DE102019219474A1 - Motor with freewheel mechanism - Google Patents
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Abstract
Die vorgeschlagene Lösung betriff ein Triebwerk (10) für ein Luftfahrzeug, mit- einem Kerntriebwerk (11), das eine Hochdruckturbine (17), eine Nieder- oder Mitteldruckturbine (19) und einen Verdichter (15) sowie eine erste die Hochdruckturbine (17) mit dem Verdichter (15) verbindende Welle (27) umfasst,- einem mehrere Fanschaufeln aufweisenden, drehbaren Fan (23), der stromaufwärts des Kerntriebwerks (11) angeordnet ist, und- einem Getriebe (30), über das eine zweite, mit der Nieder- oder Mitteldruckturbine (19) verbundene Welle (26) mit dem Fan (23) gekoppelt ist, um im Betrieb des Triebwerks (10) eine Antriebskraft von der Nieder- oder Mitteldruckturbine (19) an den Fan (23) zu übertragen und hierbei den Fan (23) mit einer niedrigen Drehzahl als die zweite Welle (26) anzutreiben.Das vorgeschlagene Triebwerk (10) umfasst eine Freilaufeinrichtung (50), über die die erste Welle (27) und die zweite Welle (26) bei der Übertragung einer Antriebskraft von dem Fan (23) an die Nieder- oder Mitteldruckturbine (19) drehfest miteinander koppelbar sind und über die die erste Welle (27) und die zweite Welle (26) bei der Übertragung einer Antriebskraft von der Nieder- oder Mitteldruckturbine (19) an den Fan (23) voneinander entkoppelt sind.The proposed solution concerns an engine (10) for an aircraft, with a core engine (11), which has a high pressure turbine (17), a low or medium pressure turbine (19) and a compressor (15) as well as a first the high pressure turbine (17) with the compressor (15) connecting shaft (27), - a multiple fan blades having, rotatable fan (23) which is arranged upstream of the core engine (11), and - a gearbox (30), via which a second, with the Low or medium pressure turbine (19) connected shaft (26) is coupled to the fan (23) in order to transmit a driving force from the low or medium pressure turbine (19) to the fan (23) during operation of the engine (10) and thereby to drive the fan (23) at a lower speed than the second shaft (26). The proposed engine (10) comprises a freewheel device (50) via which the first shaft (27) and the second shaft (26) when transmitting a Driving force from the fan (23) to the low or Mi Oil-pressure turbine (19) can be coupled to one another in a rotationally fixed manner and via which the first shaft (27) and the second shaft (26) are decoupled from one another when a drive force is transmitted from the low-pressure or medium-pressure turbine (19) to the fan (23).
Description
Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Triebwerk für ein Luftfahrzeug mit einem Getriebe, über das ein Fan des Triebwerks mit einer Drehzahl antreibbar ist, die niedriger ist als die Drehzahl einer die Antriebskraft für den Fan übertragenden Welle am Eingang des Getriebes.The proposed solution relates to an engine for an aircraft with a gearbox, via which a fan of the engine can be driven at a speed which is lower than the speed of a shaft at the input of the gearbox which transmits the drive force for the fan.
Triebwerke, insbesondere sogenannte Gasturbinentriebwerke oder Flugtriebwerke mit einem Getriebe zur Drehzahlreduzierung in Richtung eines Fans des Triebwerks sind weithin bekannt. Hierbei wird typischerweise über das als Untersetzungsgetriebe ausgebildete und beispielsweise als Planetengetriebe ausgeführte Getriebe ein an einer (Kern-) Welle von einer Turbine des Triebwerks übertragenes Antriebsmoment an den Fan übertragen, um diesen mit einer Drehzahl anzutreiben, die niedriger ist als eine Drehzahl der antreibenden Welle. Die Drehzahl der Welle ist dabei beispielsweise um den Faktor einer Standübersetzung eines Planetengetriebes größer als die Drehzahl des Fans.Engines, in particular so-called gas turbine engines or aircraft engines with a gear for reducing the speed in the direction of a fan of the engine, are widely known. In this case, a drive torque transmitted to a (core) shaft from a turbine of the engine is typically transmitted to the fan via the gear unit, which is designed as a reduction gear and is designed, for example, as a planetary gear, in order to drive the fan at a speed that is lower than the speed of the driving shaft . The speed of the shaft is greater than the speed of the fan, for example, by the factor of a stationary gear ratio of a planetary gear.
Typischerweise ist der Fan über das Getriebe mit einer zweiten (Kern-) Welle des Triebwerks gekoppelt, die mit einer Nieder- oder Mitteldruckturbine eines Kerntriebwerks des Triebwerks verbunden ist. Eine weitere, erste (Kern-) Welle, die dann auch als Hochdruckwelle bezeichnet wird, ist darüber hinaus zur Verbindung einer Hochdruckturbine des Kerntriebwerks mit einem stromaufwärts liegenden Verdichter vorgesehen. Im Betrieb des Triebwerks dreht diese mit der Hochdruckturbine verbundene erste Welle schneller als die zweite für den Antrieb des Fans vorgesehene Welle.The fan is typically coupled to a second (core) shaft of the engine via the gearbox, which shaft is connected to a low-pressure or medium-pressure turbine of a core engine of the engine. Another, first (core) shaft, which is then also referred to as a high-pressure shaft, is also provided for connecting a high-pressure turbine of the core engine to an upstream compressor. When the engine is in operation, this first shaft connected to the high-pressure turbine rotates faster than the second shaft intended to drive the fan.
Im Flugbetrieb kann es zu einem sogenannten Windmilling kommen, wenn das Kerntriebwerk abgeschaltet wird. In diesem Betriebszustand des Triebwerks wird keine Antriebskraft respektive ein Antriebsmoment von der Niederdruck- oder Mitteldruckturbine an den Fan übertragen. Durch eine auf die Fanschaufeln des Fans treffende Luftströmung wird jedoch der Fan in Drehung versetzt. Die im Flugbetrieb auf den Fan treffende Luftströmung erzeugt somit eine Antriebskraft zur Drehung des Fans. Diese Antriebskraft wird über das Getriebe in die zweite (Niederdruck-) Welle eingeleitet. Indem das Getriebe für den Betrieb des Triebwerks mit aktivem Kerntriebwerk als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist, dreht hierbei die zweite Welle schneller als der Fan und damit auch gegebenenfalls schneller als die erste (Hochdruck-) Welle. Gerade aber ein erneutes Starten des Kerntriebwerks bei vergleichsweise niedriger Hochdruckwellendrehzahl hat ein vergleichsweise hohes Treibstoff-Luft-Verhältnis zur Folge und damit einhergehend eine vergleichsweise hohe Temperatur der Hochdruckturbine zur Folge. Aufgrund der thermischen Ausdehnung der Turbinenschaufeln wird ein großer Radialspalt benötigt, um ein Einlaufen der Turbinenschaufeln in das Gehäuse zu vermeiden. Große Radialspalte wirken sich negativ auf Turbinenwirkungsgrad, Treibstoffverbrauch und Turbineneintrittstemperatur aus.In flight operations, so-called windmilling can occur if the core engine is switched off. In this operating state of the engine, no drive force or drive torque is transmitted from the low-pressure or medium-pressure turbine to the fan. However, the fan is set in rotation by an air flow hitting the fan blades. The air flow hitting the fan during flight operations thus generates a driving force for rotating the fan. This driving force is introduced into the second (low-pressure) shaft via the gearbox. Since the gearbox is designed as a reduction gear for the operation of the engine with an active core engine, the second shaft rotates faster than the fan and thus possibly also faster than the first (high-pressure) shaft. However, just restarting the core engine at a comparatively low high-pressure shaft speed results in a comparatively high fuel-air ratio and, as a result, in a comparatively high temperature of the high-pressure turbine. Due to the thermal expansion of the turbine blades, a large radial gap is required to prevent the turbine blades from running into the housing. Large radial gaps have a negative effect on turbine efficiency, fuel consumption and turbine inlet temperature.
Aus der
Es ist daher Aufgabe der vorgeschlagenen Lösung, ein in dieser Hinsicht verbessertes Triebwerk bereitzustellen.It is therefore the object of the proposed solution to provide an engine that is improved in this respect.
Diese Aufgabe ist mit einem Triebwerk des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with an engine according to claim 1.
Hierbei ist ein Triebwerk für ein Luftfahrzeug vorgeschlagen, das wenigstens das Folgende umfasst:
- - ein Kerntriebwerk, das eine Hochdruckturbine (erste Turbine), eine Nieder- oder Mitteldruckturbine (zweite Turbine) und einen Verdichter sowie eine erste die Hochdruckturbine mit dem Verdichter verbindende (Kern- oder Hochdruck-) Welle umfasst,
- - einen mehrere Fanschaufeln aufweisenden, drehbaren Fan, der - bezogen auf einen Kernluftstrom durch das Kerntriebwerk im Betrieb des Triebwerks - stromaufwärts des Kerntriebwerks angeordnet ist,
- - ein Getriebe, über das eine zweite, mit der Nieder- oder Mitteldruckturbine verbundene (Kern- oder Niederdruck-) Welle mit dem Fan gekoppelt ist, um - über das Getriebe - im Betrieb des Triebwerks eine Antriebskraft von der Nieder- oder Mitteldruckturbine an den Fan zu übertragen und hierbei den Fan mit einer niedrigeren Drehzahl als die zweite Welle anzutreiben,
- - eine Freilaufeinrichtung, über die die erste Welle und die zweite Welle bei der Übertragung einer Antriebskraft von dem Fan an die Nieder- oder Mitteldruckturbine drehfest miteinander koppelbar sind und über die die erste Welle und die zweite Welle bei der Übertragung einer Antriebskraft von der Nieder- oder Mitteldruckturbine an den Fan voneinander entkoppelt sind.
- - a core engine comprising a high pressure turbine (first turbine), a low or medium pressure turbine (second turbine) and a compressor as well as a first (core or high pressure) shaft connecting the high pressure turbine to the compressor,
- a rotatable fan which has a plurality of fan blades and which - in relation to a core air flow through the core engine when the engine is in operation - is arranged upstream of the core engine,
- - A gearbox via which a second (core or low pressure) shaft connected to the low or medium pressure turbine is coupled to the fan in order to - via the gearbox - apply a drive force from the low or medium pressure turbine to the during operation of the engine To transmit the fan and to drive the fan at a lower speed than the second shaft,
- - A freewheel device, via which the first shaft and the second shaft in a rotationally fixed manner when a drive force is transmitted from the fan to the low-pressure or medium-pressure turbine can be coupled to one another and via which the first shaft and the second shaft are decoupled from one another when a drive force is transmitted from the low-pressure or medium-pressure turbine to the fan.
Die vorgeschlagene Lösung geht somit von dem Grundgedanken aus, in einem Triebwerk einen Freilauf vorzusehen, um hierüber beispielsweise in einem Windmilling-Fall und damit dem Übertragen einer Antriebskraft von dem sich durch eine Luftströmung drehenden Fan an die - bei aktivem Kerntriebwerk die Antriebskraft für den Fan übertragende - zweite (Niederdruck-) Welle die weitere erste, mit der Hochdruckturbine verbundene (Hochdruck-) Welle einzukoppeln und umgekehrt bei einem Übertragen einer Antriebskraft von der zweiten Welle an den Fan - bei wieder gestartetem Triebwerk und aktivem Kerntriebwerk - die zweite Welle und die erste Welle voneinander zu entkoppeln.The proposed solution is based on the basic idea of providing a freewheel in an engine, for example in a windmilling case and thus the transmission of a drive force from the fan rotating by an air flow to the fan - when the core engine is active, the drive force for the fan transmitting - second (low-pressure) shaft to couple the further first (high-pressure) shaft connected to the high-pressure turbine and vice versa when a drive force is transmitted from the second shaft to the fan - with the engine restarted and the core engine active - the second shaft and the to decouple the first wave from each other.
Dementsprechend ist in einer Ausführungsvariante die Freilaufeinrichtung zur Kopplung der ersten Welle und der zweite Welle im Fall eines Windmilling bei abgeschaltetem Kerntriebwerk und zur Entkopplung der ersten Welle und der zweiten Welle bei eingeschaltetem Kerntriebwerk vorgesehen.Accordingly, in one embodiment, the freewheel device is provided for coupling the first shaft and the second shaft in the case of windmilling when the core engine is switched off and for decoupling the first shaft and the second shaft when the core engine is switched on.
Dies schließt insbesondere eine Ausführungsvariante ein, bei der die Freilaufeinrichtung eingerichtet ist, die erste Welle und die zweite Welle miteinander zu koppeln, wenn die zweite (Niederdruck-) Welle schneller dreht als die erste (Hochdruck-) Welle. Hierbei kann dann die Freilaufeinrichtung weiterhin eingerichtet sein, die drehfest miteinander gekoppelten ersten und zweiten Wellen voneinander (wieder) zu entkoppeln, wenn die erste Welle, angetrieben von der Hochdruckturbine, schneller dreht als die zweite Welle.This includes in particular an embodiment variant in which the freewheel device is set up to couple the first shaft and the second shaft to one another when the second (low-pressure) shaft rotates faster than the first (high-pressure) shaft. In this case, the freewheel device can furthermore be set up to (again) decouple the first and second shafts, which are coupled to one another in a rotationally fixed manner, when the first shaft, driven by the high-pressure turbine, rotates faster than the second shaft.
Mit der vorgeschlagenen Lösung ist erreichbar, dass bei einem Windmilling und einer damit verbundenen Drehung des Fans bei abgeschaltetem Kerntriebwerk die Hochdruckwelle drehfest mit der Niederdruckwelle gekoppelt wird, wenn eine Drehzahl respektive Drehgeschwindigkeit der Niederdruckwelle eine Drehzahl der Hochdruckwellen übersteigt. Mit dem durch angeströmte Luft in Drehung versetzten Fan und einer hieraus resultierende fanseitigen Antriebskraft kann somit - über das bei eingeschaltetem Kerntriebwerk als Untersetzungsgetriebe wirkenden Getriebe - die Hochdruckwelle auf eine vorteilhaft höhere Drehzahl gebracht werden. Eine höhere Drehzahl der Hochdruckwelle wirkt sich dabei dann positiv bei einem erneuten Starten des Kerntriebwerks aus. Über die vorgesehene Freilaufeinrichtung kann somit die erste (Hochdruck-) Welle von dem Fan, der im Windmillingbetrieb als Turbine fungiert, direkt angetrieben werden. Hierdurch lassen sich maßgeblich die Wiederstarteigenschaften des Triebwerks verbessern.With the proposed solution, it can be achieved that in the case of windmilling and the associated rotation of the fan with the core engine switched off, the high-pressure shaft is coupled to the low-pressure shaft in a torque-proof manner when a speed or rotational speed of the low-pressure shaft exceeds a speed of the high-pressure waves. With the fan set in rotation by the flow of air and a resulting fan-side drive force, the high-pressure shaft can be brought to an advantageously higher speed via the gear unit that acts as a reduction gear when the core engine is switched on. A higher speed of the high-pressure shaft then has a positive effect when the core engine is restarted. The first (high-pressure) shaft can thus be driven directly by the fan, which functions as a turbine in windmilling operation, via the free-wheeling device provided. This can significantly improve the restart properties of the engine.
Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk, z.B. ein Flugzeugtriebwerk, beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Kerntriebwerk umfassen, das eine Turbine, eine Brennervorrichtung, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Fan (mit Fanschaufeln) umfassen, der stromaufwärts des Kerntriebwerks positioniert ist.As noted elsewhere herein, the present disclosure may relate to a gas turbine engine, such as an aircraft engine. Such a gas turbine engine may include a core engine comprising a turbine, a combustor, 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 core engine.
Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Getriebe-Fans, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das über die Kernwelle angetrieben wird und dessen Abtrieb den Fan so antreibt, dass er eine niedrigere Drehzahl als die Kernwelle aufweist. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt über die 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 der Fan mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).Arrangements of the present disclosure may be particularly, but not exclusively, advantageous for transmission fans that are driven via a transmission. Correspondingly, the gas turbine engine can comprise a transmission which is driven via the core shaft and the output of which drives the fan in such a way that it has a lower speed than the core shaft. The input for the gearbox can take place directly from the core shaft or indirectly via 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).
Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Lediglich beispielhaft kann die mit der ersten Welle verbundene Hochdruckturbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die erste Welle kann eine erste Kernwelle sein. Das Kerntriebwerk kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite (Kern-)Welle, 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 / or claimed herein can be of any suitable general architecture. By way of example only, the high-pressure turbine connected to the first shaft can be a first turbine, the compressor connected to the core shaft can be a first compressor, and the first shaft can be a first core shaft. The core engine may further comprise 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 einer solchen Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, eine Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen generell ringförmigen Kanal).In such an arrangement, the second compressor can be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor can be arranged to receive a flow from the first compressor (for example, to receive it directly, for example via a generally annular channel).
Das Getriebe kann dahingehend ausgebildet sein, dass es von der Kernwelle angetrieben wird, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel). Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es lediglich von der Kernwelle angetrieben wird, 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). Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend ausgebildet sein, dass es von einer oder mehreren Wellen angetrieben wird, beispielsweise der ersten und/oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel.The transmission can be configured to be driven by the core shaft, which is configured to rotate (e.g. in use) at the lowest speed (e.g. the first core shaft in the example above). For example, the transmission can be designed in such a way that it is driven only by the core shaft, which is configured to interact (for example in use) with the to rotate the lowest speed (for example only from the first core shaft and not the second core shaft in the above example). Alternatively, the transmission can be designed in such a way that it is 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/oder beansprucht wird, kann eine Brennvorrichtung axial stromabwärts des Fans und des Verdichters (oder der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Brennervorrichtung 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. Die Brennervorrichtung kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.In a gas turbine engine as described and / or claimed herein, a combustor may be provided axially downstream of the fan and compressor (or compressors). For example, the burner device 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 burner device 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 handeln kann (d.h. der Anstellwinkel kann variabel sein). Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial zueinander 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 (i.e., the pitch angle 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 zueinander 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 Fanschaufel kann eine radiale Spannweite aufweisen, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden, von Gas überströmten Stelle oder sich von einer Position einer Spannweite von 0 % zu einer Spitze mit einer Spannweite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann bei 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 Fanschaufel an der Nabe zu dem Radius der Fanschaufel an der Spitze kann in einem abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei Werten 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 der vorderen Kante (oder der axial am weitesten vorne liegenden Kante) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Fanschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.Each fan blade may have a radial span extending from a root (or hub) at a radially inward gas overflow location or from a 0% span position to a 100% span tip. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip can 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 a closed range bounded by two 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 (or the axially leading edge) of the blade. The hub-to-tip ratio relates, of course, to the portion of the fan blade overflowing with gas; H. the portion that is radially outside of any platform.
Der Radius des Fans kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Fanschaufel an ihrer vorderen Kante gemessen werden. Der Durchmesser des Fans (der allgemein das Doppelte des Radius des Fans 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 Fandurchmesser kann in einem abgeschlossenen 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 generally be 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 a closed range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e. the values can be upper or lower limits).
Die Drehzahl des Fans kann im Betrieb variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Fans mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans 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 Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser 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 Fans bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Fandurchmesser 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 during operation. 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 der Fan (mit zugehörigen Fanschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Fanschaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die von den Fanschaufeln an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Fanspitzenbelastung kann als dH/USpitze 2 definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über den Fan hinweg ist und USpitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Fanspitze, beispielsweise an der vorderen Kante der Spitze, ist (die als Fanspitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Fanspitzenbelastung 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 Fanspitzenbelastung kann in einem abgeschlossenen 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 (for example the average 1-D enthalpy increase) across the fan and U peak is the (translational) speed of the fan tip, for example an 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 a closed range, which is limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can form 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 (oder 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 abgeschlossenen 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 Kerntriebwerks befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und/oder ein Fangehäuse definiert werden.Gas turbine engines in accordance with the present disclosure may have any desired bypass ratio, the bypass ratio being defined as the ratio of the mass flow rate of the flow through the bypass duct to the mass flow rate of the flow through the core at constant velocity conditions. In some arrangements, the bypass ratio can be more than (or 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 be (lie). The bypass ratio can be in a closed range bounded by two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can be upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass duct can be located radially outside the core engine. 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/oder beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Fans zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in die Brennervorrichtung) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder 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 abgeschlossenen 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 / or 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 burner device). As a non-limiting example, the total pressure ratio of a gas turbine engine described and / or claimed herein at constant speed may be greater than (or on the order of): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 (lie). The total pressure ratio can be in a closed 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 Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks 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 N kg-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 abgeschlossenen Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of an engine can be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. At constant speed conditions of the specific thrust of a jet engine, which is described and / or claimed may be less than (or in the order of) 110 N kg -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 (lying). The specific thrust can be in a closed range, which is limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can form upper or lower limits). Such engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.
Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder 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): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem abgeschlossenen 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 °C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 °C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine described and / or 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): 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN , 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN or 550kN. The maximum thrust can be in a closed 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 ° C (ambient pressure 101.3 kPa,
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 zur Brennvorrichtung, 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): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K oder 1650 K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem abgeschlossenen 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): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K oder 2000 K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem abgeschlossenen 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 device, 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 in the order of magnitude of): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1550 K, 1600 K or 1650 K. The TET at constant speed can be in a closed 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 be at least (or in the order of magnitude): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K or 2000 K, for example. The maximum TET can be in a closed 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 Fanschaufel und/oder ein Blattabschnitt (aerofoil) einer Fanschaufel, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Fanschaufel 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 Fanschaufel 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 Fanschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Fanschaufel eine vordere Schutzkante aufweisen, die 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 eine vordere Kante kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Fanschaufel 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 aerofoil of a fan blade described and / or claimed herein can be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a part of the fan blade and / or the blade can be at least partly made of a composite material, for example a metal matrix composite and / or an organic matrix composite such as e.g. B. carbon fiber. As a further 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 protective leading edge made using a material that can withstand impact (e.g., from birds, ice, or other material) better than the rest of the blade. 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 Fan, der hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Fanschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Fanschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Fanschaufel 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 Fanschaufel 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 Fanschaufeln 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 Fanschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und/oder mindestens ein Teil der Fanschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.A fan described and / or claimed 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 disk). 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 part of the fan blades can be machined from a block and / or at least a part 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/oder 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 im Betrieb eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals erlauben. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.The gas turbine engines described and / or 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 output cross section of the bypass channel to be varied during operation. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.
Der Fan einer Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Fanschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Fanschaufeln, aufweisen.The fan of a gas turbine described and / or 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 die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist, bedeuten. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und/oder das Triebwerk 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 the 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 the engine are 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 Konstantgeschwindigkeitsbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantgeschwindigkeitsbedingung 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 speed condition. For some aircraft, the constant speed condition 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 entsprechen, 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. 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 correspond to 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 the range of 10,500 m to 11,500 m, for example in the range of 10,600 m to 11,400 m, for example in the range of 10,700 m (about 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range of 10,800 m to 11,200 m, for example in the range of 10,900 m up to 11,100 m, for example in the order of 11,000 m. 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 °C.By way of example only, the constant speed conditions may correspond to: a forward Mach number of 0.8; one Pressure of 23,000 Pa and a temperature of -55 ° 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 Fanbetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen der Fan (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 - Aerodynamic Design Point) can correspond to the conditions (including, for example, the Mach number, environmental conditions and thrust requirement) for which the fan company is designed. 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 Betrieb kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder 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 zwei oder vier) Gasturbinentriebwerk(e) zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.In operation, a gas turbine engine described and / or 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., two or four) gas turbine engine (s) 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.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate possible variants of the proposed solution by way of example.
Hierbei zeigen:
-
1 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen (Gasturbinen-) Triebwerks mit einer als Überholkupplung ausgebildeten Freilaufeinrichtung für eine vom Betriebszustand des Triebwerks abhängige Ein- und Entkopplung zwischen einer Niederdruckwelle und einer Hochdruckwelle des Triebwerks; -
2 eine Seitenschnittansicht eines Gasturbinentriebwerks, auf dem die Ausführungsvariante der1 basiert; -
3 eine Schnittansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts des Gasturbinentriebwerks der2 ; -
4 eine zum Teil geschnittene Ansicht eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk der1 bis4 .
-
1 an enlarged sectional view of a variant of a proposed (gas turbine) engine with a freewheeling device designed as an overrunning clutch for coupling and decoupling between a low-pressure shaft and a high-pressure shaft of the engine, depending on the operating state of the engine; -
2 a side sectional view of a gas turbine engine on which the variant embodiment of1 based; -
3 FIG. 10 is a sectional view of an upstream portion of the gas turbine engine of FIG2 ; -
4th a partially sectioned view of a transmission for a gas turbine engine of1 to4th .
Im Betrieb wird der Kernluftstrom
Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebe-Fan-Gasturbinentriebwerk
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 den Fan
Das epizyklische Planetengetriebe
Das in
Jedes der Planetenräder
Es versteht sich, dass die in
Entsprechend dehnt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung der Getriebearten (beispielsweise sternförmig oder epizyklisch 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 epicyclic 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 Wellen aufweisen. Als ein weiteres Beispiel weist das in
Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks
Die
Hierbei ist stromab des Getriebes
Ist das Kerntriebwerk
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 99
- HauptdrehachseMain axis of rotation
- 1010
- GasturbinentriebwerkGas turbine engine
- 1111
- KerntriebwerkCore engine
- 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
- Fanfan
- 2424
- stationäre Stützstrukturstationary support structure
- 2626th
- zweite (Kern-)Welle / Niederdruckwellesecond (core) wave / low pressure wave
- 2727
- erste (Kern-)Welle / Hochdruckwellefirst (core) wave / high pressure wave
- 2828
- SonnenradSun gear
- 3030th
- Getriebetransmission
- 3232
- PlanetenradPlanetary gear
- 3434
- PlanetenträgerPlanet carrier
- 3535
- LagerstiftBearing pin
- 3636
- GestängeLinkage
- 3838
- HohlradRing gear
- 4040
- GestängeLinkage
- 5050
- FreilaufeinrichtungFreewheel device
- AA.
- KernluftstromCore airflow
- BB.
- BypassluftstromBypass airflow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10015118669 A1 [0005]DE 10015118669 A1 [0005]
- DE 102015118669 A1 [0005]DE 102015118669 A1 [0005]
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019219474.5A DE102019219474A1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Motor with freewheel mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019219474.5A DE102019219474A1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Motor with freewheel mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019219474A1 true DE102019219474A1 (en) | 2021-06-17 |
Family
ID=76084837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019219474.5A Withdrawn DE102019219474A1 (en) | 2019-12-12 | 2019-12-12 | Motor with freewheel mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019219474A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150377142A1 (en) * | 2013-02-27 | 2015-12-31 | United Technologies Corporation | Low spool starter system for gas turbine engine |
-
2019
- 2019-12-12 DE DE102019219474.5A patent/DE102019219474A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20150377142A1 (en) * | 2013-02-27 | 2015-12-31 | United Technologies Corporation | Low spool starter system for gas turbine engine |
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