DE102019135334A1

DE102019135334A1 - Planetary gear and gas turbine engine with planetary gear

Info

Publication number: DE102019135334A1
Application number: DE102019135334.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sieghart; Hannes Wüstenberg; Jan Schwarze
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Es werden ein Planetengetriebe (30) und ein Gasturbinentriebwerk (10) mit einem Planetengetriebe (30) vorgeschlagen. Wenigstens ein Planetenträger (34) weist wenigstens zwei scheibenartigen Seitenelemente (24, 25) auf, die in axialer Richtung (X) zueinander beabstandet und über Stege (31) miteinander fest verbunden sind. Zwischen den Seitenelementen (24, 25) ist wenigstens ein Planetenrad (32) vorgesehen, das gegenüber den Seitenelementen (24, 25) drehbar am Planetenträger (34) gelagert ist. Wenigstens ein Sonnenrad (28) und/oder wenigstens ein Hohlrad (38) steht oder stehen mit dem Planetenrad (32) in Eingriff. Der Planetenträger (34) ist im Bereich eines der Seitenelemente (24) mit wenigstens einem rotationssymmetrischen Lastarm (33) ausgeführt, der sich auf der dem Planetenrad (32) abgewandten Außenseite (35) des Seitenelementes (24) in axialer Richtung erstreckt. Ein Radius (R37) eines Anbindungsbereiches (37) des Lastarms (33) am Seitenelement (24) weist Werte zwischen dem 0,9-fachen und dem 1,1-fachen des radialen Abstandes (R39) zwischen der Rotationsachse (39) des Planetenrades (32) und der Rotationsachse (9) des Planetenträgers (34) auf.A planetary gear (30) and a gas turbine engine (10) with a planetary gear (30) are proposed. At least one planet carrier (34) has at least two disk-like side elements (24, 25) which are spaced apart from one another in the axial direction (X) and are firmly connected to one another via webs (31). At least one planet gear (32) is provided between the side elements (24, 25) and is rotatably mounted on the planet carrier (34) with respect to the side elements (24, 25). At least one sun gear (28) and / or at least one ring gear (38) is or are in engagement with the planet gear (32). The planet carrier (34) is designed in the area of one of the side elements (24) with at least one rotationally symmetrical load arm (33) which extends in the axial direction on the outer side (35) of the side element (24) facing away from the planet gear (32). A radius (R37) of a connection area (37) of the load arm (33) on the side element (24) has values between 0.9 times and 1.1 times the radial distance (R39) between the axis of rotation (39) of the planetary gear (32) and the axis of rotation (9) of the planet carrier (34).

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einem Planetengetriebe.The present disclosure relates to a planetary gear set with a planet carrier. The present disclosure also relates to a gas turbine engine with a planetary gear set.

Aus der Praxis sind Gasturbinentriebwerke bekannt, bei denen ein Bläser mittels eines Planetengetriebes mit einer Niederdruckturbine verbunden ist. Das Planetengetriebe ist mit feststehendem Hohlrad und rotierendem Planetenträger ausgeführt. Dabei ist der Planetenträger mehrteilig ausgebildet. In axialer Richtung des Gasturbinentriebwerks sind die Planetenräder zwischen zwei scheibenartigen Seitenelementen, die in axialer Richtung zueinander beabstandet über Stege fest miteinander verbunden sind, drehbar auf mit den Seitenelementen verbundenen Planetenbolzen angeordnet. Die Planetenbolzen sind über Presspassungen mit den Seitenelementen drehfest wirkverbunden. Zwischen den Planetenrädern und den Planetenbolzen sind Gleit- oder Wälzlager vorgesehen, über die die Drehentkopplung zwischen den Planetenbolzen und den Planetenrädern realisiert ist.Gas turbine engines are known from practice in which a fan is connected to a low-pressure turbine by means of a planetary gear. The planetary gear is designed with a fixed ring gear and rotating planet carrier. The planet carrier is designed in several parts. In the axial direction of the gas turbine engine, the planet gears are rotatably arranged on planet bolts connected to the side elements between two disk-like side elements, which are fixedly connected to one another in the axial direction by means of webs. The planet pins are operatively connected to the side elements in a rotationally fixed manner via press fits. Sliding or roller bearings are provided between the planetary gears and the planetary pin, by means of which the rotational decoupling between the planetary pin and the planetary gears is realized.

Die Presspassungen werden üblicherweise auf kostengünstige Art und Weise als Dehnverbände und/oder als Schrumpfverbände ausgeführt. Dabei werden Dehnverbände bekannterweise durch das Unterkühlen des Innenteils und Schrumpfverbände durch das Erwärmen des Außenteils gefügt. Bei großen Übermaßen werden beide Verfahren kombiniert.The press fits are usually carried out in a cost-effective manner as expansion bandages and / or as shrink bandages. As is known, stretch bandages are joined by the undercooling of the inner part and shrink bandages by heating the outer part. In the case of large excesses, both methods are combined.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks greifen aufgrund der hohen Drehzahlen des drehbar ausgeführten Planetenträgers an den Planetenrädern des Planetengetriebes große Fliehkräfte an. In Abhängigkeit der jeweils gewählten Ausführung des Planetengetriebes werden nicht nur Fliehkräfte sondern auch die Lasten des jeweils im Gebrauch zu übertragenden Drehmomentes eingeleitet. Die jeweils daraus resultierenden Kräfte werden über die Presspassungen in die Seitenelemente eingeleitet.When the gas turbine engine is in use, due to the high speeds of the rotatable planet carrier, large centrifugal forces act on the planet gears of the planetary gear. Depending on the selected version of the planetary gear, not only centrifugal forces but also the loads of the torque to be transmitted during use are introduced. The resulting forces are introduced into the side elements via the press fits.

Aus der GB 1617033.4 der Anmelderin ist es bekannt, in den Verbindungsbereichen zwischen den Planetenbolzen und den Seitenelementen jeweils wenigstens eine Keilhülse vorzusehen, um möglichst hohe Haltekräfte der Presspassungen zwischen den Planetenbolzen und den Seitenelementen zu erzielen.From GB 1617033.4 of the applicant it is known to provide at least one wedge sleeve in the connecting areas between the planetary pin and the side elements in order to achieve the highest possible holding forces of the press fits between the planetary pin and the side elements.

Die Keile werden durch Verwendung von flüssigem Stickstoff und Einspritzen von unter Hochdruck stehendem Öl zwischen die Planetenbolzen und die Seitenelemente eingeschoben. Über die Keile werden dabei in den die Planetenbolzen umgebenden Planetenträgerbereichen und in den Planetenbolzen Vorspannungen erzeugt. Dadurch werden jeweils Haltekräfte zur Verfügung gestellt, die den Relativdrehbewegungen zwischen den Planetenbolzen und den Seitenelementen entgegenwirken.The wedges are inserted between the planetary pins and the side members by using liquid nitrogen and injecting high pressure oil. The wedges are used to generate prestresses in the planet carrier areas surrounding the planet pins and in the planet pins. As a result, holding forces are made available in each case, which counteract the relative rotational movements between the planetary pin and the side elements.

Um ein am Planetenträger anliegendes Drehmoment an eine Welle übertragen zu können, ist eines der Seitenelemente eines drehbaren Planetenträgers mit einem sogenannten Lastarm ausgeführt. Ein solcher Lastarm ist in seinem Anbindungsbereich am Seitenelement rotationssymmetrisch und oftmals hohlzylindrisch ausgebildet. Dabei verläuft der Kraftfluss in einem solchen Planetengetriebe ausgehend von wenigstens einem Sonnenrad und/oder wenigstens einem Hohlrad, das oder die mit den Planetenrädern in Eingriff steht oder stehen, über die Planetenräder, die Gleit- oder Wälzlager, die Planetenbolzen und die Seitenelemente in Richtung des Lastarms.In order to be able to transmit a torque applied to the planet carrier to a shaft, one of the side elements of a rotatable planet carrier is designed with a so-called load arm. Such a load arm is designed to be rotationally symmetrical and often hollow-cylindrical in its connection area on the side element. The power flow in such a planetary gear runs from at least one sun gear and / or at least one ring gear, which is or are in engagement with the planet gears, via the planet gears, the sliding or roller bearings, the planetary pins and the side elements in the direction of the Load arm.

Die einseitige Entnahme des am Planetenträger anliegenden Drehmomentes im Bereiches eines Seitenelementes bewirkt eine Verdrillung des Planetenträgers in der Form, dass das Seitenelement, das dem Seitenelement mit dem angebundenen Lastarm gegenüberliegt, von dem anliegenden Drehmoment in Umfangsrichtung des Planetengetriebes stärker verdreht wird als das Seitenelement mit dem angebundenen Lastarm. Diese Verdrillung bewirkt Verkippungen der Planetenbolzen und somit der Planetenräder, die wiederum Tragbilder der Zahneingriffe zwischen den Planetenräder und jeweils einem damit in Eingriff stehenden Sonnenrad und/oder Hohlrad in unerwünschter Art und Weise verschlechtern. Dies beeinträchtigt eine Lebensdauer eines Planetengetriebes und erhöht einen Wartungsaufwand eines Gasturbinentriebwerkes, das mit einem solchen Planetengetriebe ausgeführt ist.The unilateral removal of the torque applied to the planet carrier in the area of a side element causes the planet carrier to be twisted in such a way that the side element, which is opposite the side element with the attached load arm, is twisted more strongly by the applied torque in the circumferential direction of the planetary gear than the side element with the attached load arm. This twisting causes tilting of the planetary pins and thus the planetary gears, which in turn undesirably worsen the contact patterns of the tooth engagement between the planetary gears and in each case an engaging sun gear and / or ring gear. This impairs the service life of a planetary gear and increases the maintenance costs of a gas turbine engine which is designed with such a planetary gear.

Der vorliegenden Offenbarung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein durch eine hohe Lebensdauer gekennzeichnetes Planetengetriebe zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren soll ein Gasturbinentriebwerk mit einem solchen Planetengetriebe bereitgestellt werden, dass einen geringen Wartungsaufwand erfordert.The present disclosure is therefore based on the object of providing a planetary gear set that is characterized by a long service life. Furthermore, a gas turbine engine is to be provided with such a planetary gear that requires little maintenance.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Planetengetriebe mit wenigstens einem Planetenträger mit wenigstens zwei scheibenartigen Seitenelementen bereitgestellt. Die Seitenelemente sind in axialer Richtung zueinander beabstandet und über Stege miteinander fest verbunden. Zwischen den Seitenelementen ist wenigstens ein Planetenrad vorgesehen, das gegenüber den Seitenelementen drehbar am Planetenträger gelagert ist. Des Weiteren ist oder sind wenigstens ein mit dem Planetenrad in Eingriff stehendes Sonnenrad und/oder ein mit dem Planetenrad in Eingriff stehendes Hohlrad vorgesehen.According to a first aspect, a planetary gear with at least one planet carrier with at least two disk-like side elements is provided. The side elements are spaced apart from one another in the axial direction and are firmly connected to one another via webs. At least one planet gear is provided between the side elements and is rotatably mounted on the planet carrier with respect to the side elements. Furthermore, at least one sun gear that meshes with the planetary gear and / or one ring gear that engages with the planetary gear is or are provided.

Der Planetenträger weist im Bereich eines der Seitenelemente wenigstens einen rotationssymmetrischen Lastarm auf, der sich auf der dem Planetenrad abgewandten Außenseite des Seitenelementes in axialer Richtung erstreckt.In the area of one of the side elements, the planet carrier has at least one rotationally symmetrical load arm which extends in the axial direction on the outer side of the side element facing away from the planet gear.

Das Planetengetriebe gemäß der vorliegenden Offenbarung ist durch eine hohe Lebensdauer gekennzeichnet, da ein Radius eines Anbindungsbereiches des Lastarms am Seitenelement Werte zwischen dem 0,9-fachen und dem 1,1-fachen des radialen Abstandes zwischen der Rotationsachse des Planetenrades und der Rotationsachse des Planetenträgers aufweist.The planetary gear according to the present disclosure is characterized by a long service life, since a radius of a connection area of the load arm on the side element values between 0.9 times and 1.1 times the radial distance between the axis of rotation of the planetary gear and the axis of rotation of the planet carrier having.

Der vorliegenden Offenbarung liegt die Kenntnis zugrunde, dass die Verdrillung zwischen den Seitenelementen und damit die Verkippung des Planetenrades mit sinkendem radialen Abstand zwischen dem Anbindungsbereich des Lastarms und der Rotationsachse des Planetenrades abnimmt. Dadurch wird ein gutes Tragbild im Bereich der Zahneingriffe zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad begünstigt und ein geringer Verschleiß im Bereich der Verzahnungen des Planetenrades sowie des damit in Eingriff stehenden Sonnenrades und/oder des damit in Eingriff stehenden Hohlrades auf konstruktiv einfache Art und Weise erreicht.The present disclosure is based on the knowledge that the twisting between the side elements and thus the tilting of the planet gear decreases with decreasing radial distance between the connection area of the load arm and the axis of rotation of the planet gear. This promotes a good contact pattern in the area of the meshing between the planetary gear and the sun gear and / or the ring gear, and low wear in the area of the toothing of the planetary gear and the sun gear and / or the ring gear engaged with it is structurally simple Way achieved.

Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung, die ebenfalls durch eine hohe Lebensdauer gekennzeichnet ist, weist der Radius des Anbindungsbereiches des Lastarms am Seitenelement Werte zwischen dem 0,95-fachen und dem 1,05-fachen des radialen Abstandes zwischen der Rotationsachse des Planetenrades und der Rotationsachse des Planetenträgers auf.In an embodiment of the planetary gear according to the present disclosure, which is also characterized by a long service life, the radius of the connection area of the load arm on the side element has values between 0.95 times and 1.05 times the radial distance between the axis of rotation Planet gear and the axis of rotation of the planet carrier.

Der Radius des Anbindungsbereiches des Lastarms am Seitenelement kann gleich dem Abstand zwischen der Rotationsachse des Planetenrades und der Rotationsachse des Planetenträgers sein. Dann sind die Verkippungen des Planetenrades minimal.The radius of the connection area of the load arm on the side element can be equal to the distance between the axis of rotation of the planet gear and the axis of rotation of the planet carrier. Then the tilting of the planet gear is minimal.

Wenn der Planetenträger einstückig ausgeführt ist, sind hohe Drehmomente bei gleichzeitig geringen Verkippungen des Planetenrades über das Planetengetriebe führbar.If the planet carrier is made in one piece, high torques can be carried out via the planetary gear while at the same time there is little tilting of the planet gear.

Bei einer kostengünstig herstellbaren Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung sind die Seitenelemente und die Stege miteinander verschweißt.In an embodiment of the planetary gear set according to the present disclosure that can be manufactured inexpensively, the side elements and the webs are welded to one another.

Eines der Seitenelemente und wenigstens ein Steg sind bei einer ebenfalls kostengünstigen und mit geringem Aufwand herstellbaren Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung einstückig ausgeführt und der Steg ist mit dem anderen Seitenelement verschweißt.One of the side elements and at least one web are made in one piece in an embodiment of the planetary gear according to the present disclosure that is also inexpensive and can be produced with little effort, and the web is welded to the other side element.

Das Planetenrad ist bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform des Planetengetriebes über einen Planetenbolzen drehbar am Planetenträger gelagert ist, der jeweils endseitig in Bohrungen der Seitenelemente angeordnet und drehfest mit den Seitenelementen verbunden ist. Zumindest eine der Bohrungen eines Seitenelementes kann dabei als Sacklockbohrung ausgeführt sein, in der ein Ende des Planetenbolzens drehfest angeordnet ist.In a structurally simple embodiment of the planetary gear, the planet gear is rotatably mounted on the planet carrier via a planet pin, which is arranged at the end in bores in the side elements and connected to the side elements in a rotationally fixed manner. At least one of the holes in a side element can be designed as a blind hole in which one end of the planetary pin is arranged in a rotationally fixed manner.

Um die Lebensdauer des Planetengetriebes herabsetzende Relativbewegungen zwischen dem Planetenbolzen und den Seitenelementen zu vermeiden, kann radial zwischen Außenseiten des Planetenbolzens und Innenseiten der Bohrungen der Seitenelemente jeweils wenigstens eine Keilhülse eingepresst sein.In order to avoid relative movements between the planetary pin and the side elements that reduce the service life of the planetary gear, at least one wedge sleeve can be pressed in radially between the outer sides of the planetary pin and the inner sides of the bores of the side elements.

Eine axiale Länge des Planetenbolzens kann derart ausgeführt sein, dass die Enden der Planetenbolzen die Außenseiten der Seitenelemente in axialer Richtung jeweils überragen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, dass die Enden des Planetenbolzens jeweils mit einem Außengewinde ausgeführt sind, auf die Muttern aufschraubbar sind. Um die Wirkverbindung zwischen dem Planetenbolzen, den Keilhülsen und den Seitenelementen in axialer Richtung mit Druck beaufschlagen zu können, können die Außendurchmesser der Muttern größer als die Durchmesser der Bohrungen der Seitenelemente sein.An axial length of the planet pin can be designed in such a way that the ends of the planet pin each protrude beyond the outer sides of the side elements in the axial direction. In addition, there is the possibility that the ends of the planetary pin are each designed with an external thread onto which nuts can be screwed. In order to be able to apply pressure to the operative connection between the planetary pin, the wedge sleeves and the side elements in the axial direction, the outside diameter of the nuts can be larger than the diameter of the holes in the side elements.

Der Lastarm kann im Bereich der Bohrung des Seitenelementes, mit dem der Lastarm in Verbindung steht, eine sich in Umfangsrichtung und in axialer Richtung des Lastarms erstreckende Aussparung aufweisen. Dann ist die Mutter im Bereich des Endes des Planetenbolzens, dass die Außenseite des Seitenelementes überragt, das mit dem Lastarm verbunden ist, auf einfache Art und Weise montierbar.The load arm can have a recess extending in the circumferential direction and in the axial direction of the load arm in the region of the bore of the side element with which the load arm is connected. The nut can then be easily mounted in the area of the end of the planetary pin that projects beyond the outside of the side element that is connected to the load arm.

In Abhängigkeit der jeweils gewählten Konstruktion, über die der Planetenbolzen drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist, kann im Bereich des Lastarms eine vorgenannte Aussparung vorgesehen sein oder nicht. Dabei wird die Form und Größe der Aussparung jeweils in Abhängigkeit der gewählten Konstruktion vorgesehen, um eine möglichst einfache Montage zu gewährleisten und andererseits eine möglichst hohe Steifigkeit des Lastarms zu erhalten.Depending on the construction chosen in each case, via which the planet pin is connected to the planet carrier in a rotationally fixed manner, an aforementioned recess may or may not be provided in the area of the load arm. The shape and size of the recess is provided as a function of the selected construction in order to ensure the simplest possible assembly and, on the other hand, to obtain the highest possible rigidity of the load arm.

Nimmt der Durchmesser des Lastarms ausgehend vom Anbindungsbereich am Seitenelement zumindest abschnittsweise zu oder ab, ist der Lastarm mit geringem Aufwand an bestehende Bauräume angepasst ausführbar. Des Weiteren ist ein den Planetenträger gehäuseseitig abstützendes Lager, das beispielsweise ein Radiallager sein kann, mit möglichst geringem Durchmesser und damit kosten- und bauraumgünstig ausführbar.If the diameter of the load arm increases or decreases, at least in sections, starting from the connection area on the side element, the load arm can be designed to be adapted to existing installation spaces with little effort. Furthermore, a den Planet carrier supporting bearing on the housing side, which can be, for example, a radial bearing, with the smallest possible diameter and thus can be implemented in a cost-effective and space-saving manner.

Bei einer durch eine hohe Leistungsdichte gekennzeichneten und konstruktiv einfachen Ausführungsform des Planetengetriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst das Planetengetriebe genau einen Planetenträger, genau ein Sonnenrad und genau ein Hohlrad.In an embodiment of the planetary gear according to the present disclosure that is characterized by a high power density and is structurally simple, the planetary gear comprises precisely one planet carrier, precisely one sun gear and precisely one ring gear.

In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles können drei bis 18 Planetenräder, vorzugsweise 5 Planetenräder am Planetenträger drehbar gelagert sein.Depending on the particular application, three to 18 planet gears, preferably 5 planet gears, can be rotatably mounted on the planet carrier.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Gasturbinentriebwerk für ein Luftfahrzeug vorgeschlagen, das Folgendes umfasst:

einen Triebwerkskern, der eine Turbine, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst;
ein Gebläse, das stromaufwärts des Triebwerkskerns positioniert ist, wobei das Gebläse mehrere Gebläseschaufeln umfasst; und
ein Getriebe, das einen Eingang von der Kernwelle empfängt und Antrieb für das Gebläse zum Antreiben des Gebläses mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle abgibt, wobei das Getriebe als ein vorstehend näher beschriebenes Planetengetriebe ausgeführt ist.

According to a further aspect, a gas turbine engine for an aircraft is proposed, which comprises:

an engine core including a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor;
a fan positioned upstream of the engine core, the fan including a plurality of fan blades; and
a gearbox which receives an input from the core shaft and delivers drive for the fan for driving the fan at a lower speed than the core shaft, the gearbox being designed as a planetary gear set as described in more detail above.

Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern umfassen, der eine Turbine, einen Brennraum, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Gebläse (mit Gebläseschaufeln) umfassen, das stromaufwärts des Triebwerkskerns positioniert ist.As noted elsewhere herein, the present disclosure may relate to a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may include an engine core that includes a turbine, a combustion chamber, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (with fan blades) positioned upstream of the engine core.

Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Gebläse, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das einen Eingang von der Kernwelle empfängt und Antrieb für das Gebläse zum Antreiben des Gebläses mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle abgibt. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt von der Kernwelle, beispielsweise über eine Stirnwelle und/oder ein Stirnzahnrad, erfolgen. Die Kernwelle kann mit der Turbine und dem Verdichter starr verbunden sein, so dass sich die Turbine und der Verdichter mit derselben Drehzahl drehen (wobei sich das Gebläse mit einer niedrigeren Drehzahl dreht). Dabei kann das Getriebe als ein vorstehend näher beschriebenes Planetengetriebe ausgeführt sein.Arrangements of the present disclosure may be particularly, but not exclusively, advantageous for fans that are driven via a transmission. Accordingly, the gas turbine engine may include a transmission that receives an input from the core shaft and provides drive for the fan to drive the fan at a lower speed than the core shaft. The input for the transmission can take place directly from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and / or a spur gear. The core shaft may be rigidly connected to the turbine and the compressor so that the turbine and the compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed). The transmission can be designed as a planetary transmission described in more detail above.

Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige gewünschte Anzahl an Wellen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen, aufweisen. Lediglich beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Der Triebwerkskern kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle zu drehen.The gas turbine engine described and claimed herein can be of any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine can have any desired number of shafts connecting turbines and compressors, such as one, two, or three shafts. By way of example only, the turbine connected to the core shaft can be a first turbine, the compressor connected to the core shaft can be a first compressor, and the core shaft can be a first core shaft. The engine core may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, the second compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft.

Bei solch einer Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen allgemein ringförmigen Kanal).With such an arrangement, the second compressor can be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g., receive directly, e.g., via a generally annular channel).

Das Getriebe kann dahingehend angeordnet sein, von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, lediglich von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht der zweiten Kernwelle bei dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, von einer oder mehreren Wellen, beispielsweise der ersten und/oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel, angetrieben zu werden.The gearbox can be arranged to be driven by the core shaft configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. the first core shaft in the above example). For example, the transmission can be arranged to be driven only by the core shaft which is configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. only by the first core shaft and not the second core shaft in the above example) become. Alternatively, the transmission can be arranged to be driven by one or more shafts, for example the first and / or the second shaft in the above example.

Bei einem Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und beansprucht wird, kann ein Brennraum axial stromabwärts des Gebläses und des Verdichters (der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Brennraum direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) liegen, wenn ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang des Verdichters dem Einlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist. Der Brennraum kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.In a gas turbine engine as described and claimed herein, a combustion chamber may be provided axially downstream of the fan and compressor (s). For example, the combustion chamber can be located directly downstream of the second compressor (for example at its outlet) if a second compressor is provided. As a further example, the flow at the outlet of the compressor can be fed to the inlet of the second turbine if a second turbine is provided. The combustion chamber can be provided upstream of the turbine (s).

Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen, bei denen es sich um variable Statorschaufeln (dahingehend, dass ihr Anstellwinkel variabel sein kann) handeln kann. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) can comprise any number of stages, for example a plurality of stages. Each stage can include a series of rotor blades and a series of stator blades, which can be variable stator blades (in that their angle of attack can be variable). The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each turbine (for example the first turbine and the second turbine as described above) can comprise any number of stages, for example multiple stages. Each stage can include a number of rotor blades and a number of stator blades. The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Jede Gebläseschaufel kann mit einer radialen Spannweite definiert sein, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden von Gas überströmten Stelle oder an einer Position einer Spannbreite von 0 % zu einer Spitze an einer Position einer Spannbreite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann weniger als (oder in der Größenordnung von): 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 oder 0,25 liegen. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Diese Verhältnisse können allgemeinhin als das Nabe-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an dem vorderen Randteil (oder dem axial am weitesten vorne liegenden Rand) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Gebläseschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.Each fan blade may be defined with a radial span extending from a root (or hub) at a radially inward gas overflow location or at a 0% span position to a tip at a 100% span position. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip may be less than (or on the order of): 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 or 0.25. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits). These ratios can generally be referred to as the hub-to-tip ratio. The radius at the hub and the radius at the tip can both be measured at the leading edge portion (or axially most forward edge) of the blade. The hub-to-tip ratio, of course, relates to the portion of the fan blade overflowing with gas; H. the portion that is radially outside of any platform.

Der Radius des Gebläses kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Gebläseschaufel an ihrem vorderen Rand gemessen werden. Der Durchmesser des Gebläses (der einfach das Doppelte des Radius des Gebläses sein kann) kann größer als (oder in der Größenordnung von): 250 cm (etwa 100 Inch), 260 cm, 270 cm (etwa 105 Inch), 280 cm (etwa 110 Inch), 290 cm (etwa 115 Inch), 300 cm (etwa 120 Inch), 310 cm, 320 cm (etwa 125 Inch), 330 cm (etwa 130 Inch), 340 cm (etwa 135 Inch), 350 cm, 360 cm (etwa 140 Inch), 370 cm (etwa 145 Inch), 380 cm (etwa 150 Inch) oder 390 cm (etwa 155 Inch) sein (liegen). Der Gebläsedurchmesser kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The radius of the fan can be measured between the centerline of the engine and the tip of the fan blade at its leading edge. The diameter of the fan (which can be simply twice the radius of the fan) can be greater than (or on the order of): 250 cm (about 100 inches), 260 cm, 270 cm (about 105 inches), 280 cm (about 110 inches), 290 cm (about 115 inches), 300 cm (about 120 inches), 310 cm, 320 cm (about 125 inches), 330 cm (about 130 inches), 340 cm (about 135 inches), 350 cm, 360 cm (about 140 inches), 370 cm (about 145 inches), 380 cm (about 150 inches), or 390 cm (about 155 inches). The fan diameter can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits).

Die Drehzahl des Gebläses kann im Gebrauch variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Gebläse mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen weniger als 2500 U/min, beispielsweise weniger als 2300 U/min, betragen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann auch die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 250 cm bis 300 cm (beispielsweise 250 cm bis 280 cm) im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, beispielsweise im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min, liegen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 320 cm bis 380 cm in dem Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1400 U/min bis 1600 U/min, liegen.The speed of the fan can vary with use. In general, the speed is lower for fans with a larger diameter. By way of non-limiting example only, the speed of the fan under constant speed conditions may be less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm. Merely as a further non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 250 cm to 300 cm (for example 250 cm to 280 cm) in the range from 1700 rpm to 2500 rpm, for example in the range from 1800 rpm to 2300 rpm, for example in the range from 1900 rpm to 2100 rpm. Merely as a further non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 320 cm to 380 cm in the range from 1200 rpm to 2000 rpm, for example in the range from 1300 rpm min to 1800 rpm, for example in the range from 1400 rpm to 1600 rpm.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich das Gebläse (mit zugehörigen Gebläseschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Gebläseschaufel mit einer Geschwindigkeit U_Spitze bewegt. Die von den Gebläseschaufeln an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Gebläsespitzenbelastung kann als dH/U_Spitze ² definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über das Gebläse hinweg ist und U_Spitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Gebläsespitze, beispielsweise an dem vorderen Rand der Spitze, ist (die als Gebläsespitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Gebläsespitzenbelastung bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann mehr als (oder in der Größenordnung von): 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 betragen (liegen) (wobei alle Einheiten in diesem Abschnitt Jkg^-1K^-1/(ms^-1)² sind). Die Gebläsespitzenbelastung kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).When the gas turbine engine is in use, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move _{at a speed U tip.} The work done by the fan blades on the flow results in an increase in the enthalpy dH of the flow. _{A fan peak} load can be defined as dH / U ^{peak 2} , where dH is the enthalpy increase (e.g. the average 1-D enthalpy increase) across the fan and U _{peak is} the (translational) speed of the fan tip, e.g. at the front edge of the tip , (which can be defined as the fan tip radius at the front edge multiplied by the angular velocity). The fan peak load at constant speed conditions can be more than (or on the order of): 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38 , 0.39, or 0.4 (where all units in this section are Jkg ^-1 K ^-1 / (ms ^-1 ) ² ). The fan peak load can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (ie, the values can be upper or lower limits).

Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges gewünschtes Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Massendurchsatzes der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massendurchsatz der Strömung durch den Kern bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen definiert wird. Bei einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis mehr als (in der Größenordnung von): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5 oder 17 betragen (liegen). Das Bypassverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Triebwerkskerns befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und/oder ein Gebläsegehäuse definiert werden.Gas turbine engines in accordance with the present disclosure can have any desired bypass ratio, with the bypass ratio being the ratio of the mass flow rate the flow through the bypass channel is defined as the mass flow rate of the flow through the core at constant velocity conditions. In some arrangements, the bypass ratio can be more than (on the order of): 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5 , 16, 16.5, or 17. The bypass ratio can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (ie the values can form upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass duct can be located radially outside the engine core. The radially outer surface of the bypass duct can be defined by an engine nacelle and / or a fan housing.

Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Gebläses zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in den Brennraum) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und beansprucht wird, bei Konstantgeschwindigkeit mehr als (oder in der Größenordnung von): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 betragen (liegen). Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The total pressure ratio of a gas turbine engine described and claimed herein can be defined as the ratio of the back pressure upstream of the fan to the back pressure at the outlet of the super high pressure compressor (before the inlet to the combustion chamber). As a non-limiting example, the total pressure ratio of a gas turbine engine described and claimed herein at constant speed may be greater than (or on the order of): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 ). The total pressure ratio can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits).

Der spezifische Schub eines Gasturbinentriebwerks kann als der Nettoschub des Gasturbinentriebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk hindurch definiert werden. Bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann der spezifische Schub eines Triebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, weniger als (oder in der Größenordnung von): 110 Nkg^-1s, 105 Nkg^-1s, 100 Nkg^-1s, 95 Nkg^-1s, 90 Nkg^-1s, 85 Nkg^-1s oder 80 Nkg^-1s betragen (liegen). Der spezifische Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Gasturbinentriebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of a gas turbine engine can be defined as the net thrust of the gas turbine engine divided by the total mass flow through the engine. Under constant speed conditions, the specific thrust of an engine described and / or claimed here can be less than (or in the order of magnitude of): 110 Nkg ^-1 s, 105 Nkg ^-1 s, 100 Nkg ^-1 s, 95 Nkg ^-1 s, 90 Nkg ^-1 s, 85 Nkg ^-1 s or 80 Nkg ^-1 s. The specific thrust can lie in an inclusive range which is limited by two of the values in the preceding sentence (ie the values can form upper or lower limits). Such gas turbine engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.

Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und beansprucht wird, kann einen beliebigen gewünschten Höchstschub aufweisen. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, zur Erzeugung eines Höchstschubs von mindestens (oder in der Größenordnung von): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN, 450kN, 500kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Schub, auf den oben Bezug genommen wird, kann der Nettohöchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine as described and claimed herein can have any maximum thrust desired. As a non-limiting example, a gas turbine described and / or claimed herein can be used to generate a maximum thrust of at least (or on the order of): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN , 450kN, 500kN or 550kN. The maximum thrust can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). The thrust referred to above may be the maximum net thrust under standard atmospheric conditions at sea level plus 15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 degrees C) with a static engine.

Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann an dem Ausgang zum Brennraum, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die wiederum als eine Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann, gemessen werden. Bei Konstantgeschwindigkeit kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K oder 1650K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung von): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K oder 2000K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET kann beispielsweise bei einer Bedingung von hohem Schub, beispielsweise bei einer MTO-Bedingung (MTO - Maximum Take-Off thrust - maximaler Startschub), auftreten.In use, the temperature of the flow at the inlet of the high pressure turbine can be particularly high. This temperature, which can be referred to as TET, can be measured at the exit to the combustion chamber, for example immediately upstream of the first turbine blade, which in turn can be referred to as a nozzle guide vane. At constant speed, the TET can be at least (or on the order of): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K or 1650K. The TET at constant speed can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits). The maximum TET when the engine is in use can, for example, be at least (or on the order of): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K or 2000K. The maximum TET can be in an inclusive range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). The maximum TET can occur, for example, in a condition of high thrust, for example in an MTO condition (MTO - maximum take-off thrust - maximum take-off thrust).

Eine Gebläseschaufel und/oder ein Blattabschnitt einer Gebläseschaufel, die hier beschrieben wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Verbundstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundstoff und/oder einem Verbundstoff mit organischer Matrix, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Metall, wie z. B. einem auf Titan basierendem Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie z. B. einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material hergestellt werden. Die Gebläseschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Gebläseschaufel einen vorderen Schutzrand aufweisen, der unter Verwendung eines Materials hergestellt wird, das dem Aufschlagen (beispielsweise von Vögeln, Eis oder anderem Material) besser widerstehen kann als der Rest der Schaufel. Solch ein vorderer Rand kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Gebläseschaufel lediglich als ein Beispiel einen auf Kohlefaser oder Aluminium basierenden Körper (wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einem vorderen Rand aus Titan aufweisen.A fan blade and / or a blade portion of a fan blade described herein can be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and / or the blade can be made at least in part of a composite, for example a metal matrix composite and / or a composite with an organic matrix, such as e.g. B. carbon fiber. As another example, at least a portion of the fan blade and / or the blade can be at least in part made of a metal, such as metal. A titanium-based metal or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade can include at least two sections made using different materials. For example, the fan blade may have a front protective edge that is made using a material that is easier to hit (e.g., from birds, ice, or other material) can withstand than the rest of the shovel. Such a leading edge can be made using titanium or a titanium-based alloy, for example. Thus, by way of example only, the fan blade may have a carbon fiber or aluminum based body (such as an aluminum-lithium alloy) with a leading edge made of titanium.

Ein Gebläse, das hier beschrieben wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Gebläseschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Gebläseschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Gebläseschaufel eine Fixierungsvorrichtung umfassen, die mit einem entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) in Eingriff gelangen kann. Lediglich als ein Beispiel kann solch eine Fixierungsvorrichtung in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der zur Fixierung der Gebläseschaufel an der Nabe/Scheibe in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe eingesteckt und/oder damit in Eingriff gebracht werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Gebläseschaufeln integral mit einem mittleren Abschnitt ausgebildet sein. Solch eine Anordnung kann als eine Blisk oder ein Bling bezeichnet werden. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann zur Herstellung solch einer Blisk oder solch eines Bling verwendet werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und/oder mindestens ein Teil der Gebläseschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.A fan described herein may include a central portion from which the fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades can be attached to the central section in any desired manner. For example, each fan blade can include a fixation device that can engage a corresponding slot in the hub (or disc). Only as an example, such a fixing device can be in the form of a dovetail which can be inserted into a corresponding slot in the hub / disc and / or brought into engagement therewith in order to fix the fan blade to the hub / disc. As another example, the fan blades can be formed integrally with a central portion. Such an arrangement can be referred to as a blisk or a bling. Any suitable method can be used to manufacture such a blisk or bling. For example, at least a portion of the fan blades can be machined from a block and / or at least a portion of the fan blades can be welded, e.g. B. linear friction welding, can be attached to the hub / disc.

Die Gasturbinentriebwerke, die hier beschrieben und beansprucht werden, können oder können nicht mit einer VAN (Variable Area Nozzle - Düse mit variablem Querschnitt) versehen sein. Solch eine Düse mit variablem Querschnitt kann eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals im Gebrauch gestatten. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.The gas turbine engines described and claimed here may or may not be provided with a VAN (Variable Area Nozzle). Such a nozzle with a variable cross-section can allow the exit cross-section of the bypass channel to be varied in use. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.

Das Gebläse eines Gasturbinentriebwerkes, das hier beschrieben und beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Gebläseschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Gebläseschaufeln, aufweisen.The fan of a gas turbine engine described and claimed herein can have any desired number of fan blades, for example 16, 18, 20 or 22 fan blades.

Gemäß der hier erfolgenden Verwendung können Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs bedeuten, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und/oder das Gasturbinentriebwerk zwischen (hinsichtlich Zeit und/oder Entfernung) dem Ende des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs ausgesetzt wird bzw. werden.As used herein, constant speed conditions may mean constant speed conditions of an aircraft on which the gas turbine engine is mounted. Such constant speed conditions can conventionally be defined as the conditions during the middle part of the flight, for example the conditions to which the aircraft and / or gas turbine engine is exposed between (in terms of time and / or distance) the end of the climb and the start of the descent. become.

Lediglich als ein Beispiel kann die Vorwärtsgeschwindigkeit bei der Konstantgeschwindigkeitsbedingung bei einem beliebigen Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, beispielsweise 0,75 bis 0,85, beispielsweise 0,76 bis 0,84, beispielsweise 0,77 bis 0,83, beispielsweise 0,78 bis 0,82, beispielsweise 0,79 bis 0,81, beispielsweise in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder in dem Bereich von 0,8 bis 0,85 liegen. Eine beliebige Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann die Konstantfahrtbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantfahrtbedingungen außerhalb dieser Bereiche, beispielsweise unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.By way of example only, the forward speed under the constant speed condition may be at any point in the range of Mach 0.7 to 0.9, e.g. 0.75 to 0.85, e.g. 0.76 to 0.84, e.g. 0.77 to 0 .83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example in the order of Mach 0.8, in the order of Mach 0.85 or in the range from 0.8 to 0, 85 lie. Any speed within these ranges can be the constant travel condition. For some aircraft, the cruise control conditions may be outside of these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer Höhe, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß) beispielsweise im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, beispielsweise im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, beispielsweise im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, beispielsweise im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, beispielsweise im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, beispielsweise in der Größenordnung von 11.000 m, liegt, entsprechen. Die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer beliebigen gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.By way of example only, the constant velocity conditions may mean standard atmospheric conditions at an altitude that is in the range of 10,000 m to 15,000 m, for example in the range of 10,000 m to 12,000 m, for example in the range of 10,400 m to 11,600 m (about 38,000 feet), for example in Range from 10,500 m to 11,500 m, for example in the range from 10,600 m to 11,400 m, for example in the range from 10,700 m (about 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range from 10,800 m to 11,200 m, for example in the range from 10,900 m to 11,100 m, for example in the order of 11,000 m, correspond. The constant velocity conditions can correspond to standard atmospheric conditions at any given altitude in these areas.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Folgendem entsprechen: einer Vorwärts-Mach-Zahl von 0,8; einem Druck von 23.000 Pa und einer Temperatur von -55 Grad C.By way of example only, the constant speed conditions may correspond to: a forward Mach number of 0.8; a pressure of 23,000 Pa and a temperature of -55 degrees C.

So wie sie hier durchweg verwendet werden, können „Konstantgeschwindigkeit“ oder „Konstantgeschwindigkeitsbedingungen“ den aerodynamischen Auslegungspunkt bedeuten. Solch ein aerodynamischer Auslegungspunkt (oder ADP - Aerodynamic Design Point) kann den Bedingungen (darunter beispielsweise die Mach-Zahl, Umgebungsbedingungen und Schubanforderung), für die der Gebläsebetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen das Gebläse (oder das Gasturbinentriebwerk) konstruktionsgemäß den optimalen Wirkungsgrad aufweist, bedeuten.As they are used throughout here, “constant speed” or “constant speed conditions” can mean the aerodynamic design point. Such an aerodynamic design point (or ADP) may correspond to the conditions (including, for example, Mach number, environmental conditions, and thrust requirement) for which the blower is designed to operate. This can mean, for example, the conditions under which the fan (or the gas turbine engine) has the optimum efficiency according to its design.

Im Gebrauch kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und beansprucht wird, bei den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen, die hier an anderer Stelle definiert werden, betrieben werden. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können von den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen (beispielsweise den Bedingungen während des mittleren Teils des Fluges) eines Luftfahrzeugs, an dem mindestens ein (beispielsweise 2 oder 4) Gasturbinentriebwerk zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.In use, a gas turbine engine described and claimed herein can be operated at the constant speed conditions defined elsewhere herein. Such constant speed conditions may be determined by the constant speed conditions (e.g., the conditions during the middle part of flight) of an aircraft to which at least one (e.g. 2 or 4) gas turbine engine may be attached to provide thrust.

Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und/oder mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.It will be understood by those skilled in the art that a feature or parameter described in relation to any of the above aspects can be applied to any other aspect, provided that they are not mutually exclusive. Furthermore, any feature or parameter described here can be applied to any aspect and / or combined with any other feature or parameter described here, insofar as they are compatible not mutually exclusive.

Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren beschrieben; in den Figuren zeigen:

1 eine Längsschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks;
2 eine vergrößerte Teillängsschnittansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks;
3 eine Alleindarstellung eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk;
4 eine Teillängsschnittansicht eines weiteren Planetengetriebes für ein Gasturbinentriebwerk; und
5 eine dreidimensionale Teillängsschnittansicht eines weiteren Planetengetriebes für ein Gasturbinentriebwerk.

Embodiments will now be described by way of example with reference to the figures; in the figures show:

1 a longitudinal sectional view of a gas turbine engine;
2 an enlarged partial longitudinal sectional view of an upstream portion of a gas turbine engine;
3 a single illustration of a transmission for a gas turbine engine;
4th a partial longitudinal sectional view of another planetary gear for a gas turbine engine; and
5 a three-dimensional partial longitudinal sectional view of another planetary gear for a gas turbine engine.

1 stellt ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9 dar. Das Triebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und ein Schubgebläse 23, das zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypassluftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. Der Triebwerkskern 11 umfasst in Axialströmungsreihenfolge einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernschubdüse 20. Eine Triebwerksgondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypasskanal 22 und eine Bypassschubdüse 18. Der Bypassluftstrom B strömt durch den Bypasskanal 22. Das Gebläse 23 ist über eine Welle 26 und ein Epizykloidengetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird durch diese angetrieben. Dabei wird die Welle 26 auch als Kernwelle bezeichnet. 1 represents a gas turbine engine 10 with a main axis of rotation 9 represent. The engine 10 includes an air inlet 12th and a thrust fan 23 that creates two air streams: a core air stream A. and a bypass air flow B. . The gas turbine engine 10 includes a core 11 that is the core airflow A. records. The engine core 11 includes, in axial flow order, a low pressure compressor 14th , a high pressure compressor 15th , an incinerator 16 , a high pressure turbine 17th , a low pressure turbine 19th and a core thrust nozzle 20th . An engine nacelle 21 surrounds the gas turbine engine 10 and defines a bypass channel 22nd and a bypass thrust nozzle 18th . The bypass airflow B. flows through the bypass channel 22nd . The blower 23 is about a wave 26th and an epicycloidal gear 30th on the low pressure turbine 19th attached and is driven by this. Thereby the wave 26th also known as the core wave.

Im Gebrauch wird der Kernluftstrom A durch den Niederdruckverdichter 14 beschleunigt und verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo eine weitere Verdichtung erfolgt. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgestoßene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff vermischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte breiten sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie zur Bereitstellung einer gewissen Schubkraft durch die Düse 20 ausgestoßen werden. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 durch eine geeignete Verbindungswelle 27 an, die auch als Kernwelle bezeichnet wird. Das Gebläse 23 stellt allgemein den Hauptteil der Schubkraft bereit. Das Epizykloidengetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.In use, the core airflow becomes A. by the low pressure compressor 14th accelerated and compressed and in the high pressure compressor 15th where further compression takes place. The one from the high pressure compressor 15th compressed air is discharged into the incinerator 16 where it is mixed with fuel and the mixture is burned. The resulting hot products of combustion then propagate through the high pressure and low pressure turbines 17th , 19th from and thereby drive them before they are used to provide a certain thrust through the nozzle 20th be expelled. The high pressure turbine 17th drives the high pressure compressor 15th by means of a suitable connecting shaft 27 which is also known as the core wave. The blower 23 generally provides the majority of the thrust. The epicycloidal gear 30th is a reduction gear.

Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebegebläse-Gasturbinentriebwerk 10 wird in 2 gezeigt. Die Niederdruckturbine 19 (siehe 1) treibt die Welle 26 an, die mit einem Sonnenrad 28 der Epizykloidengetriebeanordnung 30 gekoppelt ist. Mehrere Planetenräder 32, die durch einen Planetenträger 34 miteinander gekoppelt sind, befinden sich von dem Sonnenrad 28 radial außen und kämmen damit und sind jeweils drehbar auf drehfest mit dem Planetenträger 34 verbundenen Trägerelementen bzw. Planetenbolzen 29 angeordnet. Der Planetenträger 34 beschränkt die Planetenräder 32 darauf, synchron um das Sonnenrad 28 zu kreisen, während er ermöglicht, dass sich jedes Planetenrad 32 auf den Trägerelementen 29 um seine eigene Achse drehen kann. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Gebläse 23 dahingehend gekoppelt, seine Drehung um die Triebwerksachse 9 anzutreiben. Ein Außenrad oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist, befindet sich von den Planetenrädern 32 radial außen und kämmt damit.An exemplary arrangement for a geared blower gas turbine engine 10 is in 2 shown. The low pressure turbine 19th (please refer 1 ) drives the wave 26th at that with a sun gear 28 the epicycloidal gear assembly 30th is coupled. Several planet gears 32 by a planet carrier 34 are coupled to each other, are located by the sun gear 28 radially on the outside and mesh with it and are each rotatable on the planet carrier 34 connected carrier elements or planet bolts 29 arranged. The planet carrier 34 limits the planet gears 32 on it, in sync with the sun gear 28 to orbit while allowing each planetary gear to move 32 on the support elements 29 can rotate around its own axis. The planet carrier 34 is about linkage 36 with the blower 23 coupled to the effect of its rotation around the engine axis 9 to drive. An outer gear or ring gear 38 that is about linkage 40 with a stationary support structure 24 is coupled, is located by the planet gears 32 radially outside and combs with it.

Es wird angemerkt, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, so wie sie hier verwendet werden, so aufgefasst werden können, dass sie die Turbinenstufe mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufe mit dem niedrigsten Druck (d. h. dass sie nicht das Gebläse 23 umfassen) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufe, die durch die Verbindungswelle 26 mit der niedrigsten Drehzahl in dem Triebwerk (d. h. dass sie nicht die Getriebeausgangswelle, die das Gebläse 23 antreibt, umfasst) miteinander verbunden sind, bedeuten. In einigen Schriften können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hier Bezug genommen wird, alternativ dazu als die „Mitteldruckturbine“ und „Mitteldruckverdichter“ bekannt sein. Bei der Verwendung derartiger alternativer Nomenklatur kann das Gebläse 23 als eine erste Verdichtungsstufe oder Verdichtungsstufe mit dem niedrigsten Druck bezeichnet werden.It is noted that the terms “low pressure turbine” and “low pressure compressor”, as used here, can be understood to mean the lowest pressure turbine stage and the lowest pressure compressor stage (i.e. not the fan 23 include) and / or the turbine and compressor stage through the connecting shaft 26th with the lowest speed in the engine (meaning that it is not the gearbox output shaft that controls the fan 23 drives, includes) are interconnected, mean. In some writings, the "low-pressure turbine" and the "low-pressure compressor" referred to here can alternatively be referred to as the " Medium pressure turbine "and" medium pressure compressor "be known. Using such alternative nomenclature, the fan 23 may be referred to as a first compression stage or the lowest pressure compression stage.

Das Epizykloidengetriebe 30 wird in 3 beispielhaft genauer gezeigt. Das Sonnenrad 28, die Planetenräder 32 und das Hohlrad 38 umfassen jeweils Zähne um ihre Peripherie zum Kämmen mit den anderen Zahnrädern. Jedoch werden der Übersichtlichkeit halber lediglich beispielhafte Abschnitte der Zähne in 3 dargestellt. Obgleich vier Planetenräder 32 dargestellt werden, liegt für den Fachmann auf der Hand, dass innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung mehr oder weniger Planetenräder 32 vorgesehen sein können. Praktische Anwendungen eines Epizykloidengetriebes 30 umfassen allgemein mindestens drei Planetenräder 32.The epicycloidal gear 30th is in 3 shown in more detail as an example. The sun gear 28 who have favourited planet gears 32 and the ring gear 38 each include teeth around their periphery for meshing with the other gears. However, for the sake of clarity, only exemplary sections of the teeth are shown in FIG 3 shown. Although four planet gears 32 are shown, it is obvious to those skilled in the art that more or fewer planetary gears are within the scope of the claimed invention 32 can be provided. Practical applications of an epicycloidal gear 30th generally include at least three planetary gears 32 .

Das in 2 und 3 beispielhaft dargestellte Epizykloidengetriebe 30 ist ein Planetengetriebe, bei dem der Planetenträger 34 über Gestänge 36 mit einer Ausgangswelle gekoppelt ist, wobei das Hohlrad 38 festgelegt ist. Jedoch kann eine beliebige andere geeignete Art von Epizykloidengetriebe 30 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel kann das Epizykloidengetriebe 30 eine Sternanordnung sein, bei der der Planetenträger 34 festgelegt gehalten wird, wobei gestattet wird, dass sich das Hohlrad (oder Außenrad) 38 dreht. Bei solch einer Anordnung wird das Gebläse 23 von dem Hohlrad 38 angetrieben. Als ein weiteres alternatives Beispiel kann das Getriebe 30 ein Differenzialgetriebe sein, bei dem gestattet wird, dass sich sowohl das Hohlrad 38 als auch der Planetenträger 34 drehen.This in 2 and 3 epicycloidal gears shown by way of example 30th is a planetary gear in which the planet carrier 34 via linkage 36 is coupled to an output shaft, the ring gear 38 is fixed. However, any other suitable type of epicycloidal gearing can be used 30th be used. As another example, the epicycloidal gear 30th be a star arrangement in which the planet carrier 34 is held fixed, allowing the ring gear (or outer gear) 38 to rotate. With such an arrangement, the fan 23 from the ring gear 38 driven. As another alternative example, the transmission 30th be a differential gear that allows both the ring gear 38 as well as the planet carrier 34 rotate.

Es versteht sich, dass die in 2 und 3 gezeigte Anordnung lediglich beispielhaft ist und verschiedene Alternativen in dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung liegen. Lediglich beispielhaft kann eine beliebige geeignete Anordnung zur Positionierung des Getriebes 30 in dem Triebwerk 10 und/oder zur Verbindung des Getriebes 30 mit dem Triebwerk 10 verwendet werden. Als ein weiteres Beispiel können die Verbindungen (z. B. die Gestänge 36, 40 in dem Beispiel von 2) zwischen dem Getriebe 30 und anderen Teilen des Triebwerks 10 (wie z. B. der Eingangswelle 26, der Ausgangswelle und der festgelegten Struktur 24) einen gewissen Grad an Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Als ein weiteres Beispiel kann eine beliebige geeignete Anordnung der Lager zwischen rotierenden und stationären Teilen des Triebwerks (beispielsweise zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle des Getriebes und den festgelegten Strukturen, wie z. B. dem Getriebegehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von 2 beschränkt. Beispielsweise ist für den Fachmann ohne weiteres erkenntlich, dass sich die Anordnung von Ausgang und Stützgestängen und Lagerpositionierungen bei einer Sternanordnung (oben beschrieben) des Getriebes 30 in der Regel von jenen, die beispielhaft in 2 gezeigt werden, unterscheiden würden.It goes without saying that the in 2 and 3 The arrangement shown is exemplary only and various alternatives are within the scope of the present disclosure. Any suitable arrangement for positioning the transmission can be used merely as an example 30th in the engine 10 and / or to connect the transmission 30th with the engine 10 be used. As another example, the connections (e.g. the linkages 36 , 40 in the example of 2 ) between the gearbox 30th and other parts of the engine 10 (such as the input shaft 26th , the output shaft and the established structure 24 ) have some degree of rigidity or flexibility. As another example, any suitable arrangement of the bearings between rotating and stationary parts of the engine (e.g., between the input and output shafts of the transmission and the fixed structures such as the transmission housing) can be used and the disclosure is not to the exemplary arrangement of 2 limited. For example, it is readily apparent to a person skilled in the art that the arrangement of the output and the support rods and bearing positions in a star arrangement (described above) of the transmission 30th usually by those who exemplified in 2 would differ.

Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder planetenartig), Stützstrukturen, Eingangs- und Ausgangswellenanordnung und Lagerpositionierungen aus.Accordingly, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gear types (e.g., star or planetary), support structures, input and output shaft arrangements, and bearing positions.

Optional kann das Getriebe Neben- und/oder alternative Komponenten (z. B. den Mitteldruckverdichter und/oder einen Nachverdichter) antreiben.Optionally, the transmission can drive secondary and / or alternative components (e.g. the medium-pressure compressor and / or a booster).

Andere Gasturbinentriebwerke, bei denen die vorliegende Offenbarung Anwendung finden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können derartige Triebwerke eine alternative Anzahl an Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl an Verbindungswellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine Teilungsstromdüse 20, 22 auf, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypasskanal 22 seine eigene Düse aufweist, die von der Triebwerkskerndüse 20 separat und davon radial außen ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend und ein beliebiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke zutreffen, bei denen der Strom durch den Bypasskanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts) einer einzigen Düse, die als eine Mischstromdüse bezeichnet werden kann, vermischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (ob Misch- oder Teilungsstrom) kann oder können einen festgelegten oder variablen Bereich aufweisen. Obgleich sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbogebläsetriebwerk bezieht, kann die Offenbarung beispielsweise bei einer beliebigen Art von Gasturbinentriebwerk, wie z. B. bei einem Open-Rotor- (bei dem die Gebläsestufe nicht von einer Triebwerksgondel umgeben wird) oder einem Turboprop-Triebwerk, angewendet werden.Other gas turbine engines to which the present disclosure may find application may have alternative configurations. For example, such engines can have an alternative number of compressors and / or turbines and / or an alternative number of connecting shafts. As another example, the 1 The gas turbine engine shown has a split flow nozzle 20th , 22nd on, which means that the flow through the bypass duct 22nd has its own nozzle, that of the engine core nozzle 20th is separate and radially outward from it. However, this is not limiting and any aspect of the present disclosure may also apply to engines in which the flow is through the bypass duct 22nd and the current through the core 11 mixed or combined in front of (or upstream) a single nozzle which may be referred to as a mixed flow nozzle. One or both nozzles (whether mixed or split flow) can or can have a fixed or variable range. For example, while the example described relates to a turbo fan engine, the disclosure may be applied to any type of gas turbine engine such as a gas turbine engine. B. in an open rotor (in which the fan stage is not surrounded by an engine nacelle) or a turboprop engine.

Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und Komponenten davon wird bzw. werden durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die auf die Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Ansicht in 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung verlaufen senkrecht zueinander.The geometry of the gas turbine engine 10 and components thereof is or are defined by a conventional axis system that has an axial direction (that of the axis of rotation 9 aligned), a radial direction (in the direction from bottom to top in 1 ) and a circumferential direction (perpendicular to the view in 1 ) includes. The axial, radial and circumferential directions are perpendicular to one another.

4 und 5 zeigen jeweils eine Teillängsschnittansicht eines Planetengetriebes 304 und 305, deren grundsätzlicher Aufbau jeweils dem Aufbau des Planetengetriebes 30 entspricht. Deshalb werden in der Beschreibung und in der Zeichnung für bau- und funktionsgleiche Bauteile der Planetengetriebe 3, 304 und 305 jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. Für den Fall, dass die bau- und funktionsgleichen Bauteile der Planetengetriebe 3, 304 und 305 wesentliche Unterschiede zueinander aufweisen, wird in der nachfolgenden Beschreibung darauf hingewiesen. 4th and 5 each show a partial longitudinal sectional view of a planetary gear 304 and 305 , the basic structure of which corresponds to the structure of the planetary gear 30th corresponds to. Therefore The same reference numerals are used in the description and in the drawing for components of the planetary gears 3, 304 and 305 that are identical in construction and function. In the event that the structurally and functionally identical components of the planetary gears 3, 304 and 305 differ significantly from one another, this is pointed out in the following description.

Der Planetenträger 34 ist als ein einstückiges Schmiedeteil ausgeführt und weist zwei scheibenartige Seitenelemente 24, 25 auf. Die Seitenelemente 24, 25 sind in axialer Richtung X des Planetengetriebes 30 zueinander beabstandet und über Stege 31 miteinander fest verbunden. Zwischen den Seitenelementen 24 und 25 sind die Planetenräder 32 vorgesehen, die gegenüber den Seitenelementen 24, 25 drehbar am Planetenträger 34 gelagert sind und in 4 nicht näher gezeigt sind.The planet carrier 34 is designed as a one-piece forged part and has two disc-like side elements 24 , 25th on. The side elements 24 , 25th are in the axial direction X of the planetary gear 30th spaced from each other and via webs 31 firmly connected to each other. Between the page elements 24 and 25th are the planet gears 32 provided opposite the side elements 24 , 25th rotatable on the planet carrier 34 are stored and in 4th are not shown in detail.

Der Planetenträger 34 weist im Bereich des Seitenelementes 24 einen Lastarm 33 auf, der sich auf einer den Planetenrädern 32 abgewandten Außenseite 35 des Seitenelementes 24 in axialer Richtung X vom Seitenelement 24 weg erstreckt und im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt ist.The planet carrier 34 points in the area of the side element 24 a load arm 33 on, which is on one of the planet gears 32 facing away from the outside 35 of the page element 24 in the axial direction X from the side element 24 extends away and is designed to be essentially rotationally symmetrical.

Ein Radius R37 eines Anbindungsbereiches 37 des Lastarms 33 am Seitenelement 24 weist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles Werte zwischen dem 0,9-fachen und dem 1,1-fachen des radialen Abstandes R39 zwischen Rotationsachsen 39 der Planetenräder 32 und der Rotationsachse bzw. der Hauptdrehachse 9 des Planetengetriebes 30 auf. Der Radius R37 ist bei den in der Zeichnung gezeigten Planetengetrieben 30, 304 und 305 jeweils etwas kleiner als der radiale Abstand R39.One radius R37 a connection area 37 of the load arm 33 on the side element 24 Depending on the application, has values between 0.9 and 1.1 times the radial distance R39 between axes of rotation 39 of the planetary gears 32 and the axis of rotation or the main axis of rotation 9 of the planetary gear 30th on. The radius R37 is in the planetary gears shown in the drawing 30th , 304 and 305 each slightly smaller than the radial distance R39 .

Die Planetenräder 32 sind jeweils über einen Planetenbolzen 29 drehbar am Planetenträger 34 gelagert, die jeweils endseitig in Bohrungen 42, 43 der Seitenelemente 24, 25 angeordnet und drehfest mit den Seitenelementen 24, 25 verbunden sind. Dabei stehen die Planetenbolzen 29 jeweils über Presspassungen drehfest mit den Seitenelementen 24 und 25 in Wirkverbindung. Die Bohrung 42 des Seitenelementes 24 des Planetengetriebes 304 ist als Sacklochbohrung ausgeführt, in der das eine Ende 50 des Planetenbolzens 29 drehfest anordnet ist. Die Bohrung 43 des Seitenelementes 25 des Planetengetriebes 304 ist als Durchgangsbohrung ausgebildet, durch die der Planetenbolzen 29 in die in 4 gezeigte Montageposition bringbar ist und in der der Planetenbolzen 29 ebenfalls drehfest mit dem Planetenträger 34 verbunden ist.The planet gears 32 are each over a planet bolt 29 rotatable on the planet carrier 34 stored, each end in holes 42 , 43 of the page elements 24 , 25th arranged and non-rotatably with the side elements 24 , 25th are connected. The planet bolts are in place 29 each non-rotatably with the side elements via press fits 24 and 25th in operative connection. The hole 42 of the page element 24 of the planetary gear 304 is designed as a blind hole in which one end 50 of the planet bolt 29 is rotatably arranged. The hole 43 of the page element 25th of the planetary gear 304 is designed as a through hole through which the planetary pin 29 in the in 4th Mounting position shown can be brought and in which the planetary pin 29 also rotatably with the planet carrier 34 connected is.

Um eine möglichst sichere drehfeste Verbindung zwischen den Planetenbolzen 29 und den Seitenelementen 24 und 25 herstellen zu können, können in der in 5 dargestellten Art und Weise Keilhülsen 44, 45 zwischen Außenseiten 46, 47 der Planetenbolzen 29 und Innenseiten 48, 49 der Bohrungen 42, 43 eingepresst sein, mittels welchen entsprechend hohe Haltekräfte erzeugbar sind.To ensure that the connection between the planetary pins is as secure as possible and non-rotating 29 and the page elements 24 and 25th can be made in the in 5 illustrated manner wedge sleeves 44 , 45 between outsides 46 , 47 the planet bolt 29 and insides 48 , 49 of the holes 42 , 43 be pressed in, by means of which correspondingly high holding forces can be generated.

Darüber hinaus kann hierfür jeweils eine axiale Länge der Planetenbolzen 29 wie bei dem Planetengetriebe 305 derart vorgesehen sein, dass Enden 50, 51 der Planetenbolzen 29 die Außenseiten 35, 52 der Seitenelemente 24, 25 in axialer Richtung X jeweils überragen. Dabei sind die Enden 50, 51 der Planetenbolzen 29 des Planetengetriebes 305 jeweils mit einem Außengewinde 53, 54 ausgeführt, auf die Muttern 55, 56 aufgeschraubt sind. Außendurchmesser der Muttern 55, 56 sind größer als die Durchmesser der Bohrungen 42, 43 der Seitenelemente 24, 25. Bei entsprechendem Anzugmoment der Muttern 55, 56 ist den Wirkverbindungen zwischen den Planetenbolzen 29, den Keilhülsen 44, 45 und den Seitenelementen 24, 25 jeweils eine axiale Druckkraft aufprägbar, mit der ein Lösen der Pressverbindung zwischen den Planetenbolzen 29 und dem Planetenträger 34 sicher vermeidbar ist.In addition, an axial length of the planetary pin can be used for this purpose 29 as with the planetary gear 305 be provided so that ends 50 , 51 the planet bolt 29 the outsides 35 , 52 of the page elements 24 , 25th in the axial direction X each tower above. Here are the ends 50 , 51 the planet bolt 29 of the planetary gear 305 each with an external thread 53 , 54 running on the nuts 55 , 56 are screwed on. Outside diameter of the nuts 55 , 56 are larger than the diameter of the holes 42 , 43 of the page elements 24 , 25th . With the corresponding tightening torque of the nuts 55 , 56 is the operative connections between the planetary bolts 29 , the wedge sleeves 44 , 45 and the page elements 24 , 25th an axial compressive force can be applied in each case, with which the press connection between the planetary pins is released 29 and the planet carrier 34 can be safely avoided.

Damit die Muttern 55 jeweils auf die Enden 50 der Planetenbolzen 29 montiert werden können, weist der Lastarm 33 des Planetengetriebes 305 jeweils im Bereich der Bohrungen 42 des Seitenelementes 24 sich in Umfangsrichtung U des Lastarms 33 und in axialer Richtung X des Lastarms 33 erstreckende Aussparungen 57 auf.So that the nuts 55 each on the ends 50 the planet bolt 29 can be mounted, the load arm 33 of the planetary gear 305 each in the area of the bores 42 of the page element 24 in the circumferential direction U of the load arm 33 and in the axial direction X of the load arm 33 extending recesses 57 on.

Im Unterschied hierzu weist der Lastarm 33 des Planetengetriebes 304 keine den Aussparungen 57 des Lastarms 33 des Planetengetriebes 305 entsprechende Ausnehmungen auf.In contrast to this, the load arm 33 of the planetary gear 304 none of the recesses 57 of the load arm 33 of the planetary gear 305 corresponding recesses.

Bei dem Planetengetriebe 304 sind die Bohrungen 42 des Seitenelementes 24 jeweils als Sacklochbohrungen ausgeführt, in die die Enden 50 der Planetenbolzen 31 jeweils eingreifen. Des Weiteren ist das Planetengetriebe 304 auch ohne die Keilhülsen 44, 45 sowie die Muttern 55, 56 ausgebildet. Damit ist das Planetengetriebe 304 konstruktiv einfacher ausgeführt als das Planetengetriebe 305, über das höhere Drehmomente übertragbar sind als über das Planetengetriebe 304.With the planetary gear 304 are the holes 42 of the page element 24 each designed as a blind hole into which the ends 50 the planet bolt 31 intervene in each case. Furthermore is the planetary gear 304 even without the wedge sleeves 44 , 45 as well as the nuts 55 , 56 educated. So that is the planetary gear 304 structurally simpler than the planetary gear 305 , via which higher torques can be transmitted than via the planetary gear 304 .

Der Lastarm 33 des Planetengetriebes 304 ist im Bereich einer Außenseite 58 mit einem Keilwellenprofil 59 ausgeführt, in das ein Keilwellenprofil 61 des Gestänges 36 eingreift. Im Unterscheid hierzu ist das Keilwellenprofil 59 des Lastarms 33 des Planetengetriebes 305 an einer Innenseite 60 des Lastarms 33 vorgesehen.The load arm 33 of the planetary gear 304 is in the area of an outside 58 with a spline 59 executed, in which a spline 61 of the linkage 36 intervenes. The difference is the spline shaft profile 59 of the load arm 33 of the planetary gear 305 on an inside 60 of the load arm 33 intended.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

99: HauptdrehachseMain axis of rotation
1010: GasturbinentriebwerkGas turbine engine
1111: Kerncore
1212th: LufteinlassAir inlet
1414th: NiederdruckverdichterLow pressure compressor
1515th: HochdruckverdichterHigh pressure compressor
1616: VerbrennungseinrichtungIncinerator
1717th: HochdruckturbineHigh pressure turbine
1818th: BypassschubdüseBypass thrust nozzle
1919th: NiederdruckturbineLow pressure turbine
2020th: KernschubdüseCore thruster
2121: TriebwerksgondelEngine nacelle
2222nd: BypasskanalBypass duct
2323: SchubgebläseThrust fan
24, 2524, 25: SeitenelementSide element
2626th: Wellewave
2727: VerbindungswelleConnecting shaft
2828: SonnenradSun gear
2929: PlanetenbolzenPlanet bolt
30, 304, 30530, 304, 305: Getriebe, PlanetengetriebeGears, planetary gears
3131: Stegweb
3232: PlanetenradPlanetary gear
3333: LastarmLoad arm
3434: PlanetenträgerPlanet carrier
3535: Außenseite des Seitenelementes 24Outside of the side member 24
3636: GestängeLinkage
3737: Anbindungsbereich des LastarmesConnection area of the load arm
3838: HohlradRing gear
3939: Rotationsachse des PlanetenradesAxis of rotation of the planetary gear
4040: GestängeLinkage
4242: Bohrung des Seitenelementes 24Hole in the side element 24
4343: Bohrung des Seitenelementes 25Hole of the side element 25
44,4544.45: KeilhülseWedge sleeve
46, 4746, 47: Außenseite PlanetenbolzenOutside planetary bolt
48, 4948, 49: Innenseite der Bohrung des Seitenelementes 24 bzw. 25Inside of the bore of the side element 24 or 25
50, 5150, 51: Ende des PlanetenbolzensEnd of the planet bolt
5252: Außenseite des Seitenelementes 25 Outside of the side element 25th
53, 5453, 54: Außengewinde des Endes des PlanetenbolzensExternal thread of the end of the planetary bolt
55, 5655, 56: Muttermother
5757: Aussparung des LastarmsRecess of the load arm
5858: Außenseite des LastarmsOutside of the lift arm
5959: Keilwellenprofil des LastarmsLoad arm splines
6060: Innenseite des LastarmsInside of the lift arm
6161: Keilwellenprofil des Gestänges 36 Linkage spline 36
AA.: KernluftstromCore airflow
BB.: BypassluftstromBypass airflow
R37R37: Radius des AnbindungsbereichesRadius of the connection area
R39R39: radialer Abstandradial distance
UU: UmfangsrichtungCircumferential direction
XX: axiale Richtungaxial direction

Claims

Planetary gear (30; 304; 305) with at least one planet carrier (34) with at least two disk-like side elements (24, 25) which are spaced apart in the axial direction (X) and are firmly connected to one another via webs (31), with between the side elements (24, 25) at least one planet gear (32) is provided which is rotatably mounted on the planet carrier (34) with respect to the side elements (24, 25), and with at least one sun gear (28) and in engagement with the planet gear (32) / or ring gear (38), wherein the planet carrier (34) in the area of one of the side elements (24) has at least one rotationally symmetrical load arm (33) which is located on the outer side (35) of the side element (24) facing away from the planet gear (32) axial direction (X), and where a radius (R37) of a connection area (37) of the load arm (33) on the side element (24) values between 0.9 times and 1.1 times the radial distance (R39) between the axis of rotation (39) of the planetary gear (32) and the axis of rotation (9) of the planet carrier (34).

Planetary gear according to Claim 1 , characterized in that the radius (R37) of the connection area (37) of the load arm (33) on the side element (24) values between 0.95 times and 1.05 times the radial distance (R39) between the axis of rotation ( 39) of the planet gear (32) and the axis of rotation (9) of the planet carrier (34).

Planetary gear according to Claim 1 or 2 , characterized in that the radius (R37) of the connection area (37) of the load arm (33) on the side element (24) is equal to the radial distance (R39) between the axis of rotation (39) of the planetary gear (32) and the axis of rotation (9) of the Planet carrier (34) is.

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the planet carrier (34) is made in one piece.

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the side elements (24, 25) and the webs (31) are welded to one another.

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that at least one side element (24 or 25) and at least one web (31) are made in one piece and this web (31) is welded to the further side element (25 or 24).

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the planet gear (32) is rotatably mounted on the planet carrier (34) via a planet pin (29) which is arranged at the end in bores (42, 43) of the side elements (24, 25) and rotatably connected to the side elements (24 , 25) is connected.

Planetary gear according to Claim 7 , characterized in that at least one wedge sleeve (44, 45) is pressed in radially between the outer sides (45, 46) of the planetary pin (29) and the inner sides (48, 49) of the bores (42, 43) of the side elements (24, 25) .

Planetary gear according to Claim 7 or 8th , characterized in that an axial length of the planet pin (29) is designed such that the ends (50, 51) of the planet pin (29) the outer sides (35, 52) of the side elements (24, 25) in the axial direction (X) protrude, the ends (50, 51 of the planetary pin (29) each being designed with an external thread (53, 54) onto which nuts (55, 56) can be screwed, the outer diameter of which is greater than the diameter of the bores (42, 43 ) of the side elements and via which the operative connections between the planetary pin (29), the wedge sleeves (44, 45) and the side elements (24, 25) can be subjected to an axial force.

Planetary gear according to one of the Claims 7 to 9 , characterized in that the load arm (33) in the area of the bore (42) of the side element (24) with which the load arm (33) is connected, one in the circumferential direction (U) and in the axial direction (X) of the load arm (33) has extending recess (57).

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the diameter of the load arm (33), starting from the connection area (37) on the side element (24), increases or decreases at least in sections.

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that exactly one planet carrier (34), exactly one sun gear (28) and exactly one ring gear (38) are provided.

Planetary gear according to one of the Claims 1 to 12th , characterized in that three to 18 planet gears (32), preferably five planet gears (32) are rotatably mounted on the planet carrier (34).

A gas turbine engine (10) for an aircraft, comprising: a core (11) comprising a turbine (19), a compressor (14) and a shaft (26) connecting the turbine (19) to the compressor (14); a fan (23) positioned upstream of the engine core (11), the fan including a plurality of fan blades; and a transmission (30) which receives an input from the core shaft (26) and provides drive for the fan (23) for driving the fan (23) at a lower speed than the shaft (26), the transmission (30) as a planetary gear according to one of the Claims 1 to 13th is executed.

Gas turbine engine after Claim 14 characterized in that the turbine is a first turbine (19), the compressor is a first compressor (14), and the core shaft is a first shaft (26); the engine core (11) further comprises a second turbine (17), a second compressor (15) and a second shaft (27) connecting the second turbine to the second compressor; and the second turbine (17), the second compressor (15) and the second shaft (27) are arranged to rotate at a higher speed than the first shaft (26).