥形部分320。随着螺栓322被拧紧，由于保持器312抵靠锥形部分320的力，结构构件310可以被推靠在外环308上，如图23的箭头324所示。图25示出了一个实施例，其中结构构件326包括位于外尖端板332和内尖端板334两者处的燕尾结构328和330以连接到外环336和内盘338。与上述燕尾结构一样，燕尾结构328和330渐缩以提供压力平面，且宽度渐缩以提供径向保持特征340和342。

现在参考图26，可分离扭矩框架350包括外环352、内盘354和结构构件356。在一些实施例中，结构构件356可与外环352和内盘354整体形成，以提供用于扭矩框架350的径向和周向支撑。结构构件356可以与外环352和内盘354分开地形成，并且通过可释放连接结构(诸如上面讨论的任何可释放连接结构)连接到其上。

扭矩框架350还包括多个翼型件结构358。翼型件结构358与外环352和内盘354分开地形成，并且通过可释放连接结构360(图27)连接到外环352。翼型件结构358朝向内盘354径向向内延伸，并且在所示示例中，从内盘354径向向外终止。在这方面，翼型件结构358可主要用于扭矩产生和气流管理，而不是提供用于整个扭矩框架350的结构支撑。结构构件356可以包括或可以不包括翼型件结构。

参考图27，示出了扭矩框架350的示意性截面图，并且包括外环352、内盘354和结构构件356。示出了外环352连接到LP涡轮转子组件364的外鼓362。连接器盘366可位于外鼓362和外环352之间。连接器盘366可包括狭槽368或其他连接结构，翼型件结构358可滑动且可拆卸地容纳在其中。在一些实施例中，连接器盘366可与外鼓362和外环352分开地形成并通过合适的连接件连接到其上。在其他实施例中，连接器盘366可以是外鼓362和/或外环352的整个整体部分。

翼型件结构358的连接器部分369可轴向滑入狭槽368中。在所示实施例中，轴向保持特征370可用作将一个或多个翼型件结构358夹至外环352并且抑制翼型件结构358远离连接器盘366轴向移动的夹子。在这方面，翼型件结构358可以由保持特征370轴向地约束并且由连接器盘366和外环352径向地约束。燕尾结构，例如如上面示出和描述的那些中的任何一个，或者其他合适的连接结构可以用于轴向和径向地约束翼型件结构。

简要参考图28，如上所述，外鼓374可以具有形成外环376的部分。在这些实施例中，结构构件378可以用螺栓连接或以其他方式连接到(例如，通过燕尾结构)连接到外环376和内盘380，而不是与外环形成整体。在所示的示例中，可以设置凸台结构382，径向延伸的螺栓384通过螺纹穿过该凸台结构382以帮助将结构构件378紧固到外环376。参考图29，另一个径向延伸螺栓386可用于将结构构件378紧固到内盘380。

现在参考图30，使用具有支撑框架392和与外环396和内环398整体形成的结构构件394的可分离扭矩框架390，可以允许将分开地形成的翼型件结构400放置在期望的位置和布置，这至少部分地取决于翼型件质量和几何形状，以促进失调并减少颤振现象。作为示例，在图30中，结构构件394a和394b分别位于12点钟和6点钟处，并且结构构件394c和394d分别位于2点钟和8点钟处。特定质量和几何形状的翼型件结构400a位于1、3、5、7、9、11点钟方向，而不同质量和/或几何形状的翼型件结构400b位于4点钟和10点钟方向。因为翼型件结构400可与外环396分离，所以翼型件结构400可使用其可释放连接来重新布置和更换，如上述实施例中的任一个所描述的。此外，可以不具有如图所示的具有不同固有频率的相邻叶片的循环对称图案。

参考图31，可分离扭矩框架410的局部横截面图包括至少部分地围绕结构构件414的整流结构412。因为结构构件414与外环416和内盘418分开地形成，所以整流结构412可放置在结构构件414周围，然后固定到外环416和内盘418。如本文所用，“整流结构”是指至少部分地围绕结构构件的蒙皮，该蒙皮的横截面形状不同于整流结构内容纳的结构构件。整流结构允许结构构件具有任何横截面形状并且增强结构构件的流动动力学。整流结构412可以是与结构构件414相同或不同的材料。在一些实施例中，整流结构412可从结构构件414移除，例如用于仅维修整流罩。整流结构412的壁厚可以基本恒定或在选定位置处不同。例如，可能期望增加整流结构412的前缘处的壁厚。

参考图32，可以使用任何合适的安装结构来将整流结构412安装到结构构件414、外环416和内盘418。图32示出了“软”连接，其中整流结构412的尖端板420与结构构件414的外环416间隔开。该间隔可允许整流结构412在操作期间热增长。保持器424可用于以与上述类似的方式抑制整流结构412的轴向移动。图33示出了“硬”连接，其中整流结构412的内尖端板428直接安装到内盘418。

参考图34，整流结构434的尺寸和形状可被设计成允许气流436在整流结构434和位于其中的结构构件438之间穿过整流结构434的内部。参考图35，可提供密封件440以控制通过整流结构434的气流，并且可在整流结构434和外环444之间提供间隙442，以提供用于热增长的软连接。参考图36，加强件446可放置在整流结构450的空腔448内，以避免导致整体噪音水平的面板模式并加强压力载荷。参考图37，整流结构452可以由多个部分形成，例如位于整流结构452的后缘456处的边缘帽454。参考图38，如上所述，整流结构460可以由位于其中的结构构件462形成翼型件结构。这样，结构构件462可以具有任何合适的结构形状并且整流结构460可以具有空气动力学形状。

参考图39，上述连接结构的任何组合可用于将结构构件和翼型件结构连接到外环和内盘以形成可分离的扭矩框架。在该示例中，扭矩框架470包括连接到外环476和内盘478的结构构件472和474。结构构件472可以是为主结构构件472，其为整个扭矩框架470提供主要结构支撑并且可以是使用上述任何技术，例如轴向螺栓480，通过螺栓连接到内盘478。结构构件474可包括翼型件结构，并且可使用上述任何技术，例如燕尾结构482连接到内盘478。在该实施例中，结构构件472包括在外环476处的相对柔性的附接件484，该附接件484随着操作载荷而径向偏转以允许燕尾结构482接合压力平面。在一些实施例中，本文描述的燕尾结构可以利用燕尾销和凹槽之间的间隔以允许燕尾结构接合它们的压力平面。

上述可分离扭矩框架由可分离部件形成，其有利于扭矩框架部件的制造和分离，例如用于修理或更换仅一个或多个相关部件，而不是移除和更换整个扭矩框架。此外，由于部件(外环、结构构件和内盘)是分开地形成并连接在一起的，因此与单件、整体式扭矩框架相比，可以更好地承受操作应力并且可以减少裂纹扩展。使用轴向燕尾结构可以增加用于载荷传递的表面积并减少机械应力。混合连接结构可用于为结构构件提供不同的附接模式和更大的制造灵活性。整流结构可用于保护结构构件并提供空气动力学形状。

如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。因此，例如，对“一个”部件的引用包括具有两个或更多个这样的部件的方面，除非上下文清楚地另有指示。

范围在本文中可表达为从“约”一个特定值和/或至“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或到另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表达为近似值时，将理解该特定值形成另一个实施例。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点并且独立于另一个端点都是重要的。术语“约”可以包括在特定值的百分之十之内的任何值，例如在特定值的百分之五之内，例如在特定值的百分之二之内，例如在特定值的百分之一之内。

本文所使用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶、底、上方、下方，仅参考所绘制的附图来做出，并且除非另有明确说明，否则并不旨在暗示绝对取向。术语“轴向”和“纵向”均指平行于燃气涡轮发动机的中心线的方向，而“径向”指垂直于纵向方向的方向。术语“切向”和“周向”是指与径向方向和纵向方向都垂直的方向。术语“前方”或“前”是指在操作期间穿过或围绕部件的气流的上游位置，并且术语“后方”或“后”是指在操作期间下游的位置。使用这些方向性术语仅仅是为了描述方便，并且也不要求由此描述的结构的特定取向。

除非另有明确说明，本文提出的任何方法决不意图被解释为要求其步骤以特定顺序执行，也不意图要求任何装置具有特定取向。因此，如果方法权利要求实际上没有记载其步骤所遵循的顺序，或者任何装置权利要求实际上没有记载各个部件的顺序或取向，或者在权利要求或说明书中没有另外具体说明这些步骤被限制为特定的顺序，或者没有叙述装置的部件的特定顺序或取向，则在任何方面决不旨在推断顺序或取向。这适用于任何可能的非明确解释基础，包括：有关步骤安排、操作流程、部件顺序或部件取向的逻辑问题；来自语法组织或标点符号的简单含义，以及；说明书中描述的实施例的数量或类型。

以下条项中的主题提供了进一步的方面：

条项1：一种燃气涡轮发动机，包括：风扇，所述风扇位于所述燃气涡轮发动机的前部分；压缩机区段和涡轮区段，所述压缩机区段和所述涡轮区段以串行流动顺序布置，所述压缩机区段和所述涡轮区段共同限定核心气流路径；旋转构件，所述旋转构件能够与所述风扇以及所述涡轮区段的低压涡轮一起旋转；所述低压涡轮包括旋转鼓，第一翼型件结构连接到所述旋转鼓并朝向所述旋转构件径向向内延伸；和扭矩框架，所述扭矩框架将所述旋转鼓连接到所述旋转构件并将扭矩从安装到所述旋转鼓的所述第一翼型件结构传递到所述旋转构件，所述扭矩框架包括：内盘，所述内盘安装至所述旋转构件；外环；和第二翼型件结构，所述第二翼型件结构与所述外环分开地形成并通过可释放的连接结构连接到所述外环，所述第二翼型件结构从所述外环朝向所述内盘径向向内延伸。

条项2：根据条项1所述的燃气涡轮发动机，其中，所述低压涡轮包括高速涡轮和反向旋转低速涡轮。

条项3：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述低速涡轮包括所述旋转鼓和所述扭矩框架。

条项4：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，另一个翼型件结构是与所述外环和所述内盘分开地形成的结构构件的一部分，其中所述结构构件可释放地连接到所述外环和所述内盘。

条项5：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外环形成为单个整体件。

条项6：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述结构构件包括接合所述外环的外尖端板和接合所述内盘的内尖端板。

条项7：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述连接结构包括从所述外尖端板径向向外突出的附接凸耳，所述附接片构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述外环的螺栓。

条项8：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述附接凸耳延伸穿过所述外环中的开口，所述开口邻近从所述外环径向向外延伸的支柱，所述支柱构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述支柱的螺栓。

条项9：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的切线方向上延伸。

条项10：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的轴向方向上延伸。

条项11：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述外环通过螺栓连接到所述外尖端板，所述螺栓具有细长轴线，所述螺栓径向延伸穿过所述外环并进入所述外尖端板。

条项12：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，安装凸缘从所述内尖端板径向向内延伸，所述内尖端板的所述安装凸缘构造成容纳连接所述内盘的所述安装凸缘的螺栓。

条项13：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述内盘包括对应的安装凸缘，所述对应的安装凸缘构造成容纳将所述外尖端板的所述安装凸缘连接到所述内盘的所述对应的安装凸缘的螺栓。

条项14：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述螺栓包括可膨胀的外周壁。

条项15：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，燕尾结构可释放地连接所述第二翼型件结构和所述内盘。

条项16：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燕尾结构包括燕尾销结构和燕尾槽，所述燕尾销结构具有从所述内尖端板径向向外延伸的扩大头部分，所述燕尾槽形成在所述内盘中，容纳所述燕尾销结构。

条项17：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括保持器，所述保持器安装到所述内盘并且在所述燕尾槽上延伸，从而抑制所述燕尾销结构的轴向移动。

条项18：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述连接结构包括燕尾结构。

条项19：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燕尾结构包括燕尾销和燕尾槽，所述燕尾销具有从所述外尖端板径向向外延伸的扩大头部分，所述燕尾槽形成在所述外环中，容纳所述燕尾结构。

条项20：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括从所述外环延伸到所述内盘的结构构件，所述结构构件与所述外环和所述内盘一体地形成。

条项21：根据上述条项中任一项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括至少部分地覆盖所述结构构件的整流结构。

条项22：一种用于燃气涡轮发动机的扭矩框架，所述扭矩框架将旋转鼓连接到旋转构件并将扭矩从安装到所述旋转鼓的翼型件结构传递到所述旋转构件，所述扭矩框架包括：内盘，所述内盘构造成安装到所述旋转构件；外环；和翼型件结构，所述翼型件结构与所述外环分开地形成，并构造成通过可释放的连接结构连接到所述外环，使得所述翼型件结构从所述外环朝向所述内盘径向向内延伸。

条项23：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述翼型件结构是与所述外环和所述内盘分开地形成的结构构件的一部分，其中所述结构构件可释放地连接到所述外环和所述内盘。

条项24：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述外环形成为单个整体件。

条项25：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述结构构件包括接合所述外环的外尖端板和接合所述内盘的内尖端板。

条项26：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述连接结构包括从所述外尖端板径向向外突出的附接凸耳，所述附接凸耳构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述外环的螺栓。

条项27：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述附接凸耳延伸穿过所述外环中的开口，所述开口邻近从所述外环径向向外延伸的支柱，所述支柱构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述支柱的螺栓。

条项28：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的切线方向上延伸。

条项29：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的轴向方向上延伸。

条项30：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述外环通过螺栓连接到所述外尖端板，所述螺栓具有细长轴线，所述螺栓径向延伸穿过所述外环并进入所述外尖端板。

条项31：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，安装凸缘从所述内尖端板径向向内延伸，所述内尖端板的所述安装凸缘构造成容纳连接所述内盘的所述安装凸缘的螺栓。

条项32：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述内盘包括对应的安装凸缘，所述对应的安装凸缘构造成容纳将所述外尖端板的所述安装凸缘连接到所述内盘的所述对应的安装凸缘的螺栓。

条项33：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述螺栓包括可膨胀的外周壁。

条项34：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述燕尾结构可释放地连接所述翼型件结构和所述内盘。

条项35：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述燕尾结构包括燕尾销结构和燕尾槽，所述燕尾销结构从所述内尖端板径向向外延伸，所述燕尾槽形成在所述内盘中，容纳所述燕尾销结构。

条项36：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，进一步包括保持器，所述保持器安装到所述内盘并且在所述燕尾槽上延伸，从而抑制所述燕尾销结构的轴向移动。

条项37：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述连接结构包括燕尾结构。

条项38：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，其中，所述燕尾结构包括燕尾销和燕尾槽，所述燕尾销从所述外尖端板径向向外延伸，所述燕尾槽形成在所述外环中，容纳所述燕尾结构。

条项39：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，进一步包括从所述外环延伸到所述内盘的结构构件，所述结构构件与所述外环和所述内盘一体地形成。

条项40：根据上述条项中任一项所述的扭矩框架，进一步包括至少部分地覆盖所述结构构件的整流结构。

对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以对本文描述的实施例进行各种修改和变化。因此，本说明书旨在涵盖本文描述的各种实施例的修改和变化，只要这些修改和变化落入所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：

风扇，所述风扇位于所述燃气涡轮发动机的前部分；

压缩机区段和涡轮区段，所述压缩机区段和所述涡轮区段以串行流动顺序布置，所述压缩机区段和所述涡轮区段共同限定核心气流路径；

旋转构件，所述旋转构件能够与所述风扇以及所述涡轮区段的低压涡轮一起旋转；

所述低压涡轮包括旋转鼓，第一翼型件结构连接到所述旋转鼓并朝向所述旋转构件径向向内延伸；和

扭矩框架，所述扭矩框架将所述旋转鼓连接到所述旋转构件并将扭矩从安装到所述旋转鼓的所述第一翼型件结构传递到所述旋转构件，所述扭矩框架包括：

内盘，所述内盘安装至所述旋转构件；

外环；和

第二翼型件结构，所述第二翼型件结构与所述外环分开地形成并通过可释放的连接结构连接到所述外环，所述第二翼型件结构从所述外环朝向所述内盘径向向内延伸。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述低压涡轮包括高速涡轮和反向旋转低速涡轮。

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，所述低速涡轮包括所述旋转鼓和所述扭矩框架。

4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述第二翼型件结构是与所述外环和所述内盘分开地形成的结构构件的一部分，其中所述结构构件可释放地连接到所述外环和所述内盘。

5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述外环形成为单个整体件。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述结构构件包括接合所述外环的外尖端板和接合所述内盘的内尖端板。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述连接结构包括从所述外尖端板径向向外突出的附接凸耳，所述附接凸耳构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述外环的螺栓。

8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述附接凸耳延伸穿过所述外环中的开口，所述开口邻近从所述外环径向向外延伸的支柱，所述支柱构造成容纳将所述附接凸耳连接到所述支柱的所述螺栓。

9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的切线方向上延伸。

10.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述螺栓的细长轴线在相对于所述外环的轴向方向上延伸。