DE102023135099A1 - Method for operating a gas turbine engine - Google Patents

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Benjamin J. KEELER
Christopher P. Madden
Andrea Minelli
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Martin K. Yates
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Abstract

Ein Verfahren (11000) zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks (10) wird offenbart, wobei das Gasturbinentriebwerk (10) einen Triebwerkskern (11) umfasst, der eine Brennkammer (16) umfasst, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine (19), wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln (19') umfasst; einen Verdichter (14), der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln (19') verwendet zu werden; und einen Induktor (1901), der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln (19') zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen (1903) umfasst, und ein Modulationsventil (1902), das angeordnet ist, um einen Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu ermöglichen oder zu blockieren; und ein Kraftstoffverwaltungssystem (1500), das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer (16) bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem (1500) umfasst: zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006), durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen, und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) umfasst. Das Verfahren (11000) umfasst das Verwenden (11100) des Modulationsventils (1902), um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und Übertragen (11200) von 200 - 600 kJ/m3von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) unter Reisebedingungen.A method (11000) of operating a gas turbine engine (10) is disclosed, the gas turbine engine (10) comprising an engine core (11) comprising a combustion chamber (16) arranged to combust a fuel; a turbine (19), the turbine comprising a plurality of turbine blades (19'); a compressor (14) arranged to be used as a cooling air source for the turbine blades (19'); and an inductor (1901) arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades (19') and comprising a plurality of airflow passages (1903) and a modulation valve (1902) arranged to allow or block cooling air flow into a subset of the passages; and a fuel management system (1500) arranged to provide the fuel to the combustion chamber (16), the fuel management system (1500) comprising: two fuel-oil heat exchangers (1004,1006) through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel, and comprising a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006). The method (11000) includes using (11100) the modulation valve (1902) to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and transferring (11200) 200 - 600 kJ/m3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger (1004) under cruise conditions.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Flugzeug-Antriebssysteme und Verfahren zum Betreiben von Flugzeugen, die das Verwalten unterschiedlicher Fluide umfassen.The present disclosure relates to aircraft propulsion systems and methods of operating aircraft that include managing different fluids.

In der Luftfahrtindustrie wird ein Trend zur Verwendung von Kraftstoffen erwartet, die sich von den derzeit allgemeinen verwendeten herkömmlichen Düsenkraftstoffen auf Kerosinbasis unterscheiden. Diese Kraftstoffe können im Vergleich zu erdölbasierten Kohlenwasserstoffkraftstoffen andere Kraftstoffeigenschaften aufweisen.A trend is expected in the aviation industry towards the use of fuels that are different from the conventional kerosene-based jet fuels currently in general use. These fuels may have different fuel properties compared to petroleum-based hydrocarbon fuels.

Somit besteht ein Bedarf daran, Kraftstoffeigenschaften for diese neuen Kraftstoffe zu berücksichtigen und Verfahren zum Betreiben von Gasturbinentriebwerken anzupassen.There is therefore a need to consider fuel properties for these new fuels and to adapt processes for operating gas turbine engines.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen und ein Modulationsventil umfasst, das angeordnet ist, um den Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu steuern; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, umfassend: zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen, und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher umfasst;
  • wobei das Verfahren umfasst:
    • Verwenden des Kraftstoffverwaltungssystems, um einen Kraftstoff mit einem Schwefelgehalt von weniger als 30 ppm an die Brennkammer bereitzustellen; und
    • Steuern des Modulationsventils, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen.
According to a first aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a source of cooling air for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades and comprising a plurality of airflow passages and a modulation valve arranged to control the flow of cooling air into a subset of the passages; and
  • a fuel management system comprising: two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel, and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
  • the method comprising:
    • Using the fuel management system to deliver a fuel having a sulfur content of less than 30 ppm to the combustion chamber; and
    • Controlling the modulating valve to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature.

Dabei können der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zum Abkürzen jeweils als der primäre Wärmetauscher und der sekundäre Wärmetauscher bezeichnet werden.The primary fuel-oil heat exchanger and the secondary fuel-oil heat exchanger can be referred to as the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger, respectively, for abbreviation.

Das Modulationsventil kann den Luftstrom (maximalen Durchfluss oder keinen Fluss) in einem gegebenen Durchgang oder in einer gegebenen Teilmenge von Durchgängen ermöglichen oder blockieren, oder kann eine Durchflussrate steuern, sodass die Durchflussrate in jedem Durchgang oder einer Teilmenge von Durchgängen variieren kann.The modulating valve can allow or block airflow (maximum flow or no flow) in a given passage or subset of passages, or can control a flow rate so that the flow rate can vary in each passage or subset of passages.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Düsentreibstoffen, wie nachhaltigen Flugzeugkraftstoffen, unterscheiden, zu unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften führen kann und dass der Triebwerksbetrieb für diese unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften optimiert werden kann. Der Schwefelgehalt des Kraftstoffs sollte daher berücksichtigt werden, wenn die Wärmeübertragung von dem Öl auf den Kraftstoff berücksichtigt wird, da der Schwefelgehalt mit der thermischen Stabilität des Kraftstoffs verbunden ist und ein weniger wärmestabiler Kraftstoff weniger Wärme aufnehmen kann, bevor Leistungsprobleme auftreten, während ein wärmestabiler Kraftstoff mehr Wärme aufnehmen kann und so für eine effizientere Triebwerkskühlung verwendet werden kann.The inventors have recognized that the use of fuels other than conventional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties and that engine operation can be optimized for these different fuel properties. The sulfur content of the fuel should therefore be taken into account when considering heat transfer from the oil to the fuel, as the sulfur content is related to the thermal stability of the fuel and a less thermally stable fuel can absorb less heat before performance problems occur, while a more thermally stable fuel can absorb more heat and so can be used for more efficient engine cooling.

Der Kraftstoff kann zusätzlich eine Dichte im Bereich von 760-840 kg/m3 bei 15 °C aufweisen. Die Dichte des Kraftstoffs kann die Kraftstoffzufuhr an und Sprühmuster von Kraftstoffsprühdüsen der Brennkammer während eines Neuzündung-Verfahrens und/oder während des Betriebs im Reiseflug beeinflussen - ein korrektes Auswählen eines Kraftstoffs kann daher die Verbrennungseffizienz und/oder die Neuzündung-Geschwindigkeit verbessern.The fuel may additionally have a density in the range of 760-840 kg/m 3 at 15 °C. The density of the fuel may affect the fuel delivery to and spray pattern of combustion chamber fuel spray nozzles during a reignition procedure and/or during cruise operation - correct selection of a fuel may therefore improve combustion efficiency and/or reignition speed.

Das Verfahren kann die Auswahl eines geeigneten zu verwendenden Kraftstoffs umfassen. Die Auswahl des Kraftstoffs kann das Auswählen eines einzelnen Kraftstoffs umfassen. Die Auswahl des Kraftstoffs kann das Auswählen einer Kraftstoffmischung umfassen. Der ausgewählte Kraftstoff kann der einzige Kraftstoff an Bord des Flugzeugs sein. Damit kann die Auswahl des Kraftstoffs während der Betankung des Flugzeugs durchgeführt werden. Alternativ kann der ausgewählte Kraftstoff eines von mehreren Kraftstoffen an Bord des Flugzeugs oder eine Mischung aus einem oder mehreren der mehreren Kraftstoffe an Bord des Flugzeugs sein; die Auswahl kann daher im Flug durchgeführt und automatisiert werden. Die Auswahl kann daher im Flug durchgeführt werden oder vor dem Abflug durchgeführt werden.The method may include selecting a suitable fuel to use. Selecting the fuel may include selecting a single fuel. Selecting the fuel may include selecting a fuel blend. The selected fuel may be the only fuel on board the aircraft. Thus, selecting the fuel may be performed during refueling of the aircraft. Alternatively, the selected fuel may be one of multiple fuels on board the aircraft or a blend of one or more of the multiple fuels on board the aircraft; selecting may therefore be performed in flight and automated. Selecting may therefore be performed in flight or performed prior to departure.

Der Kraftstoff kann einen aromatischen Gehalt von weniger als oder gleich 10 Vol.-% aufweisen. Der Kraftstoff kann einen aromatischen Gehalt von 5 Vol.-% oder weniger aufweisen. Der Kraftstoff kann einen aromatischen Gehalt von 1 Vol.-% oder weniger aufweisen.The fuel may have an aromatic content of less than or equal to 10% by volume. The fuel may have an aromatic content of 5 vol.% or less. The fuel may have an aromatic content of 1 vol.% or less.

Der Kraftstoff kann einen Schwefelgehalt von weniger als 15 ppm aufweisen.The fuel may have a sulfur content of less than 15 ppm.

Der Kraftstoff kann eine Dichte im Bereich von 760-840 kg/m3 bei 15 °C aufweisen. Der Kraftstoff kann zusätzlich eine Dichte im Bereich von 760-800 kg/m3 bei 15 °Caufweisen.The fuel may have a density in the range of 760-840 kg/m 3 at 15 °C. The fuel may additionally have a density in the range of 760-800 kg/m 3 at 15 °C.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks an einem Flugzeug bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen und ein Modulationsventil umfasst, das angeordnet ist, um den Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu steuern, wobei das Modulationsventil konfiguriert ist, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst: zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die KraftstoffÖl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen, und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären KraftstoffÖl-Wärmetauscher umfasst;
  • wobei der Kraftstoff einen Schwefelgehalt von weniger als 30 ppm aufweist.
According to a second aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine on an aircraft, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a cooling air source for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air to the turbine blades and comprising a plurality of airflow passages and a modulation valve arranged to control the cooling air flow into a subset of the passages, the modulation valve configured to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and
  • a fuel management system arranged to provide the fuel to the combustion chamber, the fuel management system comprising: two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
  • wherein the fuel has a sulphur content of less than 30 ppm.

Das Gasturbinentriebwerk kann daher verwendet werden, um das Verfahren des ersten Gesichtspunkts zu implementieren, und kann dieselben technischen Wirkungen und Vorteile bieten.The gas turbine engine can therefore be used to implement the method of the first aspect and can offer the same technical effects and advantages.

Der Triebwerkskern kann ferner eine Kernwelle umfassen, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet. Das Gasturbinentriebwerk kann ferner einen Fan umfassen, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan (direkt oder indirekt) durch die Kernwelle angetrieben wird.The engine core may further include a core shaft connecting the turbine to the compressor. The gas turbine engine may further include a fan disposed upstream of the engine core, the fan being driven (directly or indirectly) by the core shaft.

Das Gasturbinentriebwerk kann ein Direktantriebstriebwerk sein.The gas turbine engine may be a direct drive engine.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner ein Hilfsgetriebe und eine Pumpenwelle umfassen, wobei das Hilfsgetriebe einen Antrieb von der Kernwelle aufnimmt und über die Pumpenwelle einen Antrieb an die Kraftstoffpumpe ausgibt. Die Pumpendrehzahl kann daher mit der Kernwellendrehzahl verbunden sein und kann mittels des Hilfsgetriebes eine feste Drehzahlbeziehung zwischen der Kernwelle (oder in einigen Triebwerksarchitekturen, einer anderen Zwischenwelle) und der Kraftstoffpumpe aufweisen. In einigen Implementierungen kann das Hilfsgetriebe stattdessen angeordnet sein, um eine feste Anzahl unterschiedlicher Geschwindigkeiten für eine gegebene Kernwellengeschwindigkeit bereitzustellen.The gas turbine engine may further include an auxiliary gearbox and a pump shaft, the auxiliary gearbox receiving drive from the core shaft and outputting drive to the fuel pump via the pump shaft. The pump speed may therefore be linked to the core shaft speed and may have a fixed speed relationship between the core shaft (or in some engine architectures, another intermediate shaft) and the fuel pump via the auxiliary gearbox. In some implementations, the auxiliary gearbox may instead be arranged to provide a fixed number of different speeds for a given core shaft speed.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner Triebwerkslagerkammern umfassen. Diese Triebwerkslagerkammern können unter Verwendung des Ölstroms gekühlt werden, bevor das Öl durch die Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt. Das aus den Triebwerkslagerkammern austretende Öl kann heißer sein als das in die Triebwerkslagerkammern eintretende Öl. Der Ölströmungsweg kann eine Schleife sein, sodass das Öl durch die Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher vor dem Eintritt in die Triebwerkslagerkammern gekühlt wird, wobei dann das aus den Triebwerkslagerkammern austretende heißere Öl in die KraftstoffÖl-Wärmetauscher zurückgeführt wird.The gas turbine engine may further include engine bearing chambers. These engine bearing chambers may be cooled using the oil flow before the oil flows through the fuel-oil heat exchangers. The oil exiting the engine bearing chambers may be hotter than the oil entering the engine bearing chambers. The oil flow path may be a loop such that the oil is cooled by the fuel-oil heat exchangers before entering the engine bearing chambers, with the hotter oil exiting the engine bearing chambers then being returned to the fuel-oil heat exchangers.

Es ist vorgesehen, dass alle für den ersten oder zweiten Gesichtspunkt beschriebenen Merkmale gleichermaßen für den anderen des ersten oder zweiten Gesichtspunkts gelten können.It is intended that any of the features described for the first or second aspect may equally apply to the other of the first or second aspect.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen und
  • ein Modulationsventil umfasst, das angeordnet ist, um den Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu steuern; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst:
    • zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die KraftstoffÖl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen, und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären KraftstoffÖl-Wärmetauscher umfasst;
    • wobei das Verfahren umfasst:
      • Verwenden des Kraftstoffverwaltungssystems, um einen Kraftstoff mit einer Dichte im Bereich von 760-840 kg/m3 bei 15 °C an die Brennkammer bereitzustellen; und
      • Steuern des Modulationsventils, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen.
According to another aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a source of cooling air for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades and to define a plurality of airflow passages and
  • a modulation valve arranged to control the flow of cooling air into a subset of the passages; and
  • a fuel management system arranged to provide the fuel to the combustion chamber, the fuel management system comprising:
    • two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel, and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
    • the method comprising:
      • Using the fuel management system to deliver a fuel having a density in the range of 760-840 kg/m 3 at 15 °C to the combustion chamber; and
      • Controlling the modulating valve to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Düsentreibstoffen, wie nachhaltigen Flugzeugkraftstoffen, unterscheiden, zu unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften führen kann und dass der Triebwerksbetrieb für diese unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften optimiert werden kann. Die Dichte des Kraftstoffs sollte daher bei Berücksichtigung der Wärmeübertragung von dem Öl auf den Kraftstoff berücksichtigt werden, da Kraftstoff mit geringerer Dichte bei 15 °C wahrscheinlich weniger Wärmezufuhr benötigt, um eine gewünschte Dichte für die Verbrennung zu erreichen als ein Kraftstoff mit einer höheren Dichte bei 15 °C. Es versteht sich, dass Kraftstoffeigenschaften beim Eintritt in die Brennkammer die Triebwerksleistung beeinflussen können, z. B. aufgrund von Tröpfchengröße und Düsensprüheigenschaften, die Kraftstoffluftmischung und die Verbrennungseffizienz beeinflussen.The inventors have recognized that the use of fuels other than conventional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties and that engine operation can be optimized for these different fuel properties. The density of the fuel should therefore be considered when considering heat transfer from the oil to the fuel, as lower density fuel at 15°C is likely to require less heat input to achieve a desired density for combustion than a higher density fuel at 15°C. It is understood that fuel properties as they enter the combustion chamber can affect engine performance, e.g. due to droplet size and nozzle spray characteristics, affecting fuel-air mixing and combustion efficiency.

Der Kraftstoff kann einen Schwefelgehalt von weniger als 30 ppm aufweisen.The fuel may have a sulfur content of less than 30 ppm.

Der Kraftstoff kann einen aromatischen Gehalt von weniger als oder gleich 10 Vol.-% aufweisen.The fuel may have an aromatic content of less than or equal to 10% by volume.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug bereitgestellt, das Gasturbinentriebwerk umfassend:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen und ein Modulationsventil umfasst, das angeordnet ist, um den Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu steuern, wobei das Modulationsventil konfiguriert ist, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst:
    • zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher umfasst;
    • wobei der Kraftstoff eine Dichte im Bereich von 760-840 kg/m3 bei 15 °C aufweist.
According to a further aspect, there is provided a gas turbine engine for an aircraft, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a cooling air source for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air to the turbine blades and comprising a plurality of airflow passages and a modulation valve arranged to control the cooling air flow into a subset of the passages, the modulation valve configured to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and
  • a fuel management system arranged to provide the fuel to the combustion chamber, the fuel management system comprising:
    • two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
    • the fuel has a density in the range of 760-840 kg/m 3 at 15 °C.

Der Kraftstoff kann einen Schwefelgehalt von weniger als 30 ppm aufweisen.The fuel may have a sulfur content of less than 30 ppm.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten, und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen umfasst, und ein Modulationsventil, das angeordnet ist, um einen Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu ermöglichen oder zu blockieren; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst:
    • zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen, und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher umfasst;
    • wobei das Verfahren umfasst:
      • Verwenden des Modulationsventils, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und
      • Steuern des Kraftstoffverwaltungssystems, um zwischen 200 und 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher unter Reiseflugbedingungen zu übertragen.
According to a third aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a source of cooling air for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades and comprising a plurality of airflow passages and a modulation valve arranged to allow or block cooling airflow into a subset of the passages; and
  • a fuel management system arranged to provide the fuel to the combustion chamber, the fuel management system comprising:
    • two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel, and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
    • the method comprising:
      • Using the modulating valve to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and
      • Controlling the fuel management system to transfer between 200 and 600 kJ/ m3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions.

Die Wärmeübertragung wird pro Kubikmeter des Kraftstoffs beim Eintritt in die Brennkammer gemessen. Die Menge an Wärme, die auf den Kraftstoff übertragen wird, kann daher basierend auf einer Temperatur von Kraftstoff bei der Annäherung an oder beim Eintritt in die Brennkammer im Vergleich zu einer Temperatur von Kraftstoff in einem Kraftstofftank des Flugzeugs berechnet werden. Jede Umwälzung durch oder Bypass von einem Wärmetauscher kann daher berücksichtigt werden. Da die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit des Kraftstoffs gemessen wird, kann dies als eine Wärmeübertragungsrate angesehen werden, die für Kraftstoffdurchflussschwankungen im Reiseflug normalisiert wirdHeat transfer is measured per cubic meter of fuel as it enters the combustion chamber. The amount of heat transferred to the fuel can therefore be calculated based on a temperature of fuel as it approaches or enters the combustion chamber compared to a temperature of fuel in an aircraft fuel tank. Any recirculation through or bypass from a heat exchanger can therefore be taken into account. Since heat transfer is measured per unit volume of fuel, this can be viewed as a heat transfer rate that is normalized for fuel flow variations in cruise flight

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Strahlkraftstoffen unterscheiden, wie beispielsweise nachhaltige Flugzeugkraftstoffe, können es ermöglichen, mehr Wärme aus dem Öl in den Kraftstoff pro Volumeneinheit des Kraftstoffs durch das Wärmetauschsystem zu übertragen. Höhere Kraftstofftemperaturen beim Eintritt in die Brennkammer können einen verbesserten Kraftstoffverbrennungswirkungsgrad sowie eine verbesserte Ölkühlung ermöglichen (da der Kraftstoff mehr Wärme aufnehmen kann). Zum Beispiel kann ein höher temperaturfähiger Kraftstoff weniger viskos sein, was zu einem unterschiedlichen Düsensprühmuster und Tröpfchengröße innerhalb der Brennkammer führen kann, wodurch die Kraftstoffluftmischung verändert und die Verbrennungseffizienz verbessert wird. Die Wärmeübertragung kann optimiert werden, um die Kraftstoffsprüheigenschaften innerhalb der Brennkammer anzupassen. Darüber hinaus kann das kühlere Öl ermöglichen, dass mehr Wärme von Triebwerkskomponenten, wie Lager für die gleiche Ölströmungsrate, abgeleitet wird, oder es kann eine niedrigere Ölströmungsrate für den gleichen Kühlungsgrad verwendet werden.The inventors have recognized that using fuels other than traditional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, may allow more heat to be transferred from the oil into the fuel per unit volume of fuel through the heat exchange system. Higher fuel temperatures upon entering the combustion chamber may allow for improved fuel combustion efficiency as well as improved oil cooling (since the fuel can absorb more heat). For example, a higher temperature capable fuel may be less viscous, which may result in a different nozzle spray pattern and droplet size within the combustion chamber, altering the fuel-air mixture and improving combustion efficiency. Heat transfer may be optimized to tailor fuel spray characteristics within the combustion chamber. In addition, the cooler oil may allow more heat to be dissipated from engine components, such as bearings, for the same oil flow rate, or a lower oil flow rate may be used for the same level of cooling.

Das Steuern des Kraftstoffverwaltungssystems kann das Steuern des Kraftstoffstroms durch die Wärmetauscher umfassen - zum Beispiel um einen variablen Anteil des Kraftstoffs durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu rezirkulieren, und/oder damit ein variabler Anteil des Kraftstoffs den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher umgeht.Controlling the fuel management system may include controlling the flow of fuel through the heat exchangers - for example, to recirculate a variable portion of the fuel through the primary fuel-oil heat exchanger, and/or to allow a variable portion of the fuel to bypass the primary fuel-oil heat exchanger.

Das Steuern des Kraftstoffverwaltungssystems kann das Steuern des Ölstromes durch die Wärmetauscher umfassen - zum Beispiel indem es einem variablen Anteil des Öls ermöglicht, den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher oder den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu umgehen und/oder einen variablen Anteil des Öls durch den primären und/oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu rezirkulieren.Controlling the fuel management system may include controlling the flow of oil through the heat exchangers - for example, by allowing a variable portion of the oil to bypass the primary fuel-oil heat exchanger or the secondary fuel-oil heat exchanger and/or by allowing a variable portion of the oil to recirculate through the primary and/or secondary fuel-oil heat exchangers.

Ein oder mehrere Ventile, Pumpen und/oder Umwälzung- oder Bypassleitungen können entsprechend bereitgestellt werden, um diese Steuerung zu erleichtern.One or more valves, pumps and/or recirculation or bypass lines may be provided accordingly to facilitate this control.

Das Verfahren kann das Übertragen von 300 - 500 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher unter Reiseflugbedingungen umfassen. Das Verfahren kann das Übertragen von 350 - 450 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher unter Reisebedingungen umfassen. Das Verfahren kann das Übertragen von 400 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher unter Reisebedingungen umfassen.The method may include transferring 300 - 500 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions. The method may include transferring 350 - 450 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions. The method may include transferring 400 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions.

Gemäß einem vierten Gesichtspunkt wird ein Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, umfassend eine Brennkammer, die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine, wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln umfasst; einen Verdichter, der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln verwendet zu werden; und einen Induktor, der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen und
  • ein Modulationsventil umfasst, das angeordnet ist, um einen Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu ermöglichen oder zu blockieren, wobei das Modulationsventil konfiguriert ist, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und
  • ein Kraftstoffverwaltungssystem, das angeordnet ist, um den Kraftstoff der Brennkammer bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst:
    • zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher, durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher umfasst;
    • und wobei das Kraftstoffverwaltungssystem angeordnet ist, um 200 - 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären KraftstoffÖl-Wärmetauscher unter Reisebedingungen zu übertragen.
According to a fourth aspect, there is provided a gas turbine engine for an aircraft, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a combustion chamber arranged to combust a fuel; a turbine, the turbine comprising a plurality of turbine blades; a compressor arranged to be used as a source of cooling air for the turbine blades; and an inductor arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades and to define a plurality of airflow passages and
  • a modulation valve arranged to allow or block cooling air flow into a subset of the passages, the modulation valve configured to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and
  • a fuel management system arranged to provide the fuel to the combustion chamber, the fuel management system comprising:
    • two fuel-oil heat exchangers through which the oil and the fuel flow, the heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger and a secondary fuel-oil heat exchanger;
    • and wherein the fuel management system is arranged to transfer 200 - 600 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger under cruising conditions.

Die Erfinder haben erkannt, dass insbesondere bei der Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosinkraftstoffen unterscheiden, wie nachhaltige Flugzeugkraftstoffe, die Kraftstoffeigenschaften unter Reisebedingungen durch eine sorgfältige Triebwerksverwaltung gesteuert werden können, um die Leistung zu verbessern. Zum Beispiel kann das Kraftstoffverwaltungssystem Kraftstoff durch einen oder mehrere Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (z. B. unter Verwendung eines Umwälzventils) rezirkulieren und/oder Kraftstoff an einem oder mehreren Kraftstoff-Öl-Wärmetauschern (z. B. unter Verwendung eines Bypassventils) vorbei leiten oder Öl- oder Kraftstoffdurchflussraten ändern, um die Menge an Wärme, die pro Volumeneinheit des Kraftstoffs übertragen wird, anzupassen. Wie in Bezug auf den dritten Gesichtspunkt erörtert, kann dies verwendet werden, um die Verbrennungsbedingungen zu optimieren.The inventors have recognized that, particularly when using fuels other than conventional kerosene fuels, such as sustainable aviation fuels, fuel properties under cruise conditions can be controlled through careful engine management to improve performance. For example, the fuel management system may recirculate fuel through one or more fuel-oil heat exchangers (e.g., using a recirculation valve) and/or route fuel past one or more fuel-oil heat exchangers (e.g., using a bypass valve) or change oil or fuel flow rates to adjust the amount of heat transferred per unit volume of fuel. As discussed in relation to the third aspect, this can be used to optimize combustion conditions.

Das Kraftstoffverwaltungssystem kann ferner ein oder mehrere Ventile, Pumpen und/oder Umwälzung- oder Bypassleitungen umfassen, die verwendet werden können, um Öl und/oder Kraftstoff durch die zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu steuern, um den Betrag der übertragenen Wärme einzustellen.The fuel management system may further include one or more valves, pumps, and/or recirculation or bypass lines that may be used to control oil and/or fuel through the two fuel-oil heat exchangers to adjust the amount of heat transferred.

Der Triebwerkskern kann ferner eine Kernwelle umfassen, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet. Das Gasturbinentriebwerk kann ferner einen Fan umfassen, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, wobei der Fan durch die Kernwelle angetrieben wird.The engine core may further include a core shaft connecting the turbine to the compressor. The gas turbine engine may further include a fan disposed upstream of the engine core, the fan being driven by the core shaft.

Das Gasturbinentriebwerk kann ein Direktantriebstriebwerk sein.The gas turbine engine may be a direct drive engine.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner ein Hilfsgetriebe und eine Pumpenwelle umfassen, wobei das Hilfsgetriebe einen Antrieb von der Kernwelle aufnimmt und über die Pumpenwelle einen Antrieb an die Kraftstoffpumpe ausgibt. Die Pumpendrehzahl kann daher mit der Kernwellendrehzahl verbunden sein und kann mittels des Hilfsgetriebes eine feste Drehzahlbeziehung zwischen der Kernwelle (oder in einigen Triebwerksarchitekturen, einer anderen Zwischenwelle) und der Kraftstoffpumpe aufweisen. In einigen Implementierungen kann das Hilfsgetriebe stattdessen angeordnet sein, um eine feste Anzahl unterschiedlicher Geschwindigkeiten für eine gegebene Kernwellengeschwindigkeit bereitzustellen.The gas turbine engine may further include an auxiliary gearbox and a pump shaft, the auxiliary gearbox receiving drive from the core shaft and outputting drive to the fuel pump via the pump shaft. The pump speed may therefore be linked to the core shaft speed and may have a fixed speed relationship between the core shaft (or in some engine architectures, another intermediate shaft) and the fuel pump via the auxiliary gearbox. In some implementations, the auxiliary gearbox may instead be arranged to provide a fixed number of different speeds for a given core shaft speed.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner Triebwerkslagerkammern umfassen. Diese Triebwerkslagerkammern können unter Verwendung des Ölstroms gekühlt werden, bevor das Öl durch einen oder beide der Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt. Das aus den Triebwerkslagerkammern austretende Öl kann heißer sein als das in die Triebwerkslagerkammern eintretende Öl. Der Ölströmungsweg kann eine Schleife sein, sodass das Öl durch den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher gekühlt wird, bevor es in die Triebwerkslagerkammern eintritt, dann wird das aus den Triebwerkslagerkammern austretende heißere Öl in den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zurückgeführt.The gas turbine engine may further include engine bearing chambers. These engine bearing chambers may be cooled using the oil flow before the oil flows through one or both of the fuel-oil heat exchangers. The oil exiting the engine bearing chambers may be hotter than the oil entering the engine bearing chambers. The oil flow path may be a loop such that the oil is cooled by the fuel-oil heat exchanger before entering the engine bearing chambers, then the hotter oil exiting the engine bearing chambers is returned to the fuel-oil heat exchanger.

Es ist vorgesehen, dass alle für den dritten oder vierten Gesichtspunkt beschriebenen Merkmale gleichermaßen für den anderen des dritten oder vierten Gesichtspunkts gelten können und dass der dritte oder vierte Gesichtspunkt in Verbindung mit dem ersten oder dem zweiten Gesichtspunkt oder mit einem der weiteren Gesichtspunkte, die in Bezug auf den ersten und den zweiten Gesichtspunkt erörtert wurden, verwendet werden können.It is intended that any feature described for the third or fourth aspect may equally apply to the other of the third or fourth aspect and that the third or fourth aspect may be used in conjunction with the first or second aspect or with any of the other aspects discussed in relation to the first and second aspects.

In jedem oder allen der vorstehenden Gesichtspunkte können eines oder mehrere der nachstehend beschriebenen Merkmale gelten.In any or all of the above aspects, one or more of the features described below may apply.

Das Öl kann bei einer höheren Temperatur als der Kraftstoff unter Reisebedingungen in den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher eintreten, sodass der Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher angeordnet ist, um Wärme von dem Öl auf den Kraftstoff zu übertragen.The oil may enter the fuel-oil heat exchanger at a higher temperature than the fuel under cruising conditions, so the fuel-oil heat exchanger is arranged to transfer heat from the oil to the fuel.

Der Kraftstoff kann vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen.The fuel may flow through the primary fuel-oil heat exchanger before passing through the secondary fuel-oil heat exchanger.

Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann als Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher bezeichnet werden. Der Großteil der Wärmeübertragung zwischen dem Öl und dem Kraftstoff kann im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher auftreten. Die primäre Funktion des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers kann das Erwärmen des Kraftstoffs sein, bevor er der Brennkammer zugeführt wird. Zumindest im Wesentlichen der gesamte Kraftstoff kann den Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher durchströmen.The primary fuel-oil heat exchanger may be referred to as the main fuel-oil heat exchanger. The majority of the heat transfer between the oil and the fuel may occur in the primary fuel-oil heat exchanger. The primary function of the primary fuel-oil heat exchanger may be to heat the fuel before it is supplied to the combustion chamber. At least substantially all of the fuel may pass through the main fuel-oil heat exchanger.

Der sekundäre KraftstoffÖl-Wärmetauscher kann ein Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher sein. Ein Teil, aber nicht alles des den Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher verlassenden Kraftstoffs kann auf den Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher gerichtet sein. Der Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann die Temperatur des Kraftstoffs weiter erhöhen, wodurch eine zusätzliche Ölkühlung bereitgestellt wird, bevor der Kraftstoff zur Verwendung in Servomechanismen des Gasturbinentriebwerks bereitgestellt wird (z. B. für Kraftstoffhydraulikbetätigung und/oder Heizung). Diese Servomechanismen können ein Maschinenhausantieisungssystem einschließen. Die Servomechanismen können Triebwerksaktuatoren einschließen. Die Servomechanismen können ein Turbinengehäuse und/oder ein Turbinenschaufelnkühl-Servoventil einschließen. In diesen Hilfssystemen kann nur Kraftstoff verwendet werden, der den sekundären KraftstoffÖl-Wärmetauscher passiert hat. Der in diesen Systemen verwendete Kraftstoff kann zum späteren Umwälzen in einen Kraftstofftank zurückgeführt werden oder kann mit anderen Kraftstoff kombiniert werden, das den Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher verlässt und in die Brennkammer eintritt.The secondary fuel-oil heat exchanger may be a servo fuel-oil heat exchanger. A portion, but not all, of the fuel exiting the main fuel-oil heat exchanger may be directed to the servo fuel-oil heat exchanger. The servo fuel-oil heat exchanger may further increase the temperature of the fuel, thereby providing additional oil cooling before the fuel is provided for use in servomechanisms of the gas turbine engine (e.g., for fuel hydraulic actuation and/or heating). These servomechanisms may include a nacelle anti-icing system. The servomechanisms may include engine actuators. tuators. The servomechanisms may include a turbine housing and/or a turbine blade cooling servo valve. In these auxiliary systems, only fuel that has passed through the secondary fuel-oil heat exchanger may be used. The fuel used in these systems may be returned to a fuel tank for later recirculation or may be combined with other fuel leaving the main fuel-oil heat exchanger and entering the combustion chamber.

Kraftstoff, der den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher passiert, kann nicht an die Brennkammer zugeführt werden, sodass alle von dem Öl auf Kraftstoff übertragenen Wärme, die die Brennkammer erreicht, in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher überführt wird. Es versteht sich, dass der Kraftstoff, der aus den Hilfssystemen nach Durchlaufen des sekundären Wärmetauschers an den Kraftstofftank zurückgeleitet wird, später an die Brennkammer zugeführt werden kann, jedoch ist jede Restwärme, die von dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher bei dem vorherigen Durchgang des Kraftstoffs durch das Triebwerk übertragen wird, wahrscheinlich vernachlässigbar. Fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger cannot be supplied to the combustion chamber, so any heat transferred from the oil to fuel that reaches the combustion chamber is transferred to the primary fuel-oil heat exchanger. It will be understood that fuel returned to the fuel tank from the auxiliary systems after passing through the secondary heat exchanger can later be supplied to the combustion chamber, but any residual heat transferred from the secondary fuel-oil heat exchanger during the fuel's previous passage through the engine is likely to be negligible.

Das Kraftstoffverwaltungssystem kann eine Triebwerkskraftstoffpumpe umfassen, die angeordnet ist, um den Kraftstoff in Richtung der Brennkammer und/oder des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers zu pumpen. Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann der Pumpe vorgelagert sein, sodass der Kraftstoff nach Verlassen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers die Pumpe durchströmt. Der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann der Pumpe nachgelagert sein, sodass der den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher verlassende Kraftstoff dann nicht durch die Pumpe strömt. Die Pumpe kann daher gegenüber den höheren Temperaturen abgeschirmt werden, die für Kraftstoff im sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher erreicht werden können.The fuel management system may include an engine fuel pump arranged to pump the fuel towards the combustion chamber and/or the secondary fuel-oil heat exchanger. The primary fuel-oil heat exchanger may be upstream of the pump so that the fuel passes through the pump after leaving the primary fuel-oil heat exchanger. The secondary fuel-oil heat exchanger may be downstream of the pump so that the fuel leaving the secondary fuel-oil heat exchanger does not then pass through the pump. The pump may therefore be shielded from the higher temperatures that may be reached for fuel in the secondary fuel-oil heat exchanger.

In Implementierungen, in denen Kraftstoff, der den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher passiert, nicht an die Brennkammer zugeführt wird, kann daher alle Wärme, die von dem Öl auf Kraftstoff übertragen wird, der die Brennkammer erreicht, in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher übertragen werden. Der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann daher die Temperatur des in die Brennkammer eintretenden Kraftstoffs nicht beeinflussen.Therefore, in implementations where fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger is not supplied to the combustion chamber, any heat transferred from the oil to fuel entering the combustion chamber may be transferred to the primary fuel-oil heat exchanger. The secondary fuel-oil heat exchanger therefore cannot affect the temperature of the fuel entering the combustion chamber.

Zumindest ein Teil des Kraftstoffs kann den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher nicht passieren. Zumindest ein Teil des Kraftstoffs kann den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher nicht passieren. Für einen oder jeden Wärmetauscher kann eine Bypass-Strecke bereitgestellt werden, um zu ermöglichen, dass ein Teil des Kraftstoffs diesen Wärmetauscher umgehen kann.At least some of the fuel cannot pass through the secondary fuel-oil heat exchanger. At least some of the fuel cannot pass through the primary fuel-oil heat exchanger. A bypass path may be provided for one or each heat exchanger to allow some of the fuel to bypass that heat exchanger.

Das Kraftstoffverwaltungssystem kann ferner ein Umwälzventil umfassen, das stromabwärts des primären Wärmetauschers und zwischen dem primären Wärmetauscher und der Brennkammer angeordnet ist. Das Umwälzventil kann angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass eine kontrollierte Menge an Kraftstoff, die den primären Wärmetauscher passiert hat, an den Einlass des primären Wärmetauschers zurückgeführt wird.The fuel management system may further include a recirculation valve disposed downstream of the primary heat exchanger and between the primary heat exchanger and the combustion chamber. The recirculation valve may be arranged to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary heat exchanger to be returned to the inlet of the primary heat exchanger.

Das Verfahren kann daher das Steuern des Kraftstoffstroms durch die Wärmetauscher durch Steuern der Kraftstoffmenge umfassen, die an den Einlass des primären Wärmetauschers zurückgeführt wird. Der rezirkulierte Kraftstoff kann daher mindestens zweimal durch den primären Wärmetauscher hindurchtreten, und mehr Wärme gewinnen. Ein Teil des Kraftstoffs kann durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher durch jedes geeignete Mittel, wie ein oder mehrere Ventile oder dergleichen, geleitet werden.The method may therefore include controlling the flow of fuel through the heat exchangers by controlling the amount of fuel returned to the inlet of the primary heat exchanger. The recirculated fuel may therefore pass through the primary heat exchanger at least twice, gaining more heat. A portion of the fuel may be passed through the secondary fuel-oil heat exchanger by any suitable means, such as one or more valves or the like.

An den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann etwa zwischen 10 % und 30 % des Kraftstoffs über den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (d. h. des durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher hindurchgetretenen oder segmentierten Kraftstoffs) abgegeben werden. Dies kann als zwischen 10 % und 30 % des Kraftstoffs auf dem Hauptkraftstoffweg stromaufwärts des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers beschrieben werden. Beispielsweise können zwischen 10 % und 20 % oder zwischen 13 % und 17 % des Kraftstoffs dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zugeführt werden. Somit strömt mehr Kraftstoff im Allgemeinen von dem primären Wärmetauscher in die Brennkammer, ohne den sekundären Wärmetauscher zu durchströmen als der Kraftstoff, der durch den sekundären Wärmetauscher strömt. Der Strömungsweg von dem primären Wärmetauscher zu der Brennkammer kann daher als Hauptkraftstoffströmungsweg beschrieben werden, wobei ein Anteil des Kraftstoffs aus dem Weg abgeleitet wird, um in den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu fließen, und optional ein Teil oder dieses gesamte Anteil vor der Brennkammer an den Hauptkraftstoffströmungsweg zurückgegeben wird.Approximately between 10% and 30% of the fuel may be delivered to the secondary fuel-oil heat exchanger via the primary fuel-oil heat exchanger (i.e., the fuel passed through or segmented through the primary fuel-oil heat exchanger). This may be described as between 10% and 30% of the fuel in the main fuel path upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger. For example, between 10% and 20%, or between 13% and 17%, of the fuel may be delivered to the secondary fuel-oil heat exchanger. Thus, more fuel generally flows from the primary heat exchanger into the combustion chamber without passing through the secondary heat exchanger than the fuel that flows through the secondary heat exchanger. The flow path from the primary heat exchanger to the combustion chamber can therefore be described as a main fuel flow path, with a portion of the fuel being diverted from the path to flow into the secondary fuel-oil heat exchanger and optionally some or all of that portion being returned to the main fuel flow path prior to the combustion chamber.

Etwa 0-10 %, 20-30 %, 20-40 % oder 30-40 % des Kraftstoffs können den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher passieren. In anderen Beispielen kann ein höherer Anteil an Kraftstoff durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher passieren.Approximately 0-10%, 20-30%, 20-40%, or 30-40% of the fuel may pass through the secondary fuel-oil heat exchanger. In other examples, a higher percentage of fuel may pass through the secondary fuel-oil heat exchanger.

Ein fester Anteil an Kraftstoff kann den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher passieren. Ein variabler Anteil des Kraftstoffs kann durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen; die Variation kann durch ein automatisiertes Rückkopplungssystem (z. B. implementiert durch eine Steuerung des Kraftstoffverwaltungssystems) gesteuert werden, optional basierend auf Daten von einem oder mehreren Temperatursensoren. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren können angeordnet sein, um Kraftstoff oder Öltemperatur zu erfassen.A fixed proportion of fuel can pass through the secondary fuel-oil heat exchanger. A variable proportion of fuel can pass through the secondary fuel-oil heat exchanger; the variation may be controlled by an automated feedback system (e.g. implemented by a fuel management system controller), optionally based on data from one or more temperature sensors. The one or more temperature sensors may be arranged to sense fuel or oil temperature.

Ein Verhältnis des Wärmeübergangs von dem Öl zu dem Kraftstoff für den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher für Kraftstoff, der durch beide Wärmetauscher strömt, kann etwa zwischen 70:30 und 90:10 liegen. Zum Beispiel für Kraftstoff, der beide Wärmetauscher passiert, können 70 % der durch diesen Kraftstoff gewonnenen Wärme, an den Kraftstoff in dem primären Wärmetauscher und der Rest durch den sekundären Wärmetauscher bereitgestellt werden, für ein Verhältnis von 70:30.A ratio of heat transfer from the oil to the fuel for the primary and secondary fuel-oil heat exchangers for fuel passing through both heat exchangers may be approximately between 70:30 and 90:10. For example, for fuel passing through both heat exchangers, 70% of the heat recovered by that fuel may be provided to the fuel in the primary heat exchanger and the remainder by the secondary heat exchanger, for a ratio of 70:30.

Das Verhältnis der Wärmeübertragung vom Öl zum Kraftstoff für den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann etwa 80:20 betragen.The ratio of heat transfer from oil to fuel for the primary and secondary fuel-oil heat exchangers can be approximately 80:20.

In anderen Beispielen kann das Verhältnis der Wärmeübertragung von dem Öl zu dem Kraftstoff für den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher höher sein.In other examples, the ratio of heat transfer from the oil to the fuel may be higher for the secondary fuel-oil heat exchanger.

Das Öl kann vor dem Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen. Das Öl kann nicht durch beliebige Komponenten fließen, die seine Temperatur zwischen dem Verlassen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers und dem Eintreten in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher erhöhen würden. Somit kann die Temperatur des Öls, das durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt, höher sein als die Temperatur des Öls, das unter Reiseflugbedingungen durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt. Der Kraftstoff kann vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen. Es versteht sich, dass der aus dem sekundären KraftstoffÖl-Wärmetauscher austretende Kraftstoff daher im Allgemeinen heißer ist als der aus dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher austretende Kraftstoff. Der Kraftstoff kann vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen, während das Öl vor dem Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen kann - die Öl- und Kraftstoffströmungsrichtungen können daher entgegengesetzt sein.The oil may flow through the secondary fuel-oil heat exchanger before passing through the primary fuel-oil heat exchanger. The oil may not flow through any components that would increase its temperature between leaving the secondary fuel-oil heat exchanger and entering the primary fuel-oil heat exchanger. Thus, the temperature of the oil flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be higher than the temperature of the oil flowing through the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions. The fuel may flow through the primary fuel-oil heat exchanger before passing through the secondary fuel-oil heat exchanger. It will be understood that the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger will therefore generally be hotter than the fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger. The fuel may flow through the primary fuel-oil heat exchanger before passing through the secondary fuel-oil heat exchanger, while the oil may flow through the secondary fuel-oil heat exchanger before passing through the primary fuel-oil heat exchanger - the oil and fuel flow directions may therefore be opposite.

In einigen Implementierungen wird der Kraftstoff, der aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher austritt, an die Brennkammer abgegeben, anstatt an eine Pumpe geleitet zu werden und dann beispielsweise wieder zurückgeführt zu werden. Dies reduziert die Strömungsweglänge und die Zeit, die mit dem Kraftstoff bei der höchsten Temperatur während des Kraftstoffabgabevorgangs verbraucht wird, wodurch Temperaturverluste in die Umgebung reduziert werden. Ferner kann der kürzere Kraftstoffweg die Anzahl von Komponenten reduzieren, die mit dem Kraftstoff bei seiner höchsten Temperatur interagieren, was die Komponentenlebensdauer verbessern kann (z. B. Schutz der Pumpe).In some implementations, the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger is delivered to the combustion chamber rather than being routed to a pump and then recirculated, for example. This reduces the flow path length and time spent with the fuel at its highest temperature during the fuel delivery process, thereby reducing temperature losses to the environment. Furthermore, the shorter fuel path can reduce the number of components interacting with the fuel at its highest temperature, which can improve component life (e.g., protecting the pump).

In anderen Implementierungen wird der aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher austretende Kraftstoff stattdessen an einen Kraftstofftank abgegeben, optional durch Verwendung in einem oder mehreren Hilfssystemen, wie vorstehend erwähnt (z. B. Fueldraulics). Dieser Strömungsweg kann wiederum die Triebwerkskraftstoffpumpe vermeiden, sodass diese Pumpe geschützt wird. Das Mischen mit anderem Kraftstoff in dem Kraftstofftank kann die durchschnittliche Kraftstofftemperatur des Kraftstoffs, der gerade durch den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher geleitet wird, senken (er wird im Allgemeinen die durchschnittliche Kraftstofftemperatur des Gesamtkörpers des Kraftstoffs in dem Tank erhöhen, was einen sekundären Vorteil, insbesondere bei kalten Bedingungen, bereitstellen kann).In other implementations, the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger is instead delivered to a fuel tank, optionally through use in one or more auxiliary systems as mentioned above (e.g., fuel draulics). This flow path may in turn avoid the engine fuel pump, thus protecting that pump. Mixing with other fuel in the fuel tank may lower the average fuel temperature of the fuel just passed through the fuel-oil heat exchanger (it will generally raise the average fuel temperature of the entire body of fuel in the tank, which may provide a secondary benefit, particularly in cold conditions).

Ferner kann die Platzierung der Kraftstoffpumpe zwischen dem primären und dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher dazu beitragen, die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe zu bewahren. Die Temperatur des Kraftstoffs kann beim Verlassen des primären Wärmetauschers erhöht und noch weiter erhöht werden,beim Verlassen des sekundären Wärmetauschers. Die Platzierung der Kraftstoffpumpe zwischen den beiden und insbesondere vor dem sekundären Wärmetauscher reduziert die Exposition der Kraftstoffpumpe auf die höchsten Temperaturen des Kraftstoffstroms und reduziert daher die mit diesen hohen Temperaturen verbundenen Schäden.Furthermore, placing the fuel pump between the primary and secondary fuel-oil heat exchangers can help preserve the life of the fuel pump. The temperature of the fuel can be increased as it leaves the primary heat exchanger and increased even further as it leaves the secondary heat exchanger. Placing the fuel pump between the two, and especially before the secondary heat exchanger, reduces the fuel pump's exposure to the highest temperatures of the fuel stream and therefore reduces the damage associated with these high temperatures.

Der Kraftstoffstrom kann durch Verwenden eines Umwälzventils gesteuert werden, das stromabwärts des primären Wärmetauschers angeordnet ist, wobei das Umwälzventil angeordnet ist, um einer kontrollierten Menge an Kraftstoff, die nicht durch den sekundären Wärmetauscher geleitet wird, zu ermöglichen, an den Einlass des primären Wärmetauschers zurückgeführt zu werden.The fuel flow may be controlled by using a recirculation valve arranged downstream of the primary heat exchanger, the recirculation valve arranged to allow a controlled amount of fuel not passed through the secondary heat exchanger to be returned to the inlet of the primary heat exchanger.

Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftstoffstrom durch Verwenden eines Bypassrohrs gesteuert werden, das sich über einen oder jeden Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher befindet. Das Bypassrohr kann angeordnet sein, um zu ermöglichen dass eine kontrollierte Menge an Kraftstoff den jeweiligen Wärmetauscher vollständig umgeht.Alternatively or additionally, the fuel flow may be controlled by using a bypass pipe located across one or each fuel-oil heat exchanger. The bypass pipe may be arranged to allow a controlled amount of fuel completely bypasses the respective heat exchanger.

Alternativ oder zusätzlich kann der Ölstrom durch Verwenden eines Bypassrohrs gesteuert werden, das sich über einen oder jeden Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher befindet. Das Bypassrohr kann angeordnet sein, um zu ermöglichen dass eine kontrollierte Ölmenge den jeweiligen Wärmetauscher vollständig umgeht.Alternatively or additionally, the oil flow may be controlled by using a bypass pipe located across one or each fuel-oil heat exchanger. The bypass pipe may be arranged to allow a controlled amount of oil to bypass the respective heat exchanger entirely.

Das Gasturbinentriebwerk kann Teil eines Flugzeugs sein. Das Flugzeug kann einen Kraftstofftank und eine Kraftstoffzufuhrpumpe umfassen, die konfiguriert ist, um dem Kraftstoffverwaltungssystem des Triebwerkss selbst einen Fluidstrom zuzuführen. Die Kraftstoffzufuhrpumpe kann als Kraftstofftankpumpe oder Niederdruckpumpe beschrieben werden und befindet sich stromaufwärts des Triebwerks und daher stromaufwärts des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers.The gas turbine engine may be part of an aircraft. The aircraft may include a fuel tank and a fuel supply pump configured to supply a flow of fluid to the fuel management system of the engine itself. The fuel supply pump may be described as a fuel tank pump or a low pressure pump and is located upstream of the engine and therefore upstream of the primary fuel-oil heat exchanger.

Eine Kraftstoffpumpe des Kraftstoffverwaltungssystems kann hierin als Hauptkraftstoffpumpe oder Triebwerkskraftstoffpumpe beschrieben werden, da sie im Gegensatz zur Kraftstoffzufuhrpumpe ein Teil des Triebwerkss selbst ist. Die Hauptkraftstoffpumpe kann stromabwärts des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers angeordnet sein. Die Hauptkraftstoffpumpe kann stromaufwärts des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers angeordnet sein. Eine oder mehrere Hilfskraftstoffpumpen können sich an jeder geeigneten Position entlang des Kraftstoffströmungswegs befinden.A fuel pump of the fuel management system may be described herein as a main fuel pump or engine fuel pump because, unlike the fuel delivery pump, it is a part of the engine itself. The main fuel pump may be located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger. The main fuel pump may be located upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger. One or more auxiliary fuel pumps may be located at any suitable position along the fuel flow path.

Wie vorstehend erörtert, kann mindestens ein Teil des Kraftstoffs, der durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt, an Servomechanismen des Flugzeugs bereitgestellt werden. Mindestens ein Teil dieses Kraftstoffs kann dann in einen Flugzeugkraftstofftank oder der Niederdruckpumpe zur Umwälzung zurückgeführt werden.As discussed above, at least a portion of the fuel flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be provided to aircraft servomechanisms. At least a portion of this fuel may then be returned to an aircraft fuel tank or the low pressure pump for recirculation.

Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömenden Kraftstoffs zu einer beliebigen Stelle auf dem Kraftstoffströmungsweg zurückgeführt werden; zum Beispiel zurück zum Einlass des primären oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers, oder zum erneuten Eintreten in den Strom von dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher auf seinem Weg zur Brennkammer.Alternatively or additionally, at least a portion of the fuel flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger may be returned to any location along the fuel flow path; for example, back to the inlet of the primary or secondary fuel-oil heat exchanger, or to re-enter the flow from the primary fuel-oil heat exchanger on its way to the combustion chamber.

In einigen beispielhaften Implementierungen kann eine dritte, vierte oder jede geeignete Anzahl weiterer Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher vorhanden sein, optional mit einem Kraftstoffventil, das betreibbar ist, um eine Durchflussrate von Kraftstoff durch sie hindurch zu steuern.In some example implementations, a third, fourth, or any suitable number of additional fuel-oil heat exchangers may be present, optionally with a fuel valve operable to control a flow rate of fuel therethrough.

Der Ölstrom innerhalb des Gasturbinentriebwerks kann einer geschlossenen Schleife folgen. Das Ölsystem mit geschlossenem Kreislauf kann konfiguriert sein, um einen zirkulierenden Ölstrom innerhalb des Triebwerks zuzuführen und kann als Umwälzschmier- und/oder Kühlsystem oder als Umwälzölsystem beschrieben werden. Mindestens einer der primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann als Teil des geschlossenen Kreislaufsystems beschrieben werden. Das Umwälzschmier- und/oder Kühlsystem kann als Öl-Wärmeverwaltungssystem beschrieben werden, da Wärme aus dem Öl entfernt wird, nachdem es in dem Prozess der Schmierung und/oder Kühlung anderer Systemkomponenten erwärmt wurde.The oil flow within the gas turbine engine may follow a closed loop. The closed loop oil system may be configured to supply a circulating oil flow within the engine and may be described as a recirculating lubrication and/or cooling system or a recirculating oil system. At least one of the primary and secondary fuel-oil heat exchangers may be described as part of the closed loop system. The recirculating lubrication and/or cooling system may be described as an oil thermal management system because heat is removed from the oil after it is heated in the process of lubricating and/or cooling other system components.

Das geschlossene Kreislaufsystem kann mindestens eine erste Ölpumpe umfassen, die konfiguriert ist, um einen Ölstrom um mindestens einen Teil des Umwälzölsystems zu pumpen. Die erste Ölpumpe kann sich an jeder geeigneten Position um das Umwälzölsystem herum befinden. Das Umwälzölsystem kann so konfiguriert sein, dass der Ölstrom durch Triebwerkskomponenten (z. B. die Triebwerkslagerkammer) strömt und dann in einem Pumpensumpf gesammelt werden kann. Die erste Ölpumpe kann dazu konfiguriert sein, Öl aus dem Sumpf zu einem ersten Öltank zu pumpen. Somit kann die erste Ölpumpe als eine Abfangpumpe beschrieben werden.The closed loop system may include at least a first oil pump configured to pump an oil flow around at least a portion of the recirculating oil system. The first oil pump may be located at any suitable location around the recirculating oil system. The recirculating oil system may be configured so that the oil flow flows through engine components (e.g., the engine bearing chamber) and may then be collected in a pump sump. The first oil pump may be configured to pump oil from the sump to a first oil tank. Thus, the first oil pump may be described as an interceptor pump.

Der Öltank kann zum Aufnehmen eines Ölvolumens geeignet sein. Der Öltank kann konfiguriert sein, um ein beliebiges geeignetes Öl zu enthalten. Der Öltank kann angeordnet sein, um Gase aus dem Öl in dem ersten Öltank zu entfernen. Öl, das den Öltank verlässt, kann einen Filter, ein Sieb oder dergleichen passieren.The oil tank may be adapted to hold a volume of oil. The oil tank may be configured to contain any suitable oil. The oil tank may be arranged to remove gases from the oil in the first oil tank. Oil exiting the oil tank may pass through a filter, strainer or the like.

Zwischen dem ersten Öltank und dem primären oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher kann eine zweite Ölpumpe angeordnet sein. Die zweite Ölpumpe kann als Speisepumpe beschrieben werden. Die zweite Ölpumpe kann dazu konfiguriert sein, Öl aus dem ersten Öltank in den primären oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zu pumpen.A second oil pump may be disposed between the first oil tank and the primary or secondary fuel-oil heat exchanger. The second oil pump may be described as a feed pump. The second oil pump may be configured to pump oil from the first oil tank into the primary or secondary fuel-oil heat exchanger.

In einigen Implementierungen fließt mindestens ein Teil des Öls durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und mindestens ein Teil des Öls fließt durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher. Das gesamte Öl kann sowohl durch den primären als auch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen. Wie vorstehend erörtert, kann das Öl zuerst durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und dann durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen, sodass es dem entgegengesetzten Strömungsweg des Kraftstoffs folgt.In some implementations, at least a portion of the oil flows through the primary fuel-oil heat exchanger and at least a portion of the oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger. All of the oil may flow through both the primary and secondary fuel-oil heat exchangers. As discussed above, the oil may first flow through the secondary fuel-oil heat exchanger and then through the primary fuel-oil heat exchanger, such that it follows the opposite flow path of the fuel.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner einen oder mehrere Luft-Öl-Wärmetauscher umfassen. Der eine oder die mehreren Luft-Öl-Wärmetauscher können Teil des Umwälzölsystems sein. Der eine oder die mehreren Luft-Öl-Wärmetauscher können in einer Strömungsreihe mit den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschern angeordnet sein, sodass mindestens ein Teil des Ölstroms durch einen Luft-Öl-Wärmetauscher vor dem Eintritt in den primären oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher oder nach dem Verlassen des primären oder sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers fließt. In einem Beispiel kann das Öl durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömen, bevor es durch einen Luft-Öl-Wärmetauscher (z. B. einen Oberflächen-Luft-Ölkühler) und dann den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt.The gas turbine engine may further include one or more air-to-oil heat exchangers. The one or more air-to-oil heat exchangers may be part of the recirculating oil system. The one or more air-to-oil heat exchangers may be arranged in a flow series with the primary and secondary fuel-to-oil heat exchangers such that at least a portion of the oil flow flows through an air-to-oil heat exchanger before entering the primary or secondary fuel-to-oil heat exchanger or after exiting the primary or secondary fuel-to-oil heat exchanger. In one example, the oil may flow through the secondary fuel-to-oil heat exchanger before flowing through an air-to-oil heat exchanger (e.g., a surface air oil cooler) and then the primary fuel-to-oil heat exchanger.

In den vorstehend beschriebenen Beispielen kann die Triebwerksarchitektur ein Direktantriebstriebwerk sein, wobei kein Getriebe die Kernwelle von einer Fanwelle trennt.In the examples described above, the engine architecture may be a direct drive engine, with no gearbox separating the core shaft from a fan shaft.

In anderen Triebwerksarchitekturen kann das Triebwerk unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise ein Getriebemotor anstelle eines Direktantriebsmotors.In other engine architectures, the engine may be designed differently, for example a geared motor instead of a direct drive motor.

Gemäß einem fünften Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks bereitgestellt, wobei das Gasturbinentriebwerk umfasst:

  • einen Triebwerkskern, der eine Turbine, einen Verdichter und eine Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, umfasst;
  • einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist;
  • eine Fanwelle;
  • ein Getriebe (das als Hauptgetriebe bezeichnet werden kann), das einen Antrieb von der Kernwelle empfängt und über die Fanwelle einen Antrieb an den Fan ausgibt, wobei das Getriebe Zahnräder und Zapfenlager umfasst, die ihnen zugeordnet sind;
  • ein Umwälzschmiersystem, das angeordnet ist, um Öl zu versorgen, um die Zahnräder und Zapfenlager zu schmieren, wobei das Schmiersystem einen ersten Öltank umfasst, der angeordnet ist, um Öl an die Zahnräder und Zapfenlager zuzuführen, und einen zweiten Öltank, der angeordnet ist, um Öl nur an die Zapfenlager zuzuführen; und
  • ein Wärmeaustauschsystem, das angeordnet ist, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen.
According to a fifth aspect, there is provided a method of operating a gas turbine engine, the gas turbine engine comprising:
  • an engine core comprising a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor;
  • a fan located upstream of the engine core;
  • a wave of fans;
  • a gearbox (which may be referred to as a main gearbox) receiving drive from the core shaft and outputting drive to the fan via the fan shaft, the gearbox comprising gears and journal bearings associated therewith;
  • a recirculating lubrication system arranged to supply oil to lubricate the gears and journal bearings, the lubrication system comprising a first oil tank arranged to supply oil to the gears and journal bearings and a second oil tank arranged to supply oil only to the journal bearings; and
  • a heat exchange system arranged to transfer heat between the oil and the fuel.

Das Verfahren umfasst unter Reiseflugbedingungen:

  • Steuern des Wärmetauschsystems, um 200 - 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl zu übertragen und
  • Bereitstellen von kühlerem Öl an die Zapfenlager als an die Zahnräder.
The procedure includes under cruise flight conditions:
  • Controlling the heat exchange system to transfer 200 - 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil and
  • Providing cooler oil to the journal bearings than to the gears.

Die Wärmeübertragung wird pro Kubikmeter des Kraftstoffs beim Eintritt in die Brennkammer gemessen. Da die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit des Kraftstoffs gemessen wird, kann dies als eine Wärmeübertragungsrate angesehen werden, die für Kraftstoffdurchflussschwankungen im Reiseflug normalisiert wird Diese Übertragung von Wärme von dem Öl auf den Kraftstoff kann verwendet werden, um die Öltemperatur beim Eintritt in das Getriebe und insbesondere in die Zapfenlager und die Zahnräder des Getriebes zu steuern.Heat transfer is measured per cubic meter of fuel as it enters the combustion chamber. Since heat transfer is measured per unit volume of fuel, this can be viewed as a heat transfer rate normalized for fuel flow variations in cruise flight. This transfer of heat from the oil to the fuel can be used to control the oil temperature as it enters the gearbox, and in particular the journal bearings and gears of the gearbox.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Strahlkraftstoffen unterscheiden, wie beispielsweise nachhaltige Flugzeugkraftstoffe, können es ermöglichen, mehr Wärme aus dem Öl in den Kraftstoff pro Volumeneinheit des Kraftstoffs durch das Wärmetauschsystem zu übertragen. Höhere Kraftstofftemperaturen beim Eintritt in die Brennkammer können einen verbesserten Kraftstoffverbrennungswirkungsgrad sowie eine verbesserte Ölkühlung ermöglichen.The inventors have recognized that the use of fuels other than traditional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, may allow more heat to be transferred from the oil into the fuel per unit volume of fuel through the heat exchange system. Higher fuel temperatures upon entering the combustion chamber may enable improved fuel combustion efficiency as well as improved oil cooling.

Gesteuerte Übertragung von Wärme aus dem Öl zum Kraftstoff durch das Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen spielt eine Rolle beim Steuern der Öltemperatur, und unterschiedliche Kraftstoffe können eine verbesserte Ölkühlung ermöglichen, sodass Öltemperaturen optimiert werden können.Controlled transfer of heat from the oil to the fuel through the heat exchange system under cruising conditions plays a role in controlling oil temperature, and different fuels can provide improved oil cooling so that oil temperatures can be optimized.

Die Zapfenlager können eine größere Last annehmen und/oder sich mehr als die Zahnräder erwärmen, und es daher wichtiger sein kann, kühles Öl an die Zapfenlager als an die Zahnräder bereitzustellen, um die Schmierung zu verbessern und/oder mehr Wärme von dem Öl abzuführen. Eine niedrigere Öltemperatur kann erreicht werden, wenn ein geringeres Ölvolumen gekühlt wird, bei gleicher Temperatur des Kühlmediums (hier wahrscheinlich der Kraftstoff). Die Entscheidung, dass ein Anteil des Öls, das den Öltank verlässt, nicht gekühlt wird, kann daher ermöglichen, dass der gekühlte Teil des Öls eine niedrigere Temperatur erreicht. Die Erfinder haben erkannt, dass für eine verbesserte Wirksamkeit der Kühlung und Schmierung das Umwälzschmiersystem daher angeordnet sein kann, um Öl bei unterschiedlichen Temperaturen zu verschiedenen Komponenten, basierend auf ihren Bedürfnissen, bereitzustellen, anstatt die gesamte Ölmenge in dem System auf die gleiche Weise zu behandeln. Das Vorhandensein von Teilen des Öls bei unterschiedlichen Temperaturen und das kontrollierte Mischen dieser Öle bei unterschiedlichen Temperaturen können eine verbesserte Anpassung der Öltemperatur für eine gegebene Verwendung/Komponente ermöglichen.The journal bearings may take on a greater load and/or heat up more than the gears, and it may therefore be more important to provide cool oil to the journal bearings than to the gears to improve lubrication and/or remove more heat from the oil. A lower oil temperature may be achieved if a smaller volume of oil is cooled, for the same temperature of the cooling medium (here probably the fuel). Deciding that a proportion of the oil leaving the oil tank is not cooled may therefore allow the cooled portion of the oil to reach a lower temperature. The inventors have realised that for improved cooling and lubrication efficiency, the recirculating lubrication system may therefore be arranged to provide oil at different temperatures to different components based on their needs, rather than the entire volume of oil. in the system in the same way. Having portions of the oil at different temperatures and controlled mixing of these oils at different temperatures can allow for improved oil temperature matching for a given use/component.

Ferner sind Zapfenlager im Allgemeinen weniger tolerant in Bezug auf Variationen der Schmierfilmdicke als Zahnräder. Ein „Berühren“ mit Metall-Metall-Kontakt in Zapfenlagern kann einen viel schnelleren Ausfallverlauf verursachen als bei Zahnradeingriff. Die Zapfenlager beruhen auf einer konstanten Ölzufuhr unter allen Betriebsbedingungen, selbst bei Ausfall im Ölversorgungssystem (z. B. Ölpumpenausfall oder Rohrleckage). Es besteht daher auch ein positiver Einfluss der Verwendung eines niedrigeren Ölstromes zu den Zapfenlagern. Da kühleres Öl es ermöglicht, einen verringerten Ölstrom für den gleichen Kühleffekt zu verwenden, kann die im Ölsystem erforderliche Redundanz für Fehler leichter verwaltet werden und die Komponenten im Ölsystem können eine kleinere Größe aufweisen. Zum Beispiel kann Öl in aktuellen Systemen den Zapfenlagern von zwei unterschiedlichen Ölzuführungen zugeführt werden und die Zufuhr ist doppelt so groß wie die erforderliche Mindestölströmung, sodass, wenn eine Zufuhr fehlschlägt, die andere Zufuhr noch den erforderlichen Fluss zu den Lagern bereitstellen kann. Bei einer verringerten Öltemperatur für die Zapfenlager kann immer noch der doppelte erforderliche Durchfluss erforderlich sein, aber der erforderliche Durchfluss ist niedriger als bei wärmerem Öl. Dies hat eine positive Auswirkung hinsichtlich der Komponentengröße (z. B. Ölpumpengröße) und verbessert die Leistungsgetriebeeffizienz und somit den spezifischen Kraftstoffverbrauch (SFC) des Triebwerks. Das Fokussieren des Kühlens auf dem Teil des Gesamtölstroms, der für die Zapfenlager bestimmt ist, kann daher verwendet werden, um die Wärmemenge, die von den Zapfenlagern aufgenommen werden kann zu erhöhen (wenn die Durchflussrate konstant gehalten wird, oder um eine Menge reduziert wird, die zu klein ist, um den von dem Kühler bereitgestellten Vorteil vollständig auszugleichen) und/oder um eine reduzierte Durchflussrate bei gleicher Wärmeableitung zu ermöglichen.Furthermore, journal bearings are generally less tolerant of variations in lubricant film thickness than gears. "Touching down" with metal-to-metal contact in journal bearings can cause a much faster failure progression than with gear mesh. The journal bearings rely on a constant oil supply under all operating conditions, even in the event of a failure in the oil supply system (e.g. oil pump failure or pipe leakage). There is therefore also a positive impact of using a lower oil flow to the journal bearings. Since cooler oil allows a reduced oil flow to be used for the same cooling effect, the redundancy for failures required in the oil system can be more easily managed and the components in the oil system can be of a smaller size. For example, in current systems, oil can be supplied to the journal bearings from two different oil supplies and the supply is twice the required minimum oil flow, so that if one supply fails, the other supply can still provide the required flow to the bearings. At a reduced oil temperature for the journal bearings, twice the required flow may still be required, but the required flow is lower than with warmer oil. This has a positive impact in terms of component size (e.g. oil pump size) and improves power transmission efficiency and hence the specific fuel consumption (SFC) of the engine. Focusing cooling on the portion of the total oil flow destined for the journal bearings can therefore be used to increase the amount of heat that can be absorbed by the journal bearings (if the flow rate is kept constant, or reduced by an amount too small to fully offset the benefit provided by the cooler) and/or to allow a reduced flow rate with the same heat dissipation.

In einigen Implementierungen wird zum Beispiel etwas Öl aus einem Hauptöltank gekühlt (durch Durchströmen eines oder mehrerer Wärmetauscher), während anderes Öl von dem Hauptöltank zu dem Getriebe ohne solche Kühlung zugeführt wird. In verschiedenen Implementierungen wird kein nicht gekühltes Öl aus dem Hauptöltank zu den Zapfenlagern geführt; d. h. nur gekühltes Öl aus dem Hauptöltank kann zu den Zapfenlagern des Getriebes gelangen. Das gesamte ungekühlte Öl, gemischt mit einem Prozentsatz des gekühlten Öls, kann zu den Zahnrädern des Getriebes gelangen.For example, in some implementations, some oil from a main oil tank is cooled (by passing through one or more heat exchangers), while other oil from the main oil tank is supplied to the transmission without such cooling. In various implementations, no uncooled oil from the main oil tank is supplied to the journal bearings; i.e., only cooled oil from the main oil tank can reach the journal bearings of the transmission. All uncooled oil, mixed with a percentage of the cooled oil, can reach the gears of the transmission.

Das an den Zapfenlagern bereitgestellte Öl kann mindestens um 10e kühler sein als das Öl, das unter Reisebedingungen den Zahnrädern zugeführt wird. Das an den Zapfenlagern bereitgestellte Öl kann um mindestens 15 °C, 20 °C C, 25 °C, 30 °C, 35 °C, 40 °C C oder 45 °C C kühler sein als das dem Getriebe zugeführte Öl. Das an den Zapfenlagern bereitgestellte Öl kann um 30 °C kühler sein als das dem Getriebe zugeführte Öl. Das an den Zapfenlagern bereitgestellte Öl kann zwischen 20 °C und 40 °C kühler sein als das dem Getriebe zugeführte Öl.The oil provided to the journal bearings may be at least 10e cooler than the oil supplied to the gears under cruising conditions. The oil provided to the journal bearings may be at least 15°C, 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C or 45°C cooler than the oil supplied to the gearbox. The oil provided to the journal bearings may be 30°C cooler than the oil supplied to the gearbox. The oil provided to the journal bearings may be between 20°C and 40°C cooler than the oil supplied to the gearbox.

Das an den Zapfenlagern bereitgestellte Öl kann unter Reisebedingungen eine Temperatur zwischen 80 °C und 120 °C und optional von 100 °C aufweisen. Das an den Zahnrädern bereitgestellte Öl kann unter Reisebedingungen eine Temperatur zwischen 100 °C und 140 °C und optional von 130 °C aufweisen.The oil supplied to the journal bearings may have a temperature between 80 °C and 120 °C under cruising conditions and optionally 100 °C. The oil supplied to the gears may have a temperature between 100 °C and 140 °C under cruising conditions and optionally 130 °C.

Das Verfahren kann das Übertragen von 300 - 500 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl durch das Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen umfassen. Das Verfahren kann das Übertragen von 350 - 450 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl durch das Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen umfassen. Das Verfahren kann das Übertragen von 400 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl durch das Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen umfassen. Diese Wärmeübertragung kann verwendet werden, um die Öltemperatur am Eintritt in das Getriebe zu steuern.The method may include transferring 300 - 500 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil through the heat exchange system under cruising conditions. The method may include transferring 350 - 450 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil through the heat exchange system under cruising conditions. The method may include transferring 400 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil through the heat exchange system under cruising conditions. This heat transfer may be used to control the oil temperature entering the transmission.

Das Öl kann eine durchschnittliche Temperatur von bis zu 160 °C, 180 °C, 200 °C oder 220 °C beim Eintritt in das Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen aufweisen.The oil may have an average temperature of up to 160 °C, 180 °C, 200 °C or 220 °C when entering the heat exchange system under cruising conditions.

Zusätzlich zur Gewinnung von Wärme aus dem Hauptgetriebe kann das Öl eine oder mehrere andere Triebwerkskomponenten passieren und kühlen, optional einschließlich eines Hilfsgetriebes (AGB) und/oder einer oder mehrerer Lagerkammern. Diese Triebwerkskomponenten können dem Öl mehr Wärme hinzufügen, um seine Temperatur auf eine Temperatur zu erhöhen die höher ist als wenn sie aus dem Hauptgetriebe allein aufgenommen würde.In addition to extracting heat from the main gearbox, the oil may pass through and cool one or more other engine components, optionally including an auxiliary gearbox (AGB) and/or one or more bearing chambers. These engine components may add more heat to the oil to raise its temperature to a temperature higher than if it were extracted from the main gearbox alone.

Das Öl in dem Umwälzschmiersystem kann daher ein Hilfsgetriebe und ein oder mehrere Zapfenlager des Triebwerks sowie das Hauptgetriebe durchströmen, und das Öl kann eine durchschnittliche Temperatur von bis zu 220 °C beim Eintritt zum Wärmetauschsystem unter Reisebedingungen aufweisen (selbst wenn Öl, das das Hauptgetriebe verlässt, deutlich kühler ist).The oil in the recirculating lubrication system may therefore flow through an auxiliary gearbox and one or more of the engine journal bearings as well as the main gearbox, and the oil may have an average temperature of up to 220 °C when entering the heat exchange system under cruise conditions (even if oil leaving the main gearbox is considerably cooler).

Das Gasturbinentriebwerk kann einen integrierten Antriebsgenerator umfassen.The gas turbine engine may include an integrated propulsion generator.

Das Umwälzschmiersystem kann erste und zweite geschlossene Kreislaufsysteme umfassen, wobei das zweite geschlossene Kreislaufsystem Öl dem Getriebe bereitstellt und das erste geschlossene Kreislaufsystem Öl dem integrierten Antriebsgenerator bereitstellt. Das Verfahren kann das Übertragen von Wärme von Öl in dem zweiten geschlossenen Kreislaufsystem auf den Kraftstoff umfassen. Das Verfahren kann das Übertragen von Wärme von Öl in dem ersten geschlossenen Kreislaufsystem auf den Kraftstoff umfassen.The recirculating lubrication system may include first and second closed loop systems, the second closed loop system providing oil to the transmission and the first closed loop system providing oil to the integrated drive generator. The method may include transferring heat from oil in the second closed loop system to the fuel. The method may include transferring heat from oil in the first closed loop system to the fuel.

Wärme kann aus dem Öl in dem ersten geschlossenen Kreis auf den Kraftstoff übertragen werden, bevor Wärme vom Öl in dem zweiten geschlossenen Kreislaufsystem zum Kraftstoff übertragen wird.Heat can be transferred from the oil in the first closed loop to the fuel before heat is transferred from the oil to the fuel in the second closed loop system.

Mehr Wärme kann im zweiten geschlossenen Regelkreis durch das Getriebe in Öl abgegeben werden als in Öl im ersten geschlossenen Regelkreis durch den integrierten Antriebsgenerator (IDG) ausgegeben wird.More heat can be dissipated into oil in the second closed control loop by the gearbox than is dissipated into oil in the first closed control loop by the integrated drive generator (IDG).

Es versteht sich, dass, während das Getriebe im Allgemeinen mehr Wärme in Bezug auf die absolute Wärmeabgabe ausgibt, die Wärmeabgabe von dem Hauptgetriebe, das auch als Leistungsgetriebe (PGB) bezeichnet werden kann, in der Regel in niedriger Qualität mit relativ hohen Ölströmungsraten resultiert, d. h. die Ölströmungsrate kann hoch gehalten werden, sodass das Getriebe verlassende Öl die Temperatur nicht erreicht, die erreichbar wäre, wenn die Ölströmungsrate der durch die IDG entsprechen würde. Das Öl, das das PGB verlässt, ist im Allgemeinen immer noch heißer als das Öl, das den IDG verlässt, obwohl es zu beachten ist, dass dies zwischen Implementierungen variieren kann.It will be appreciated that while the gearbox generally dissipates more heat in terms of absolute heat output, the heat output from the main gearbox, which may also be referred to as the power gearbox (PGB), will typically result in low quality with relatively high oil flow rates, i.e. the oil flow rate may be kept high so that the oil leaving the gearbox does not reach the temperature that would be achievable if the oil flow rate were equal to that through the IDG. The oil leaving the PGB will still generally be hotter than the oil leaving the IDG, although it should be noted that this may vary between implementations.

Zum Beispiel kann ein PGB im Reiseflug etwa 75 kW Wärme ausgeben. Der Ölvolumenstrom zum PGB bei den gleichen Bedingungen kann etwa 0,002 m3/s betragen. Im Gegensatz dazu kann ein IDG nur etwa 18,4 kW Wärme unter Reiseflugbedingungen ausgeben, also nur etwa 25 % der Heizleistung des PGB, - sodass das PGB daher etwa vier Mal so viel Wärme wie der IDG ausgeben kann. Der Ölvolumendurchfluss zum IDG kann jedoch nur etwa 0,00062 m3/s betragen. Das Öl, das das PGB verlässt, kann daher nur etwa das 1,2-fache der ihm pro Volumeneinheit übertragenen Wärme im Vergleich zu Öl aufweisen, das den IDG verlässt, obwohl die Wärmeausgabe des PGB viermal so hoch ist. For example, a PGB may output about 75 kW of heat at cruise. The volumetric flow of oil to the PGB at the same conditions may be about 0.002 m3/s. In contrast, an IDG may only output about 18.4 kW of heat at cruise conditions, only about 25% of the heat output of the PGB - so the PGB can therefore output about four times as much heat as the IDG. However, the volumetric flow of oil to the IDG may only be about 0.00062 m3/s. The oil leaving the PGB may therefore only have about 1.2 times the heat transferred to it per unit volume compared to oil leaving the IDG, even though the heat output of the PGB is four times as high.

Die PGB-Öldurchflussrate im Reiseflug kann zwischen 100 Liter pro Minute und 150 Liter pro Minute liegen und kann optional um oder gleich 126 l/min sein. Die IDG-Öldurchflussrate im Reiseflug kann zwischen 30 Liter pro Minute und 45 Liter pro Minute liegen und kann optional um oder gleich 37 l/min sein.The PGB oil flow rate at cruise can be between 100 liters per minute and 150 liters per minute and can optionally be around or equal to 126 l/min. The IDG oil flow rate at cruise can be between 30 liters per minute and 45 liters per minute and can optionally be around or equal to 37 l/min.

Die PGB-Wärmeausgabe in verschiedenen Implementierungen kann von 50 bis 100 kW betragen. Die IDG-Wärmeausgabe in verschiedenen Implementierungen kann von 5 kW bis 25 kW betragen.PGB heat output in different implementations can range from 50 to 100 kW. IDG heat output in different implementations can range from 5 kW to 25 kW.

Mehrere Wärmetauscher können bereitgestellt werden, um das Öl zu kühlen, bevor es wieder in das Getriebe (und/oder andere zu schmierende und/oder zu kühlende Triebwerkskomponenten) eintritt, wobei die mehreren Wärmetauscher einen Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und mindestens eines von Folgendem einschließen:

  1. (i) einen Luft-Öl-Wärmetauscher, und
  2. (ii) einen Öl-Öl-Wärmetauscher, der von einem Ölstrom von einer anderen Quelle durchströmt wird (z. B. zur Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten geschlossenen Regelkreis).
A plurality of heat exchangers may be provided to cool the oil before it re-enters the transmission (and/or other engine components to be lubricated and/or cooled), the plurality of heat exchangers including a fuel-oil heat exchanger and at least one of the following:
  1. (i) an air-oil heat exchanger, and
  2. (ii) an oil-to-oil heat exchanger through which an oil stream from another source flows (e.g. for heat transfer between the first and second closed loops).

In solchen Implementierungen können die mehreren Wärmetauscher in einer parallelen Konfiguration angeordnet sein und das Verfahren kann das Zuführen eines Anteils des Öls durch jeden Zweig der parallelen Konfiguration und das Anpassen dieses Anteils umfassen, um zu die Ölmenge zu variieren, die durch den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömtund durch einen Wärmetauscher in dem anderen Zweig strömt. Die parallele Konfiguration kann einen ersten Zweig mit dem Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen zweiten Zweig mit einem Luft-Öl-Wärmetauscher und/oder einem Öl-Öl-Wärmetauscher umfassen.In such implementations, the plurality of heat exchangers may be arranged in a parallel configuration and the method may include supplying a portion of the oil through each branch of the parallel configuration and adjusting that portion to vary the amount of oil flowing through the fuel-oil heat exchanger and flowing through a heat exchanger in the other branch. The parallel configuration may include a first branch with the fuel-oil heat exchanger and a second branch with an air-oil heat exchanger and/or an oil-oil heat exchanger.

Das Verfahren kann umfassen: Übertragen von mindestens 40 % der Wärme, die von dem Öl zu dem Kraftstoff verloren geht, mit dem Rest der Wärme, die von dem Öl zu Luft oder zu einem anderen Öl übertragen wird. Das Verfahren kann das Übertragen von mindestens 50 %, 60 % oder 70 % der Wärme, die von dem Öl an den Kraftstoff verloren geht, umfassen, wobei der Rest der Wärme von dem Öl zu Luft oder zu einem anderen Öl übertragen wird.The method may comprise transferring at least 40% of the heat lost from the oil to the fuel, with the remainder of the heat being transferred from the oil to air or to another oil. The method may comprise transferring at least 50%, 60%, or 70% of the heat lost from the oil to the fuel, with the remainder of the heat being transferred from the oil to air or to another oil.

Ein Ölsystem mit geschlossenem Kreislauf kann sich aufteilen oder verzweigen, sodass Öl in zwei (oder mehr) unterschiedliche Zweige strömt, die dann wieder zusammengefügt werden, sodass parallele Ölströme um einen Teil der Schleife fließt. Die mehreren Wärmetauscher können daher in einer parallelen Konfiguration angeordnet sein unddas Verfahren kann das Zuführen eines Anteils des Öls durch jeden Zweig der parallelen Konfiguration,und das Einstellen dieses Anteils umfassen, um die Ölmenge durch den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und Ölmenge durch mindestens einen Wärmetauscher am anderen Zweig zu varieren.A closed loop oil system may split or branch so that oil flows in two (or more) different branches which are then rejoined so that parallel oil streams flow around a portion of the loop. The plurality of heat exchangers may therefore be arranged in a parallel configuration and the method may include feeding a proportion of the oil through each branch of the parallel configuration and adjusting that proportion to achieve the To vary the amount of oil through the fuel-oil heat exchanger and the amount of oil through at least one heat exchanger on the other branch.

Die parallele Konfiguration kann einen ersten Zweig mit dem Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und einen zweiten Zweig mit einem oder mehreren von einem Luft-Öl-Wärmetauscher und einem Öl-Öl-Wärmetauscher umfassen.The parallel configuration may include a first branch with the fuel-oil heat exchanger and a second branch with one or more of an air-oil heat exchanger and an oil-oil heat exchanger.

Das erste geschlossene Kreislaufsystem und das zweite geschlossene Kreislaufsystem können konfiguriert sein, um über mindestens einen Öl-Öl-Wärmetauscher zu interagieren, sodass Wärme von einem Ölstrom zum anderen übertragen werden kann.The first closed loop system and the second closed loop system may be configured to interact via at least one oil-to-oil heat exchanger so that heat can be transferred from one oil stream to the other.

Gemäß einem sechsten Gesichtspunkt wird ein Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug bereitgestellt, umfassend:

  • einen Triebwerkskern, der eine Turbine, einen Verdichter und eine Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, umfasst;
  • einen Fan, der stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist;
  • eine Fanwelle;
  • ein Getriebe, das einen Antrieb von der Kernwelle aufnimmt und über die Fanwelle einen Antrieb an den Fan ausgibt, wobei das Getriebe Zahnräder und Zapfenlager umfasst;
  • ein Umwälzschmiersystem, das angeordnet ist, um Öl zu versorgen, um die Zahnräder und Zapfenlager zu schmieren, wobei das Schmiersystem einen ersten Öltank umfasst, der angeordnet ist, um Öl an die Zahnräder und Zapfenlager zuzuführen, und einen zweiten Öltank, der angeordnet ist, um Öl nur an die Zapfenlager zuzuführen; und
  • ein Wärmeaustauschsystem, das angeordnet ist, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen,
  • wobei das Umwälzschmiersystem angeordnet ist, um dem Zapfenlager kühleres Öl bereitzustellen als an den Zahnrädern unter Reiseflugbedingungen; und
  • wobei das Wärmetauschsystem angeordnet ist, um 200 - 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl unter Reisebedingungen zu übertragen.
According to a sixth aspect there is provided a gas turbine engine for an aircraft comprising:
  • an engine core comprising a turbine, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor;
  • a fan located upstream of the engine core;
  • a wave of fans;
  • a gearbox receiving a drive from the core shaft and outputting a drive to the fan via the fan shaft, the gearbox comprising gears and journal bearings;
  • a recirculating lubrication system arranged to supply oil to lubricate the gears and journal bearings, the lubrication system comprising a first oil tank arranged to supply oil to the gears and journal bearings and a second oil tank arranged to supply oil only to the journal bearings; and
  • a heat exchange system arranged to transfer heat between the oil and the fuel,
  • wherein the recirculating lubrication system is arranged to provide cooler oil to the journal bearing than to the gears under cruise conditions; and
  • wherein the heat exchange system is arranged to transfer 200 - 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil under cruising conditions.

Die Übertragung von Wärme auf den Kraftstoff aus dem Öl unter Reisebedingungen kann verwendet werden, um die Öltemperatur am Eintritt in das Getriebe zu steuern.The transfer of heat to the fuel from the oil under cruising conditions can be used to control the oil temperature entering the transmission.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner ein Hilfsgetriebe umfassen. Das Öl in dem Umwälzschmiersystem kann angeordnet sein, um das Hilfsgetriebe zu kühlen, wodurch sich die Temperatur erhöht.The gas turbine engine may further comprise an auxiliary gearbox. The oil in the recirculating lubrication system may be arranged to cool the auxiliary gearbox, thereby increasing the temperature.

Das Gasturbinentriebwerk kann ferner eine oder mehrere Lagerkammern umfassen. Das Öl in dem Umwälzschmiersystem kann angeordnet sein, um die eine oder die mehreren Lagerkammern zu kühlen, wodurch sich die Temperatur erhöht.The gas turbine engine may further include one or more bearing chambers. The oil in the recirculating lubrication system may be arranged to cool the one or more bearing chambers, thereby increasing the temperature.

Die Wärmeübertragung wird pro Kubikmeter Kraftstoff beim Eintritt in die Brennkammer gemessen. Die Menge an Wärme, die auf den Kraftstoff übertragen wird, kann daher basierend auf einer Temperatur von Kraftstoff bei der Annäherung an oder beim Eintritt in die Brennkammer im Vergleich zu einer Temperatur von Kraftstoff in einem Kraftstofftank des Flugzeugs berechnet werden. Jede Umwälzung durch oder Bypass von einem Wärmetauscher kann daher berücksichtigt werden.Heat transfer is measured per cubic meter of fuel entering the combustion chamber. The amount of heat transferred to the fuel can therefore be calculated based on a temperature of fuel as it approaches or enters the combustion chamber compared to a temperature of fuel in an aircraft fuel tank. Any recirculation through or bypass from a heat exchanger can therefore be taken into account.

Da die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit des Kraftstoffs gemessen wird, kann dies als eine Wärmeübertragungsrate angesehen werden, die für Kraftstoffdurchflussschwankungen beim Reiseflug normalisiert wird.Since heat transfer is measured per unit volume of fuel, this can be viewed as a heat transfer rate normalized for fuel flow variations during cruise flight.

Das Gasturbinentriebwerk kann daher verwendet werden, um das Verfahren des fünften Gesichtspunkts zu implementieren, und kann dieselben technischen Wirkungen und Vorteile bieten.The gas turbine engine can therefore be used to implement the method of the fifth aspect and can offer the same technical effects and advantages.

Es ist vorgesehen, dass alle für den fünften oder sechsten Gesichtspunkt beschriebenen Merkmale gleichermaßen für den anderen des fünften oder sechsten Gesichtspunkts gelten können.It is intended that any of the features described for the fifth or sixth aspect may equally apply to the other of the fifth or sixth aspect.

Unter Reisebedingungen und für alle hierin beschriebenen Gesichtspunkte kann der Ölstrom, der in einen der Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher eintritt, eine höhere durchschnittliche Temperatur aufweisen als der Strom des Kraftstoffs, der in den gleichen Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher eintritt. Auf diese Weise kann Wärmeenergie von dem Ölstrom auf den Strom des Kraftstoffs übertragen werden, der unter Reisebedingungen durch den einen oder die mehreren Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt. Als solches kann Öl, das jeden Wärmetauscher verlässt, eine niedrigere Temperatur aufweisen als das Öl, das unter Reisebedingungen in diesen Wärmetauscher eintritt.Under cruising conditions, and for all aspects described herein, the oil stream entering one of the fuel-oil heat exchangers may have a higher average temperature than the stream of fuel entering the same fuel-oil heat exchanger. In this way, thermal energy may be transferred from the oil stream to the stream of fuel flowing through the one or more fuel-oil heat exchangers under cruising conditions. As such, oil exiting each heat exchanger may have a lower temperature than the oil entering that heat exchanger under cruising conditions.

Wie an anderer Stelle hierin angegeben, kann die vorliegende Offenbarung auf eine relevante Konfiguration eines Gasturbinentriebwerks anwendbar sein. Ein solches Gasturbinentriebwerk kann zum Beispiel ein Turbofan-Gasturbinentriebwerk, ein Gasturbinentriebwerk mit offenem Rotor (in dem der Propeller nicht von einer Gondel umgeben ist), ein Turboprop-Triebwerk oder ein Turbostrahltriebwerk sein. Jedes solche Triebwerk kann mit einem Nachbrenner versehen sein oder nicht. Ein solches Gasturbinentriebwerk kann zum Beispiel für Leistungserzeugungsanwendungen an Land oder auf See konfiguriert sein.As indicated elsewhere herein, the present disclosure may be applicable to any relevant configuration of a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may be, for example, a turbofan gas turbine engine, an open rotor gas turbine engine (in which the propeller is not enclosed in a nacelle), a turboprop engine or a turbojet engine. Each such engine may or may not be equipped with an afterburner. Such a gas turbine engine may, for example, be configured for power generation applications on land or at sea.

Ein Gasturbinentriebwerk gemäß der vorliegenden Offenbarung kann einen Triebwerkskern umfassen, der eine Turbine, eine Brennkammer, einen Verdichter und eine Kernwelle, die die Turbine mit dem Verdichter verbindet, umfasst. Ein solches Gasturbinentriebwerk kann einen Fan (mit Fan-Schaufeln) umfassen. Ein solcher Fan kann stromaufwärts des Triebwerkskerns angeordnet sein. Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk in einigen Beispielen einen Fan umfassen, der stromabwärts des Triebwerkskerns angeordnet ist, zum Beispiel, wenn das Gasturbinentriebwerk einen offenen Rotor aufweist oder ein Turboprop-Triebwerk ist (wobei in diesem Fall der Fan als Propeller bezeichnet werden kann).A gas turbine engine according to the present disclosure may include an engine core including 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 (having fan blades). Such a fan may be disposed upstream of the engine core. Alternatively, in some examples, the gas turbine engine may include a fan disposed downstream of the engine core, for example, when the gas turbine engine has an open rotor or is a turboprop engine (in which case the fan may be referred to as a propeller).

Wenn das Gasturbinentriebwerk ein offener Rotor oder ein Turboprop-Triebwerk ist, kann das Gasturbinentriebwerk zwei gegenläufige Propellerstufen umfassen, die über eine Welle mit einer freien Nutzturbine verbunden und durch diese angetrieben werden. Die Propeller können sich in entgegengesetzter Richtung drehen, sodass sich eine im Uhrzeigersinn und die andere gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachse des Triebwerks dreht. Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk eine Propellerstufe und eine Leitschaufelstufe, die stromabwärts der Propellerstufe konfiguriert ist, umfassen. Die Leitschaufelstufe kann eine variable Steigung aufweisen. Dementsprechend können Hochdruck-, Zwischendruck- und freie Nutzturbinen jeweils Hoch- und Zwischendruckverdichter und -propeller durch geeignete Verbindungswellen antreiben. Die Propeller können somit den Großteil des Antriebsschubs bereitstellen.Where the gas turbine engine is an open rotor or a turboprop engine, the gas turbine engine may comprise two counter-rotating propeller stages connected to and driven by a free power turbine by a shaft. The propellers may rotate in opposite directions so that one rotates clockwise and the other anti-clockwise about the axis of rotation of the engine. Alternatively, the gas turbine engine may comprise a propeller stage and a nozzle stage configured downstream of the propeller stage. The nozzle stage may have a variable pitch. Accordingly, high pressure, intermediate pressure and free power turbines may drive high and intermediate pressure compressors and propellers respectively through suitable connecting shafts. The propellers may thus provide the majority of the propulsion thrust.

Wenn das Gasturbinentriebwerk einen offenen Rotor aufweist oder ein Turboprop-Triebwerk ist, können eine oder mehrere der Propellerstufen durch ein Getriebe angetrieben werden. Das Getriebe kann von dem hierin beschriebenen Typ sein.If the gas turbine engine has an open rotor or is a turboprop engine, one or more of the propeller stages may be driven by a gearbox. The gearbox may be of the type described herein.

Ein Triebwerk gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Turbofan-Triebwerk sein. Ein solches Triebwerk kann ein Direktantriebs-Turbofan-Triebwerk sein, bei dem der Fan zum Beispiel ohne Getriebe über eine Kernwelle direkt mit der Fan-Antriebsturbine verbunden ist. In einem solchen Direktantriebs-Turbofan-Triebwerk kann der Fan so sein, dass er sich mit der gleichen Drehzahl wie die Fan-Antriebsturbine dreht. Rein beispielhaft kann die Fan-Antriebsturbine eine erste Turbine sein, kann die Kernwelle eine erste Kernwelle sein und kann das Gasturbinentriebwerk ferner eine zweite Turbine und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der Verdichter und die zweite Kernwelle können so angeordnet sein, dass sie sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle drehen. In einer solchen Anordnung kann die zweite Turbine axial stromaufwärts der ersten Turbine positioniert sein.An engine according to the present disclosure may be a turbofan engine. Such an engine may be a direct drive turbofan engine in which the fan is directly connected to the fan drive turbine via a core shaft, for example, without a gearbox. In such a direct drive turbofan engine, the fan may be arranged to rotate at the same speed as the fan drive turbine. For example only, the fan drive turbine may be a first turbine, the core shaft may be a first core shaft, and the gas turbine engine may further include a second turbine and a second core shaft connecting the second turbine to the compressor. The second turbine, compressor, and second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft. In such an arrangement, the second turbine may be positioned axially upstream of the first turbine.

Ein Triebwerk gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Getriebefan-Triebwerk sein. In einer solchen Anordnung weist das Triebwerk einen Fan auf, der über ein Getriebe angetrieben wird. Dementsprechend kann ein solches Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das einen Antrieb von der Kernwelle aufnimmt und einen Abtrieb an den Fan ausgibt, um den Fan mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle anzutreiben. Der Antrieb zum Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt von der Kernwelle erfolgen, zum Beispiel über eine Stirnradwelle und/oder ein Zahnrad. Die Kernwelle kann die Turbine und den Verdichter starr verbinden, sodass sich Turbine und Verdichter mit der gleichen Drehzahl drehen (wobei sich der Fan mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).An engine according to the present disclosure may be a geared turbofan engine. In such an arrangement, the engine includes a fan driven via a gearbox. Accordingly, such a gas turbine engine may include a gearbox that receives input from the core shaft and outputs output to the fan to drive the fan at a lower speed than the core shaft. The drive to the gearbox may be directly from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and/or a gear. The core shaft may rigidly connect the turbine and compressor so that the turbine and compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).

Das Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann jede geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Zum Beispiel kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige Anzahl von Wellen aufweisen, die Turbinen und Verdichter verbinden, zum Beispiel eine, zwei oder drei Wellen. Rein beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, kann der mit der Kernwelle verbundene Verdichter ein erster Verdichter sein und kann die Kernwelle eine erste Kernwelle sein. Der Triebwerkskern kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, welche die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können so angeordnet sein, dass sie sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle drehen.The gas turbine engine as described and/or claimed herein may have any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine may have any number of shafts connecting turbines and compressors, for example, one, two, or three shafts. For example only, the turbine connected to the core shaft may be a first turbine, the compressor connected to the core shaft may be a first compressor, and the core shaft may 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.

In einer solchen Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann angeordnet sein, um einen Strom von dem ersten Verdichter aufzunehmen (zum Beispiel direkt aufzunehmen, zum Beispiel über einen im Allgemeinen ringförmigen Kanal).In such an arrangement, the second compressor may be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g., directly receive it, for example via a generally annular channel).

Das Getriebe kann so angeordnet sein, dass es von der Kernwelle angetrieben wird, die konfiguriert ist, um sich (zum Beispiel im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (zum Beispiel von der ersten Kernwelle in dem obigen Beispiel). Zum Beispiel kann das Getriebe so angeordnet sein, dass es nur von der Kernwelle angetrieben wird, die konfiguriert ist, um sich (zum Beispiel im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen (zum Beispiel nur von der ersten Kernwelle und nicht von der zweiten Kernwelle im obigen Beispiel). Alternativ kann das Getriebe so angeordnet sein, dass es von einer beliebigen einen oder beliebigen mehreren Wellen angetrieben wird, zum Beispiel von der ersten und/oder zweiten Welle in dem obigen Beispiel.The gearbox may be arranged to be driven by the core shaft configured to rotate (for example in use) at the lowest speed (for example from the first core shaft in the example above). For example, the gearbox may be arranged to be driven only by the core shaft that is configured to rotate (for example, in use) at the lowest speed (for example, only by the first core shaft and not by the second core shaft in the above example). Alternatively, the gearbox may be arranged to be driven by any one or more shafts, for example, by the first and/or second shaft in the above example.

Das Getriebe kann ein Untersetzungsgetriebe sein (dadurch, dass der Abgang an den Fan eine niedrigere Drehzahl aufweist als der Antrieb von der Kernwelle). Es kann jeder Typ von Getriebe verwendet werden. Zum Beispiel kann das Getriebe ein „Planetengetriebe“ oder ein „Sterngetriebe“ sein, wie es an anderer Stelle hierin detaillierter beschrieben ist. Ein solches Getriebe kann einstufig ein. Alternativ kann ein solches Getriebe ein Verbindungsgetriebe sein, zum Beispiel ein Verbindungsplanetengetriebe (das den Antrieb am Sonnenrad und den Abtrieb am Hohlrad aufweisen kann und somit als „Verbindungsstem“-Getriebe bezeichnet werden kann), das zum Beispiel zwei Untersetzungsstufen aufweist.The gearbox may be a reduction gearbox (in that the output to the fan has a lower speed than the input from the core shaft). Any type of gearbox may be used. For example, the gearbox may be a "planetary gearbox" or a "star gearbox" as described in more detail elsewhere herein. Such a gearbox may have a single stage. Alternatively, such a gearbox may be a link gearbox, for example a link planetary gearbox (which may have the input on the sun gear and the output on the ring gear and thus may be referred to as a "link star" gearbox), which has, for example, two reduction stages.

Das Getriebe kann jedes gewünschte Untersetzungsverhältnis aufweisen (definiert als die Drehzahl der Antriebswelle geteilt durch die Drehzahl der Abtriebswelle), zum Beispiel größer als 2,5, zum Beispiel im Bereich von 3 bis 4,2 oder 3,2 bis 3,8,zum Beispiel in der Größenordnung von oder mindestens gleich 3, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4, 4,1 oder 4,2. Das Übersetzungsverhältnis kann zum Beispiel zwischen beliebigen zwei von den Werten liegen, die in dem vorhergehenden Satz genannt sind. Rein beispielhaft kann das Getriebe ein „Sterngetriebe“ mit einem Übersetzungsverhältnis im Bereich von 3,1 oder 3,2 bis 3,8 sein. Weiterhin rein beispielhaft kann das Getriebe ein „Sterngetriebe“ mit einem Übersetzungsverhältnis im Bereich von 3,0 bis 3,1 sein. Weiterhin rein beispielhaft kann das Getriebe ein „Planetengetriebe“ mit einem Übersetzungsverhältnis im Bereich von 3,6 bis 4,2 sein. In einigen Anordnungen kann das Übersetzungsverhältnis außerhalb dieser Bereiche liegen.The transmission may have any desired gear ratio (defined as the speed of the input shaft divided by the speed of the output shaft), for example greater than 2.5, for example in the range of 3 to 4.2 or 3.2 to 3.8, for example on the order of or at least equal to 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1 or 4.2. The gear ratio may, for example, be between any two of the values recited in the preceding sentence. By way of example only, the transmission may be a "star gear" with a gear ratio in the range of 3.1 or 3.2 to 3.8. Further by way of example only, the transmission may be a "star gear" with a gear ratio in the range of 3.0 to 3.1. Further purely by way of example, the transmission may be a "planetary transmission" with a gear ratio in the range of 3.6 to 4.2. In some arrangements, the gear ratio may be outside these ranges.

In einem beliebigen hierin beschriebenen und/oder beanspruchten Gasturbinentriebwerk wird Kraftstoff einer gegebenen Zusammensetzung oder Mischung an eine Brennkammer bereitgestellt, die stromabwärts des Fans und des/der Verdichter(s) in Bezug auf den Strömungsweg (zum Beispiel axial stromabwärts) bereitgestellt sein kann. Zum Beispiel kann sich die Brennkammer direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (zum Beispiel an dessen Ausgang) befinden, wo ein zweiter Verdichter bereitgestellt ist. Als weiteres Beispiel kann der Strom am Ausgang zur Brennkammer an den Einlass der zweiten Turbine bereitgestellt werden, wo eine zweite Turbine bereitgestellt ist. Die Brennkammer kann stromaufwärts der Turbine(n) bereitgestellt sein.In any gas turbine engine described and/or claimed herein, fuel of a given composition or mixture is provided to a combustor, which may be provided downstream of the fan and compressor(s) with respect to the flow path (e.g., axially downstream). For example, the combustor may be located directly downstream of the second compressor (e.g., at the exit thereof) where a second compressor is provided. As another example, flow at the exit to the combustor may be provided to the inlet of the second turbine where a second turbine is provided. The combustor may be provided upstream of the turbine(s).

Der oder jeder Verdichter (zum Beispiel der erste Verdichter und der zweite Verdichter, wie oben beschrieben) kann eine beliebige Anzahl von Stufen, zum Beispiel mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln, die variable Statorschaufeln sein können (da ihr Einfallswinkel variabel sein kann), umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein. Zum Beispiel kann das Gasturbinentriebwerk ein Direktantriebs-Turbofan-Triebwerk sein, das 13 oder 14 Verdichterstufen (zusätzlich zum Fan) umfasst. Ein solches Triebwerk kann zum Beispiel 3 Stufen im ersten (oder „Niederdruck“-) Verdichter und entweder 10 oder 11 Stufen im zweiten (oder „Hochdruck“-) Verdichter umfassen. Als weiteres Beispiel kann das Gasturbinentriebwerk ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk sein (bei dem der Fan durch eine erste Kernwelle über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird), das 11, 12 oder 13 Verdichterstufen (zusätzlich zum Fan) umfasst. Ein solches Triebwerk kann 3 oder 4 Stufen im ersten (oder „Niederdruck-“) Verdichter und 8 oder 9 Stufen im zweiten (oder „Hochdruck“-) Verdichter umfassen. Als weiteres Beispiel kann das Gasturbinentriebwerk ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk mit 4 Stufen im ersten (oder „Niederdruck-“) Verdichter und 10 Stufen im zweiten (oder „Hochdruck“-) Verdichter sein.The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) may comprise any number of stages, for example multiple stages. Each stage may comprise a row of rotor blades and a row of stator blades, which may be variable stator blades (since their angle of incidence may be variable). The row of rotor blades and the row of stator blades may be axially offset from one another. For example, the gas turbine engine may be a direct drive turbofan engine comprising 13 or 14 compressor stages (in addition to the fan). Such an engine may, for example, comprise 3 stages in the first (or "low pressure") compressor and either 10 or 11 stages in the second (or "high pressure") compressor. As another example, the gas turbine engine may be a "geared" gas turbine engine (in which the fan is driven by a first core shaft via a reduction gear) that includes 11, 12, or 13 compressor stages (in addition to the fan). Such an engine may include 3 or 4 stages in the first (or "low pressure") compressor and 8 or 9 stages in the second (or "high pressure") compressor. As another example, the gas turbine engine may be a "geared" gas turbine engine with 4 stages in the first (or "low pressure") compressor and 10 stages in the second (or "high pressure") compressor.

Die oder jede Turbine (zum Beispiel die erste Turbine und die zweite Turbine, wie oben beschrieben) kann eine beliebige Anzahl von Stufen, zum Beispiel mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln oder umgekehrt, wie erforderlich, umfassen. Die jeweiligen Reihen von Rotorschaufeln und Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein. Die zweite (oder „Hochdruck“-) Turbine kann 2 Stufen in jeder Anordnung umfassen (zum Beispiel unabhängig davon, ob es sich um eine Getriebe- oder Direktantriebstriebwerk handelt). Das Gasturbinentriebwerk kann ein Direktantriebs-Turbofan-Triebwerk sein, das eine erste (oder „Niederdruck“-) Turbine mit 5, 6 oder 7 Stufen umfasst. Alternativ kann das Gasturbinentriebwerk ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk sein, das eine erste (oder „Niederdruck“-) Turbine mit 3 oder 4 Stufen aufweist.The or each turbine (for example the first turbine and the second turbine as described above) may comprise any number of stages, for example multiple stages. Each stage may comprise a row of rotor blades and a row of stator blades, or vice versa, as required. The respective rows of rotor blades and stator blades may be axially offset from one another. The second (or "high pressure") turbine may comprise 2 stages in any arrangement (for example, regardless of whether it is a geared or direct drive engine). The gas turbine engine may be a direct drive turbofan engine comprising a first (or "low pressure") turbine having 5, 6 or 7 stages. Alternatively, the gas turbine engine may be a "geared" gas turbine engine having a first (or "low pressure") turbine having 3 or 4 stages.

Jede Fan-Schaufel kann so definiert sein, dass sie eine radiale Spannweite aufweist, die sich von einer Wurzel (oder Nabe) an einer radial inneren gasgewaschenen Stelle oder einer Position mit 0 % Spannweite zu einer Spitze an einer Position mit 100 % Spannweite erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Fan-Schaufel an der Nabe zum Radius der Fan-Schaufel an der Spitze kann kleiner sein als (oder in der Größenordnung hiervon liegen): 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. Das Verhältnis des Radius der Fan-Schaufel an der Nabe zum Radius der Fan-Schaufel an der Spitze kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 0,28 bis 0,32 oder 0,29 bis 0,30. Diese Verhältnisse können allgemein als das Nabe-zu-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an der Anströmkante (oder dem axial vordersten Teil) der Laufschaufel gemessen werden. Das Nabe-zu-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den gasgewaschenen Abschnitt der Fan-Schaufel, d. h. den Abschnitt radial außerhalb irgendeiner Plattform.Each fan blade may be defined to have a radial span extending from a root (or hub) at a radially inner gas-swept location or 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 may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example in the range 0.28 to 0.32 or 0.29 to 0.30. These ratios may be generally 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 axially forwardmost part) of the blade. The hub-to-tip ratio, of course, refers to the gas-swept section of the fan blade, that is, the section radially outward from any platform.

Der Radius des Fans kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze einer Fan-Schaufel an ihrer Anströmkante gemessen werden. Der Fan-Durchmesser (der einfach das Doppelte des Fan-Radius betragen kann) kann größer sein als (oder in der Größenordnung hiervon liegen): 140 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm, 200 cm, 210 cm, 220 cm, 230 cm, 240 cm, 250 cm (etwa 100 Zoll), 260 cm, 270 cm (etwa 105 Zoll), 280 cm (etwa 110 Zoll), 290 cm (etwa 115 Zoll), 300 cm (etwa 120 Zoll), 310 cm, 320 cm (etwa 125 Zoll), 330 cm (etwa 130 Zoll), 340 cm (etwa 135 Zoll), 350 cm, 360 cm (etwa 140 Zoll), 370 cm (etwa 145 Zoll), 380 cm (etwa 150 Zoll), 390 cm (etwa 155 Zoll), 400 cm, 410 cm (etwa 160 Zoll) oder 420 cm (etwa 165 Zoll). Der Fan-Durchmesser kann in einem einschließenden Bereich sein, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 210 cm bis 240 cm oder 250 cm bis 280 cm oder 320 cm bis 380 cm. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der Fan-Durchmesser im Bereich von 170 cm bis 180 cm, 190 cm bis 200 cm, 200 cm bis 210 cm, 210 cm bis 230 cm, 290 cm bis 300 cm oder 340 cm bis 360 cm sein.The radius of the fan can be measured between the centerline of the engine and the tip of a fan blade at its leading edge. The fan diameter (which can be simply twice the fan radius) can be larger than (or on the order of): 140 cm, 170 cm, 180 cm, 190 cm, 200 cm, 210 cm, 220 cm, 230 cm, 240 cm, 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), 390 cm (about 155 inches), 400 cm, 410 cm (about 160 inches), or 420 cm (about 165 inches). The fan diameter can be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values can form upper or lower limits), for example, in the range of 210 cm to 240 cm, or 250 cm to 280 cm, or 320 cm to 380 cm. Purely as a non-limiting example, the fan diameter can be in the range of 170 cm to 180 cm, 190 cm to 200 cm, 200 cm to 210 cm, 210 cm to 230 cm, 290 cm to 300 cm, or 340 cm to 360 cm.

Die Drehzahl des Fans kann bei Gebrauch variieren. Im Allgemeinen ist die Drehzahl bei Fans mit einem größeren Durchmesser niedriger. Rein als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen kleiner als 3500 U/min, zum Beispiel kleiner als 2600 U/min oder kleiner als 2500 U/min oder kleiner als 2300 U/min, sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 2750 bis 2900 U/min sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 2500 bis 2800 U/min sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein „Getriebe“-Gasturbinentriebwerk mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 1500 bis 1800 U/min sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein Direktantriebstriebwerk mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 190 cm bis 200 cm im Bereich von 3600 bis 3900 U/min sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Fans unter Reiseflugbedingungen für ein Direktantriebstriebwerk mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 2000 bis 2800 U/min sein.The speed of the fan may vary with use. Generally, the speed is lower for larger diameter fans. As a purely non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions may be less than 3500 rpm, for example less than 2600 rpm, or less than 2500 rpm, or less than 2300 rpm. As a purely non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions for a "geared" gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm, may be in the range of 2750 to 2900 rpm. As a purely non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions for a "geared" gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm, may be in the range of 2500 to 2800 rpm. As a further non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions for a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1500 to 1800 rpm. As a further non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions for a direct drive engine having a fan diameter in the range of 190 cm to 200 cm may be in the range of 3600 to 3900 rpm. As a further non-limiting example, the speed of the fan under cruise conditions for a direct drive engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 2000 to 2800 rpm.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich der Fan (mit zugehörigen Fan-Schaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Fan-Schaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die Arbeit, die von den Fan-Schaufeln auf die Strömung geleistet wird, führt zu einem Enthalpieanstieg dH der Strömung. Eine Fan-Spitzen-Belastung kann als dH/USpitze 2 definiert sein, wobei dH der Enthalpieanstieg (zum Beispiel der mittlere 1-D-Enthalpieanstieg) über den Fan ist und USpitze die (translatorische) Geschwindigkeit der Fan-Spitze ist, zum Beispiel an der Anströmkante der Spitze (die als der Fan-Spitzen-Radius an der Anströmkante multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert sein kann). Die Fan-Spitzen-Belastung unter Reiseflugbedingungen kann größer sein als (oder in der Größenordnung hiervon liegen): 0,28, 0,29, 0,30, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 (wobei alle Werte dimensionslos sind). Die Fan-Spitzen-Belastung kann in einem einschließenden Bereich sein, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 0,28 bis 0,31 oder 0,29 bis 0,3 (zum Beispiel für ein Getriebegasturbinentriebwerk).In use of the gas turbine engine, the fan (with associated fan blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move with a velocity U tip . The work done by the fan blades on the flow results in an enthalpy rise dH of the flow. A fan tip loading can be defined as dH/U tip 2 , where dH is the enthalpy rise (e.g. the mean 1-D enthalpy rise) across the fan and U tip is the (translational) velocity of the fan tip, for example at the leading edge of the tip (which can be defined as the fan tip radius at the leading edge multiplied by the angular velocity). The fan tip loading under cruise conditions may be greater than (or of the order of): 0.28, 0.29, 0.30, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39 or 0.4 (all values being dimensionless). The fan tip loading may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (ie the values may form upper or lower limits), for example in the range 0.28 to 0.31 or 0.29 to 0.3 (for example for a geared gas turbine engine).

Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein gewünschtes Bypass-Verhältnis (BPR) aufweisen, wobei das Bypass-Verhältnis als das Verhältnis der Massenströmungsrate des Stroms durch den Bypass-Kanal zu der Massenströmungsrate des Stroms durch den Kern definiert ist. In einigen Anordnungen kann das Bypass-Verhältnis unter Reiseflugbedingungen größer sein als eines von Folgendem (oder in der Größenordnung hiervon sein): 9, 9,5, 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5, 17, 17,5, 18, 18,5, 19, 19,5 oder 20. Das Bypass-Verhältnis unter Reiseflugbedingungen kann in einem einschließenden Bereich sein, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 12 bis 16, 13 bis 15 oder 13 bis 14. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann das Bypass-Verhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Offenbarung im Bereich von 9:1 bis 11:1 sein. Rein als weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann das Bypass-Verhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks gemäß der vorliegenden Offenbarung im Bereich von 12:1 bis 15:1 sein. Der Bypass-Kanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypass-Kanal kann sich radial außerhalb des Kerntriebwerks befinden. Die radiale Außenfläche des Bypass-Kanals kann durch eine Gondel und/oder ein Fan-Gehäuse definiert sein.Gas turbine engines according to the present disclosure may have a desired bypass ratio (BPR), where the bypass ratio is defined as the ratio of the mass flow rate of flow through the bypass channel to the mass flow rate of flow through the core. In some arrangements, the bypass ratio under cruise conditions may be greater than (or on the order of) one of the following: 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, or 20. The bypass ratio under cruise conditions may be in an inclusive range defined by any two of the Values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example in the range of 12 to 16, 13 to 15, or 13 to 14. As a non-limiting example only, the bypass ratio under cruise conditions of a direct drive gas turbine engine according to the present disclosure may be in the range of 9:1 to 11:1. As a further non-limiting example only, the bypass ratio under cruise conditions of a geared gas turbine engine according to the present disclosure may be in the range of 12:1 to 15:1. The bypass duct may be substantially annular. The bypass duct may be located radially outward of the core engine. The radially outer surface of the bypass duct may be defined by a nacelle and/or a fan casing.

Das Gesamtdruckverhältnis (OPR) eines Gasturbinentriebwerks, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann definiert werden als das Verhältnis des Staudrucks am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor Eintritt in die Brennkammer) zum Staudruck stromaufwärts des Fans. Als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, unter Reiseflugbedingungen größer sein als eines von Folgendem (oder in der Größenordnung hiervon sein): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 50 bis 70. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 40 bis 45 sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 45 bis 55 sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 50 bis 60 sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis unter Reiseflugbedingungen eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 50 bis 60 sein.The overall pressure ratio (OPR) of a gas turbine engine as described and/or claimed herein may be defined as the ratio of the ram pressure at the exit of the ultrahigh pressure compressor (before entering the combustor) to the ram pressure upstream of the fan. As a non-limiting example, the total pressure ratio of a gas turbine engine as described and/or claimed herein under cruise conditions may be greater than (or on the order of) any of the following: 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75. The total pressure ratio may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example in the range of 50 to 70. Purely as a non-limiting example, the total pressure ratio under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 40 to 45. By way of non-limiting example only, the overall pressure ratio under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 45 to 55. By way of non-limiting example only, the overall pressure ratio under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 50 to 60. By way of non-limiting example only, the overall pressure ratio under cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 50 to 60.

Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks geteilt durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk definiert sein. In einigen Beispielen kann der spezifische Schub für einen gegebenen Schubzustand von der spezifischen Zusammensetzung von Kraftstoff, der der Brennkammer bereitgestellt wird, abhängen. Unter Reiseflugbedingungen kann der spezifische Schub eines hierin beschriebenen und/oder beanspruchten Triebwerks kleiner sein als eines von Folgendem (oder in der Größenordnung hiervon): 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s oder 80 Nkg-1s. Der spezifische Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), beispielsweise im Bereich von 80 Nkg-1s bis 100 Nkg-1s oder 85 Nkg-1s bis 95 Nkg-1s. Derartige Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der spezifische Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 90 Nkg-1s bis 95 Nkg-1s sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der spezifische Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 80 Nkg-1s bis 90 Nkg-1s sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der spezifische Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 70 Nkg-1s bis 90 Nkg-1s sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der spezifische Schub eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 90 Nkg-1s bis 120 Nkg-1s sein.The specific thrust of an engine may be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. In some examples, the specific thrust for a given thrust condition may depend on the specific composition of fuel provided to the combustion chamber. Under cruise conditions, the specific thrust of an engine described and/or claimed herein may be less than (or of the order of magnitude of) any of the following: 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 may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (ie, the values may form upper or lower limits), for example in the range 80 Nkg -1 s to 100 Nkg -1 s or 85 Nkg -1 s to 95 Nkg -1 s. Such engines may be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines. By way of non-limiting example only, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 90 Nkg -1 s to 95 Nkg -1 s. By way of non-limiting example only, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 80 Nkg -1 s to 90 Nkg -1 s. By way of non-limiting example only, the specific thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 70 Nkg -1 s to 90 Nkg -1 s. Purely as a non-limiting example, the specific thrust of a direct drive gas turbine engine with a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 90 Nkg -1 s to 120 Nkg -1 s.

Ein Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann jeden gewünschten maximalen Schub aufweisen. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, in der Lage sein, einen maximalen Schub von mindestens einem von Folgendem (oder in der Größenordnung hiervon) zu erzeugen: 100 kN, 110 kN, 120 kN, 130 kN, 135 kN, 140 kN, 145 kN, 150 kN, 155 kN, 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN oder 550 kN. Der maximale Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der durch zwei beliebige der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, in der Lage sein, einen maximalen Schub im Bereich von 155 kN bis 170 kN, 330 kN bis 420 kN oder 350 kN bis 400 kN zu erzeugen. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der maximale Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 140 kN bis 160 kN sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der maximale Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 150 kN bis 200 kN sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der maximale Schub eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 370 kN bis 500 kN sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann der maximale Schub eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 370 kN bis 500 kN sein. Der oben genannte Schub kann der maximale Nettoschub bei normalen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe bei +15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine as described and/or claimed herein may have any desired maximum thrust. By way of non-limiting example only, a gas turbine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust of at least one of (or on the order of) 100 kN, 110 kN, 120 kN, 130 kN, 135 kN, 140 kN, 145 kN, 150 kN, 155 kN, 160 kN, 170 kN, 180 kN, 190 kN, 200 kN, 250 kN, 300 kN, 350 kN, 400 kN, 450 kN, 500 kN, or 550 kN. The maximum thrust may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits). Purely as a non-limiting example, a gas turbine as described and/or claimed herein may be capable of producing a maximum thrust in the range of 155 kN to 170 kN, 330 kN to 420 kN, or 350 kN to 400 kN. Purely as a non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 140 kN to 160 kN. Purely as a non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine with a fan diameter in the range 210 cm to 230 cm may be in the range 150 kN to 200 kN. Purely as a non-limiting example, the maximum thrust of a geared gas turbine engine with a fan diameter in the range 340 cm to 360 cm may be in the range 370 kN to 500 kN. Purely as a non-limiting example, the maximum thrust of a direct drive gas turbine engine with a fan diameter in the range 300 cm to 340 cm may be in the range 370 kN to 500 kN. The above thrust may be the maximum net thrust at standard atmospheric conditions at sea level at +15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 degrees C) with the engine running static.

Im Gebrauch kann die Temperatur des Stroms am Eintritt in die Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann am Ausgang zur Brennkammer gemessen werden, zum Beispiel unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenleitschaufel, die selbst als Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann. In einigen Beispielen kann die TET für einen gegebenen Schubzustand von der spezifischen Zusammensetzung von Kraftstoff, der der Brennkammer bereitgestellt wird, abhängen. Unter Reiseflugbedingungen kann die TET mindestens eines von Folgendem sein (oder in der Größenordnung hiervon sein): 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1520 K, 1530 K, 1540 K, 1550 K, 1600 K oder 1650 K. Somit, rein als nicht einschränkendes Beispiel, kann die TET unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 1540 K bis 1600 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die TET unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 1590 K bis 1650 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die TET unter Reiseflugbedingungen eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 1600 K bis 1660 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die TET unter Reiseflugbedingungen eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 1590 K bis 1650 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die TET unter Reiseflugbedingungen eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 1570 K bis 1630 K sein.In use, the temperature of the flow at the inlet to the high pressure turbine may be particularly high. This temperature, which may be referred to as the TET, may be measured at the exit to the combustor, for example immediately upstream of the first turbine vane, which may itself be referred to as the nozzle vane. In some examples, the TET for a given thrust condition may depend on the specific composition of fuel provided to the combustor. Under cruise conditions, the TET may be at least one of (or on the order of) the following: 1400 K, 1450 K, 1500 K, 1520 K, 1530 K, 1540 K, 1550 K, 1600 K, or 1650 K. Thus, purely as a non-limiting example, under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm, the TET may be in the range of 1540 K to 1600 K. Purely as a non-limiting example, under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm, the TET may be in the range of 1590 K to 1650 K. By way of non-limiting example only, the TET under cruise conditions of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1600 K to 1660 K. By way of non-limiting example only, the TET under cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1590 K to 1650 K. By way of non-limiting example only, the TET under cruise conditions of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1570 K to 1630 K.

Die TET unter Reiseflugbedingungen kann in einem einschließenden Bereich sein, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel 1530 K bis 1600 K. Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann zum Beispiel mindestens eines von Folgendem sein (oder in der Größenordnung hiervon liegen): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K, 2000 K, 2050 K oder 2100 K. Somit, rein als nicht einschränkendes Beispiel, kann die maximale TET eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 200 cm bis 210 cm im Bereich von 1890 K bis 1960 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die maximale TET eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 210 cm bis 230 cm im Bereich von 1890 K bis 1960 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die maximale TET eines Getriebegasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 340 cm bis 360 cm im Bereich von 1890 K bis 1960 K sein. The TET under cruise conditions may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example 1530 K to 1600 K. The maximum TET in use of the engine may, for example, be at least one of (or on the order of): 1700 K, 1750 K, 1800 K, 1850 K, 1900 K, 1950 K, 2000 K, 2050 K, or 2100 K. Thus, purely as a non-limiting example, the maximum TET of a geared gas turbine engine with a fan diameter in the range of 200 cm to 210 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K. By way of non-limiting example only, the maximum TET of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 210 cm to 230 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K. By way of non-limiting example only, the maximum TET of a geared gas turbine engine having a fan diameter in the range of 340 cm to 360 cm may be in the range of 1890 K to 1960 K.

Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die maximale TET eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 1935 K bis 1995 K sein. Rein als nicht einschränkendes Beispiel kann die maximale TET eines Direktantriebsgasturbinentriebwerks mit einem Fan-Durchmesser im Bereich von 300 cm bis 340 cm im Bereich von 1890 K bis 1950 K sein. Die maximale TET kann in einem einschließenden Bereich sein, der durch beliebige zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt ist (d. h., die Werte können obere oder untere Grenzen bilden), zum Beispiel im Bereich von 1800 K bis 1950 K oder 1900 K bis 2000 K. Die maximale TET kann zum Beispiel bei einem hohen Schubzustand, zum Beispiel bei einer maximalen Abhebebedingung (MTO-Bedingung) auftreten.Purely as a non-limiting example, the maximum TET of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1935 K to 1995 K. Purely as a non-limiting example, the maximum TET of a direct drive gas turbine engine having a fan diameter in the range of 300 cm to 340 cm may be in the range of 1890 K to 1950 K. The maximum TET may be in an inclusive range bounded by any two of the values in the preceding sentence (i.e., the values may form upper or lower limits), for example in the range of 1800 K to 1950 K or 1900 K to 2000 K. The maximum TET may, for example, occur at a high thrust condition, for example at a maximum lift-off (MTO) condition.

Eine Fan-Schaufel und/oder ein Luftleitblechabschnitt einer Fan-Schaufel, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann bzw. können aus jedem geeigneten Material oder jeder geeigneten Kombination von Materialien hergestellt sein. Zum Beispiel kann mindestens ein Teil der Fan-Schaufel und/oder des Luftleitblechs mindestens teilweise aus einem Verbundwerkstoff, zum Beispiel einem Metallmatrixverbundwerkstoff und/oder einem organischen Matrixverbundwerkstoff, wie einem Kohlefaserverbundwerkstoff, hergestellt sein. Als weiteres Beispiel kann mindestens ein Teil der Fan-Schaufel und/oder des Luftleitblechs mindestens teilweise aus einem Metall, wie einem auf Titan basierenden Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material, hergestellt sein. Die Fan-Schaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung unterschiedlicher Materialien hergestellt sind. Zum Beispiel kann die Fan-Schaufel eine schützende Anströmkante aufweisen, die unter Verwendung eines Materials hergestellt sein kann, das besser in der Lage ist, einem Aufprall (zum Beispiel von Vögeln, Eis oder anderem Material) zu widerstehen als der Rest der Laufschaufel. Eine derartige Anströmkante kann zum Beispiel unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt sein. Somit kann die Fan-Schaufel rein beispielhaft einen auf Kohlenstofffaser oder Aluminium basierenden Körper (wie eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einer Anströmkante aus Titan aufweisen.A fan blade and/or a vane portion of a fan blade as described and/or claimed herein may be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a portion of the fan blade and/or vane may be made at least partially from a composite material, for example a metal matrix composite and/or an organic matrix composite, such as a carbon fiber composite. As another example, at least a portion of the fan blade and/or vane may be made at least partially from a metal, such as a titanium-based metal or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade may include at least two regions made using different materials. For example, the fan blade may have a protective leading edge that may be made using a material that is better able to withstand impact (for example, from birds, ice, or other material) than the rest of the running edge. fel. Such a leading edge can be manufactured using titanium or a titanium-based alloy, for example. Thus, purely by way of example, the fan blade can have a carbon fiber or aluminum-based body (such as an aluminum-lithium alloy) with a leading edge made of titanium.

Ein Fan, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann einen zentralen Abschnitt umfassen, von dem sich die Fan-Schaufeln, zum Beispiel in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Fan-Schaufeln können in jeder gewünschten Weise an dem zentralen Abschnitt befestigt sein. Zum Beispiel kann jede Fan-Schaufel eine Befestigung umfassen, die in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) eingreifen kann. Eine solche Befestigung kann rein beispielhaft in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe einsteckbar und/oder einrastbar ist, um die Fan-Schaufel an der Nabe/Scheibe zu befestigen. Als weiteres Beispiel können die Fan-Schaufeln einstückig mit einem zentralen Abschnitt gebildet sein. Eine derartige Anordnung kann als Schaufelscheibe oder Schaufelring bezeichnet werden. Jedes geeignete Verfahren kann zur Herstellung einer solchen Schaufelscheibe oder eines solchen Schaufelrings verwendet werden. Zum Beispiel kann mindestens ein Teil der Fan-Schaufeln aus einem Block gefertigt sein und/oder kann mindestens ein Teil der Fan-Schaufeln durch Schweißen, wie etwa lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe befestigt sein.A fan as 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 may be attached to the central portion in any desired manner. For example, each fan blade may include a fastener engageable with a corresponding slot in the hub (or disc). Such a fastener may, by way of example only, be in the form of a dovetail that is insertable and/or snappable into a corresponding slot in the hub/disc to secure the fan blade to the hub/disc. As a further example, the fan blades may be formed integrally with a central portion. Such an arrangement may be referred to as a blade disc or blade ring. Any suitable method may be used to manufacture such a blade disc or blade ring. For example, at least a portion of the fan blades may be machined from a block and/or at least a portion of the fan blades may be attached to the hub/disk by welding, such as linear friction welding.

Die hierin beschriebenen und/oder beanspruchten Gasturbinentriebwerke können mit einer flächenvariablen Düse (Variable Area Nozzle, VAN) versehen sein oder nicht. Eine derartige flächenvariable Düse kann das Variieren der Austrittsfläche des Bypass-Kanals im Gebrauch ermöglichen. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne VAN angewendet werden.The gas turbine engines described and/or claimed herein may or may not be provided with a variable area nozzle (VAN). Such a variable area nozzle may enable the exit area of the bypass duct to be varied in use. The general principles of the present disclosure may be applied to engines with or without a VAN.

Der Fan einer Gasturbine, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, kann eine beliebige Anzahl von Fan-Schaufeln, zum Beispiel 14, 16, 18, 20, 22, 24 oder 26 Fan-Schaufeln, aufweisen. Wenn die Fan-Schaufeln einen Kohlefaserverbundwerkstoffkörper aufweisen, können 16 oder 18 Fan-Schaufeln vorhanden sein. Wenn die Fan-Schaufeln einen metallischen Körper (zum Beispiel einer Aluminium-Lithium- oder -TitanLegierung) aufweisen, können 18, 20 oder 22 Fan-Schaufeln vorhanden sein.The fan of a gas turbine as described and/or claimed herein may include any number of fan blades, for example, 14, 16, 18, 20, 22, 24, or 26 fan blades. If the fan blades include a carbon fiber composite body, there may be 16 or 18 fan blades. If the fan blades include a metallic body (for example, an aluminum-lithium or titanium alloy), there may be 18, 20, or 22 fan blades.

Wie hierin verwendet, haben die Begriffe Leerlauf, Rollen, Start, Steigflug, Reiseflug, Sinkflug, Anflug und Landung die herkömmliche Bedeutung und werden vom Fachmann leicht verstanden. Somit würde der Fachmann sofort erkennen, dass sich bei einem gegebenen Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug jeder Begriff auf eine Betriebsphase des Triebwerks innerhalb eines gegebenen Einsatzes eines Flugzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht werden soll, bezieht.As used herein, the terms idle, taxi, takeoff, climb, cruise, descent, approach and landing have the conventional meaning and are readily understood by those skilled in the art. Thus, those skilled in the art would readily recognize that for a given gas turbine engine for an aircraft, each term refers to a phase of operation of the engine within a given application of an aircraft to which the gas turbine engine is to be attached.

In dieser Hinsicht kann sich Bodenleerlauf auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Flugzeug stationär ist und mit dem Boden in Kontakt steht, wobei jedoch eine Anforderung besteht, dass das Triebwerk läuft. Während des Leerlaufs kann das Triebwerk zwischen 3 % und 9 % des verfügbaren Schubs des Triebwerks erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 5 % und 8 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 6 % und 7 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Rollen kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Flugzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub entlang des Bodens angetrieben wird. Während des Rollens kann das Triebwerk zwischen 5 % und 15 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 6 % und 12 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 7 % und 10 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Start kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Flugzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub angetrieben wird. In einer anfänglichen Stufe innerhalb der Abhebephase kann das Flugzeug angetrieben werden, während das Flugzeug mit dem Boden in Kontakt steht. In einer späteren Stufe innerhalb der Abhebephase kann das Flugzeug angetrieben werden, während das Flugzeug nicht mit dem Boden in Kontakt steht. Während des Starts kann das Triebwerk zwischen 90 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 95 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen.In this regard, ground idle may refer to a phase of engine operation in which the aircraft is stationary and in contact with the ground, but with a requirement that the engine be running. During idle, the engine may produce between 3% and 9% of the engine's available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 5% and 8% of the engine's available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 6% and 7% of the engine's available thrust. Taxiing may refer to a phase of engine operation in which the aircraft is propelled along the ground by thrust generated by the engine. During taxiing, the engine may produce between 5% and 15% of the available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 6% and 12% of the engine's available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 7% and 10% of the engine's available thrust. Takeoff may refer to a phase of engine operation in which the aircraft is propelled by thrust generated by the engine. At an initial stage within the takeoff phase, the aircraft may be propelled while the aircraft is in contact with the ground. At a later stage within the takeoff phase, the aircraft may be propelled while the aircraft is not in contact with the ground. During takeoff, the engine may produce between 90% and 100% of the available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 95% and 100% of the available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce 100% of the available thrust.

Steigflug kann sich auf eine Betriebsphase des Triebwerks beziehen, in der das Flugzeug durch den vom Triebwerk erzeugten Schub angetrieben wird. Während des Steigflugs kann das Triebwerk zwischen 75 % und 100 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 80 % und 95 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 85 % und 90 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In dieser Hinsicht kann sich Steigflug auf eine Betriebsphase innerhalb eines Flugzeugflugzyklus zwischen Start und Ankunft unter Reiseflugbedingungen beziehen. Zusätzlich oder alternativ kann sich Steigflug auf einen Nennpunkt in einem Flugzeugflugzyklus zwischen Start und Landung beziehen, an dem eine relative Zunahme der Höhe erforderlich ist, was einen zusätzlichen Schubbedarf des Triebwerks erfordern kann.Climb may refer to a phase of engine operation during which the aircraft is propelled by the thrust produced by the engine. During climb, the engine may produce between 75% and 100% of the available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 80% and 95% of the available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 85% and 90% of the available thrust. In this regard, climb may refer to a phase of operation within an aircraft flight cycle between takeoff and arrival under cruise conditions. Additionally or Alternatively, climb may refer to a nominal point in an aircraft flight cycle between takeoff and landing at which a relative increase in altitude is required, which may require additional engine thrust.

Wie hierin verwendet, haben Reiseflugbedingungen die herkömmliche Bedeutung und würden vom Fachmann leicht verstanden werden. Somit würde der Fachmann sofort erkennen, dass bei einem gegebenen Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug Reiseflugbedingungen den Arbeitspunkt des Triebwerks bei Reiseflugmitte einer gegebenen Mission (was in der Branche als die „wirtschaftliche Mission“ bezeichnet werden kann) eines Flugzeugs bedeuten, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht werden soll. In dieser Hinsicht ist die Reiseflugmitte der Punkt in einem Flugzeugflugzyklus, an dem 50 % des gesamten Kraftstoffs, der zwischen dem höchsten Punkt des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs verbrannt wird, verbrannt worden ist (was durch den Mittelpunkt - in Bezug auf Zeit und/oder Abstand - zwischen dem höchsten Punkt des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs angenähert werden kann). Reiseflugbedingungen definieren somit einen Arbeitspunkt des Gasturbinentriebwerks, der einen Schub bereitstellt, der einen Betrieb in einem stabilen Zustand (d. h. Aufrechterhaltung einer konstanten Höhe und konstanten Machzahl) bei Reiseflugmitte eines Flugzeugs, an dem es angebracht werden soll, unter Berücksichtigung der für dieses Flugzeug bereitgestellten Anzahl von Triebwerken sicherstellen würde. Wenn zum Beispiel ein Triebwerk dafür konzipiert ist, an einem Flugzeug angebracht zu werden, das zwei Triebwerke desselben Typs aufweist, stellt das Triebwerk unter Reiseflugbedingungen die Hälfte des Gesamtschubs bereit, der für einen Betrieb in einem stabilen Zustand dieses Flugzeugs bei Reiseflugmitte erforderlich wäre.As used herein, cruise conditions have the conventional meaning and would be readily understood by one of ordinary skill in the art. Thus, one of ordinary skill in the art would readily recognize that for a given gas turbine engine for an aircraft, cruise conditions mean the operating point of the engine at mid-cruise of a given mission (what may be referred to in the industry as the "economic mission") of an aircraft to which the gas turbine engine is to be attached. In this regard, mid-cruise is the point in an aircraft flight cycle at which 50% of the total fuel burned between the peak of climb and the beginning of descent has been burned (which may be approximated by the midpoint - in time and/or distance - between the peak of climb and the beginning of descent). Cruise conditions thus define a gas turbine engine operating point which provides a thrust which would ensure steady-state operation (i.e. maintaining a constant altitude and constant Mach number) at mid-cruise of an aircraft to which it is intended to be fitted, taking into account the number of engines provided for that aircraft. For example, if an engine is designed to be fitted to an aircraft having two engines of the same type, the engine will provide, under cruise conditions, half the total thrust which would be required for steady-state operation of that aircraft at mid-cruise.

Mit anderen Worten sind die Reiseflugbedingungen für ein gegebenes Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug als der Arbeitspunkt des Triebwerks definiert, der einen spezifizierten Schub (erforderlich, um - in Kombination mit jeglichen anderen Triebwerken am Flugzeug - einen Betrieb in einem stabilen Zustand des Flugzeugs, an dem es angebracht werden soll, bei einer gegebenen Reiseflugmitte-Machzahl bereitzustellen) unter Reiseflugmitte-Atmosphärenbedingungen (definiert durch die Internationale Standardatmosphäre gemäß ISO 2533 bei Reiseflughöhe) bereitstellt. Für jedes gegebene Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug sind der Schub bei Reiseflugmitte, die Atmosphärenbedingungen und die Machzahl bekannt, und somit ist der Arbeitspunkt des Triebwerks unter Reiseflugbedingungen klar definiert.In other words, the cruise conditions for a given aircraft gas turbine engine are defined as the operating point of the engine which provides a specified thrust (required to provide, in combination with any other engines on the aircraft, steady-state operation of the aircraft to which it is to be attached at a given mid-cruise Mach number) under mid-cruise atmospheric conditions (defined by the International Standard Atmosphere according to ISO 2533 at cruise altitude). For any given aircraft gas turbine engine, the mid-cruise thrust, atmospheric conditions and Mach number are known and thus the operating point of the engine under cruise conditions is clearly defined.

Rein beispielhaft kann die Vorwärtsgeschwindigkeit unter Reiseflugbedingungen jeder Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, zum Beispiel 0,75 bis 0,85, zum Beispiel 0,76 bis 0,84, zum Beispiel 0,77 bis 0,83, zum Beispiel 0,78 bis 0,82, zum Beispiel 0,79 bis 0,81, zum Beispiel in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder im Bereich von 0,8 bis 0,85 sein. Jede einzelne Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann Teil der Reiseflugbedingungen sein. Bei einigen Flugzeugen können die Reiseflugbedingungen außerhalb dieser Bereiche, zum Beispiel unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.For example only, forward speed under cruise conditions may be any point in the range of Mach 0.7 to 0.9, for example 0.75 to 0.85, for example 0.76 to 0.84, for example 0.77 to 0.83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example on the order of Mach 0.8, on the order of Mach 0.85, or in the range of 0.8 to 0.85. Any single speed within these ranges may be part of the cruise conditions. For some aircraft, the cruise conditions may be outside these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.

Rein beispielhaft können die Reiseflugbedingungen Standardatmosphärenbedingungen(gemäß der Internationalen Standardatmosphäre, ISA)bei einer Höhe entsprechen, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, zum Beispiel im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, zum Beispiel im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß), zum Beispiel im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, zum Beispiel im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, zum Beispiel im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, zum Beispiel im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, zum Beispiel im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, zum Beispiel in der Größenordnung von 11.000 m, liegt. Die Reiseflugbedingungen können Standardatmosphärenbedingungen bei jeder gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.By way of example only, the cruise conditions may correspond to standard atmosphere conditions (according to the International Standard Atmosphere, ISA) at an altitude which 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 to 11,100 m, for example in the order of 11,000 m. Cruise conditions may correspond to standard atmosphere conditions at any given altitude in these areas.

Rein beispielhaft können die Reiseflugbedingungen einer Vorwärts-Machzahl von 0,8 und standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen (gemäß der Internationalen Standardatmosphäre) in einer Höhe von 35.000 Fuß (10.668 m) entsprechen. Unter solchen Reiseflugbedingungen kann das Triebwerk ein bekanntes erforderliches Nettoschubniveau bereitstellen. Das bekannte erforderliche Nettoschubniveau ist natürlich abhängig vom Triebwerk und seiner beabsichtigten Anwendung und kann zum Beispiel ein Wert im Bereich von 20 kN bis 40 kN sein.For example only, the cruise conditions may correspond to a forward Mach number of 0.8 and standard atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) at an altitude of 35,000 feet (10,668 m). Under such cruise conditions, the engine may provide a known required net thrust level. The known required net thrust level will of course depend on the engine and its intended application and may, for example, be a value in the range of 20 kN to 40 kN.

Weiterhin rein beispielhaft können die Reiseflugbedingungen einer Vorwärts-Machzahl von 0,85 und standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen (gemäß der Internationalen Standardatmosphäre) in einer Höhe von 38.000 Fuß (11.582 m) entsprechen. Unter solchen Reiseflugbedingungen kann das Triebwerk ein bekanntes erforderliches Nettoschubniveau bereitstellen. Das bekannte erforderliche Nettoschubniveau ist natürlich abhängig vom Triebwerk und seiner beabsichtigten Anwendung und kann zum Beispiel ein Wert im Bereich von 35 kN bis 65 kN sein.Further purely by way of example, the cruise conditions may correspond to a forward Mach number of 0.85 and standard atmospheric conditions (according to the International Standard Atmosphere) at an altitude of 38,000 feet (11,582 m). Under such cruise conditions, the engine may provide a known required net thrust level. The known required net thrust level will of course depend on the engine and its intended application and may, for example, be a value in the range of 35 kN to 65 kN.

Im Gebrauch kann ein Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, unter den Reiseflugbedingungen arbeiten, die an anderer Stelle hierin definiert sind. Derartige Reiseflugbedingungen können durch die Reiseflugbedingungen (zum Beispiel die Reiseflugmitte-Bedingungen) eines Flugzeugs bestimmt werden, an dem mindestens ein (zum Beispiel 2 oder 4) Gasturbinentriebwerk montiert werden kann, um einen Vortriebschub bereitzustellen.In use, a gas turbine engine as described and/or claimed herein may operate under cruise conditions experienced at other Such cruise conditions may be determined by the cruise conditions (e.g., mid-cruise conditions) of an aircraft on which at least one (e.g., 2 or 4) gas turbine engines may be mounted to provide propulsive thrust.

Des Weiteren würde der Fachmann sofort erkennen, dass sich eines oder beide von Sinkflug und Anflug auf eine Betriebsphase innerhalb eines Flugzeugflugzyklus zwischen Reiseflug und Landung des Flugzeugs beziehen. Während eines oder beiden von Sinkflug und Anflug kann das Triebwerk zwischen 20 % und 50 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 25 % und 40 % des verfügbaren Schubs erzeugen. In weiteren nicht einschränkenden Beispielen kann das Triebwerk zwischen 30 % und 35 % des verfügbaren Schubs erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann sich Sinkflug auf einen Nennpunkt in einem Flugzeugflugzyklus zwischen Start und Landung beziehen, an dem eine relative Abnahme der Höhe erforderlich ist, und was einen reduzierten Schubbedarf des Triebwerks erfordern kann.Furthermore, one of ordinary skill in the art would readily recognize that either or both of descent and approach refer to a phase of operation within an aircraft flight cycle between cruise and landing of the aircraft. During either or both of descent and approach, the engine may produce between 20% and 50% of available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 25% and 40% of available thrust. In further non-limiting examples, the engine may produce between 30% and 35% of available thrust. Additionally or alternatively, descent may refer to a nominal point in an aircraft flight cycle between takeoff and landing at which a relative decrease in altitude is required, and which may require a reduced thrust requirement of the engine.

Gemäß einem Gesichtspunkt wird ein Flugzeug, umfassend ein Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Das Flugzeug gemäß diesem Gesichtspunkt ist das Flugzeug, für welches das Gasturbinentriebwerk zur Befestigung daran konzipiert wurde. Dementsprechend entsprechen die Reiseflugbedingungen gemäß diesem Gesichtspunkt der Streckenflugmitte des Flugzeugs, wie an anderer Stelle hierin definiert.According to one aspect, there is provided an aircraft comprising a gas turbine engine as described and/or claimed herein. The aircraft according to this aspect is the aircraft to which the gas turbine engine is designed to be attached. Accordingly, the cruise conditions according to this aspect correspond to the mid-range flight of the aircraft as defined elsewhere herein.

Gemäß einem Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Der Betrieb kann unter einem beliebigen geeigneten Zustand erfolgen, der wie hierin an anderer Stelle definiert sein kann (zum Beispiel in Hinblick auf Schub, atmosphärische Bedingungen und Machzahl).According to one aspect, a method of operating a gas turbine engine as described and/or claimed herein is provided. Operation may occur under any suitable condition, which may be defined elsewhere herein (e.g., in terms of thrust, atmospheric conditions, and Mach number).

Gemäß einem Gesichtspunkt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Flugzeugs, umfassend ein Gasturbinentriebwerk, wie hierin beschrieben und/oder beansprucht, bereitgestellt. Der Betrieb gemäß diesem Gesichtspunkt kann einen Betrieb unter einem beliebigen geeigneten Zustand, zum Beispiel bei Reiseflugmitte des Flugzeugs, wie an anderer Stelle hierin definiert, einschließen (oder ein solcher sein).According to one aspect, there is provided a method of operating an aircraft comprising a gas turbine engine as described and/or claimed herein. Operation according to this aspect may include (or be) operation under any suitable condition, for example at mid-cruise of the aircraft as defined elsewhere herein.

Der Fachmann wird verstehen, dass, außer im Falle des gegenseitigen Ausschlusses, ein Merkmal oder ein Parameter, das/der in Bezug auf einen der oben genannten Gesichtspunkte beschrieben ist, auf jeden anderen Gesichtspunkt angewendet werden kann. Außerdem kann, außer im Falle des gegenseitigen Ausschlusses, jedes hierin beschriebene Merkmal oder jeder hierin beschriebene Parameter auf einen beliebigen Gesichtspunkt angewendet werden und/oder mit irgendeinem anderen hierin beschriebenen Merkmal oder Parameter kombiniert werden.Those skilled in the art will understand that, except in the case of mutual exclusion, a feature or parameter described with respect to any of the above aspects may be applied to any other aspect. Furthermore, except in the case of mutual exclusion, any feature or parameter described herein may be applied to any aspect and/or combined with any other feature or parameter described herein.

Ausführungsformen werden nun nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, in denen:

  • 1 eine Querschnittsseitenansicht eines Gasturbinentriebwerks ist;
  • 2 eine Querschnittsseitenansicht eines stromaufwärtigen Abschnitts eines Gasturbinentriebwerks aus der Nähe ist;
  • 3A eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines Getriebes für ein Gasturbinentriebwerk ist;
  • 3B eine seitliche Schnittansicht eines Gasturbinentriebwerks ist, wobei die Direktantriebstriebwerk kein Getriebe aufweist, wie in 3A gezeigt ist;
  • 4 ein beispielhaftes Flugzeug, das zwei Gasturbinentriebwerke umfasst, die vom Getriebe- oder Direktantrieb-Typ sein können, ist;
  • 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftstoffsystems ist;
  • 6a eine schematische Darstellung eines alternativen beispielhaften Kraftstoffsystems, einschließlich einer Kraftstoffumwälzschleife, ist;
  • 6b eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen beispielhaften Kraftstoffsystems ist, ähnlich wie in 6a gezeigt, wobei jedoch Kraftstoff, der den sekundären Wärmetauscher passiert, nicht an die Brennkammer zugeführt wird
  • 6c eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen beispielhaften Kraftstoffsystems ist, das dem in 6b gezeigten ähnlich ist, aber in dem Kraftstoff, der durch den sekundären Wärmetauscher strömt, optional nach dem Verwenden in einem oder mehreren Hilfssystemen in die Brennkammer zurückgeführt wird;
  • 7 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Umwälzölsystems ist;
  • 8 eine schematische Darstellung einer Kombination des beispielhaften Kraftstoffsystems von 5 und des beispielhaften Umwälzölsystems aus 7 ist;
  • 9 eine schematische Darstellung einer Kombination des beispielhaften Kraftstoffsystems von 6c und des beispielhaften Umwälzölsystems aus 7 mit kleineren Modifikationen ist;
  • 10 ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks veranschaulicht, das ein Direktantriebstriebwerk sein kann; und
  • 11 ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks ist, das ein Direktantriebstriebwerk sein kann.
  • 12 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftstoffsystems ist, das für ein Getriebetriebwerk sein kann;
  • 13 eine schematische Darstellung eines Teils einer ersten geschlossenen Schleife eines beispielhaften Umwälzschmiersystems ist;
  • 14 eine schematische Darstellung eines Teils einer zweiten geschlossenen Schleife eines beispielhaften Umwälzschmiermittelsystems ist, das in Verbindung mit der in 13 gezeigten ersten geschlossenen Schleife verwendet werden kann;
  • 15 eine schematische Darstellung eines Teils einer alternativen zweiten geschlossenen Schleife eines beispielhaften Umwälzschmiermittelsystems ist.
  • 16 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftstoffsystems ist, das mit einem beispielhaften Umwälzschmiersystem interagiert
  • 17 eine schematische Darstellung eines Teils eines beispielhaften Umwälzschmiermittelsystems ist;
  • 18 ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks ist, das ein Getriebegasturbinentriebwerk sein kann;
  • 19 eine schematische Darstellung einer Turbinenkühlvorrichtung ist, die Kraftstoff-hydraulisch betätigt werden kann; und
  • 20 ist eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen Teils eines beispielhaften Umwälzschmiermittelsystems.
Embodiments will now be described by way of example only with reference to the figures, in which:
  • 1 is a cross-sectional side view of a gas turbine engine;
  • 2 is a close up cross-sectional side view of an upstream section of a gas turbine engine;
  • 3A is a partially cutaway view of a gearbox for a gas turbine engine;
  • 3B is a side sectional view of a gas turbine engine, the direct drive engine having no gearbox, as in 3A is shown;
  • 4 an exemplary aircraft comprising two gas turbine engines, which may be of the geared or direct drive type;
  • 5 is a schematic representation of an example fuel system;
  • 6a is a schematic representation of an alternative example fuel system including a fuel recirculation loop;
  • 6b is a schematic representation of another alternative exemplary fuel system, similar to 6a shown, however, fuel passing through the secondary heat exchanger is not supplied to the combustion chamber
  • 6c is a schematic representation of another alternative exemplary fuel system similar to that shown in 6b similar to that shown, but in which fuel flowing through the secondary heat exchanger is optionally returned to the combustion chamber after use in one or more auxiliary systems;
  • 7 is a schematic representation of an exemplary recirculating oil system;
  • 8th a schematic representation of a combination of the exemplary fuel system of 5 and the exemplary circulating oil system from 7 is;
  • 9 a schematic representation of a combination of the exemplary fuel system of 6c and the exemplary circulating oil system from 7 with minor modifications;
  • 10 illustrates an exemplary method of operating a gas turbine engine, which may be a direct drive engine; and
  • 11 is another exemplary method of operating a gas turbine engine, which may be a direct drive engine.
  • 12 is a schematic representation of an exemplary fuel system that may be for a geared engine;
  • 13 is a schematic representation of a portion of a first closed loop of an exemplary recirculating lubrication system;
  • 14 is a schematic representation of a portion of a second closed loop of an exemplary circulating lubricant system used in conjunction with the 13 shown first closed loop;
  • 15 is a schematic representation of a portion of an alternative second closed loop of an exemplary recirculating lubricant system.
  • 16 is a schematic representation of an example fuel system interacting with an example recirculating lubrication system
  • 17 is a schematic representation of a portion of an exemplary recirculating lubricant system;
  • 18 is an exemplary method of operating a gas turbine engine, which may be a geared gas turbine engine;
  • 19 is a schematic representation of a turbine cooling device that can be actuated by fuel hydraulics; and
  • 20 is a schematic representation of another alternative portion of an exemplary recirculating lubricant system.

1 veranschaulicht ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einer Hauptdrehachse 9. Das Triebwerk 10 umfasst einen Lufteinlass 12 und einen Vortrieb-Fan 23, der zwei Luftströme erzeugt: einen Kernluftstrom A und einen Bypass-Luftstrom B. Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst einen Kern 11, der den Kernluftstrom A aufnimmt. Der Triebwerkskern 11 umfasst, in axialer Strömungsfolge, einen Niederdruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Niederdruckturbine 19 und eine Kernauslassdüse 20. Eine Gondel 21 umgibt das Gasturbinentriebwerk 10 und definiert einen Bypass-Kanal 22 sowie eine Bypass-Auslassdüse 18. Der Bypass-Luftstrom B strömt durch den Bypass-Kanal 22. Der Fan 23 ist über eine Welle 26 und ein Umlaufrädergetriebe 30 an der Niederdruckturbine 19 angebracht und wird davon angetrieben. 1 illustrates a gas turbine engine 10 having a main axis of rotation 9. The engine 10 includes an air intake 12 and a propulsion fan 23 which generates two air streams: a core air stream A and a bypass air stream B. The gas turbine engine 10 includes a core 11 which receives the core air stream A. The engine core 11 comprises, in axial flow sequence, a low-pressure compressor 14, a high-pressure compressor 15, a combustor 16, a high-pressure turbine 17, a low-pressure turbine 19 and a core exhaust nozzle 20. A nacelle 21 surrounds the gas turbine engine 10 and defines a bypass duct 22 and a bypass exhaust nozzle 18. The bypass air flow B flows through the bypass duct 22. The fan 23 is attached to the low-pressure turbine 19 via a shaft 26 and an epicyclic gear 30 and is driven thereby.

Im Gebrauch wird der Kernluftstrom A beschleunigt und durch den Niederdruckverdichter 14 verdichtet und in den Hochdruckverdichter 15 geleitet, wo er weiter verdichtet wird. Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgelassene verdichtete Luft wird in die Verbrennungsausrüstung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff F gemischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die Verbrennungsausrüstung 16 kann als Brennkammer 16 bezeichnet werden, wobei die Begriffe „Verbrennungsausrüstung 16“ und „Brennkammer 16“ hierin austauschbar verwendet werden. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte dehnen sich dann durch die Hochdruck- und die Niederdruckturbine 17, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie durch die Düse 20 ausgelassen werden, um einen gewissen Vortriebschub bereitzustellen. Die Hochdruckturbine 17 treibt den Hochdruckverdichter 15 über eine geeignete Verbindungswelle 27 an. Der Fan 23 wirkt im Allgemeinen so, dass er den Bypass-Luftstrom B, der durch den Bypasskanal 22 strömt, mit erhöhtem Druck beaufschlagt, sodass der Bypass-Luftstrom B durch die Bypass-Auslassdüse 18 ausgestoßen wird, um im Allgemeinen den Großteil des Antriebsschubs bereitzustellen. Das Umlaufrädergetriebe 30 ist ein Untersetzungsgetriebe.In use, the core air stream A is accelerated and compressed by the low pressure compressor 14 and passed into the high pressure compressor 15 where it is further compressed. The compressed air discharged from the high pressure compressor 15 is passed into the combustion equipment 16 where it is mixed with fuel F and the mixture is combusted. The combustion equipment 16 may be referred to as a combustor 16, the terms "combustion equipment 16" and "combustor 16" being used interchangeably herein. The resulting hot combustion products then expand through and thereby drive the high pressure and low pressure turbines 17, 19 before being discharged through the nozzle 20 to provide some propulsive thrust. The high pressure turbine 17 drives the high pressure compressor 15 via a suitable connecting shaft 27. The fan 23 generally acts to apply increased pressure to the bypass air stream B flowing through the bypass duct 22 so that the bypass air stream B is expelled through the bypass exhaust nozzle 18 to generally provide the majority of the propulsion thrust. The epicyclic gear train 30 is a reduction gear train.

Eine beispielhafte Anordnung für ein Getriebefan-Gasturbinentriebwerk 10 ist in 2 gezeigt. Die Niederdruckturbine 19 (siehe 1) treibt die Welle 26 an, die mit einem zentralen Ritzel oder Sonnenrad 28 der Umlaufrädergetriebeanordnung 30 gekoppelt ist. Radial auswärts von dem Sonnenrad 28 und in dieses eingreifend befindet sich eine Vielzahl von Planetenrädern 32, die durch einen Planetenträger 34 miteinander gekoppelt sind. Der Planetenträger 34 beschränkt die Planetenräder 32, um synchron um das Sonnenrad 28 zu kreisen, während er jedem Planetenrad 32 ermöglicht, sich um seine eigene Achse zu drehen. Der Planetenträger 34 ist über Gestänge 36 mit dem Fan 23 gekoppelt, um seine Drehung um die Triebwerksachse 9 anzutreiben. Radial auswärts von den Planetenrädern 32 und in diese eingreifend befindet sich ein Zahnkranz oder Hohlrad 38, das über Gestänge 40 mit einer stationären Stützstruktur 24 gekoppelt ist.An exemplary arrangement for a geared turbofan gas turbine engine 10 is shown in 2 The low-pressure turbine 19 (see 1 ) drives shaft 26 which is coupled to a central pinion or sun gear 28 of epicyclic gear assembly 30. Radially outward from and engaging sun gear 28 are a plurality of planet gears 32 coupled together by a planet carrier 34. Planet carrier 34 constrains planet gears 32 to synchronously orbit sun gear 28 while allowing each planet gear 32 to rotate about its own axis. Planet carrier 34 is coupled to fan 23 by linkages 36 to drive its rotation about engine axis 9. Radially outward from and engaging planet gears 32 is a ring gear or ring gear 38 coupled to a stationary support structure 24 by linkages 40.

In Implementierungen, wie den vorstehend in Bezug auf den fünften und sechsten Gesichtspunkt erwähnten, können eines oder mehrere der Zahnräder des Getriebes an Zapfenlagern 44 montiert sein (wie in 20 gezeigt). Insbesondere kann jedes Planetenrad 32 drehbar an einem Zapfenlager 44 zur Drehung um eine Achse montiert sein. Diese Zapfenlager können als Zapfenlager des Getriebes 30 und als den jeweiligen Zahnrädern zugeordnet beschrieben werden.In implementations such as those described above with respect to the fifth and sixth aspects mentioned, one or more of the gears of the transmission may be mounted on journal bearings 44 (as in 20 shown). In particular, each planetary gear 32 may be rotatably mounted on a journal bearing 44 for rotation about an axis. These journal bearings may be described as journal bearings of the transmission 30 and as associated with the respective gears.

Es ist zu beachten, dass die Begriffe „Niederdruckturbine“ und „Niederdruckverdichter“, wie hierin verwendet, die Turbinenstufen mit dem niedrigsten Druck bzw. die Verdichterstufen mit dem niedrigsten Druck (d. h. nicht einschließlich des Fans 23) und/oder die Turbinen- und Verdichterstufen bedeuten, die durch die Verbindungswelle 26 mit der niedrigsten Drehzahl im Triebwerk verbunden sind (d. h. nicht einschließlich der Getriebeabgangswelle, die den Fan 23 antreibt). An einigen Literaturstellen können die „Niederdruckturbine“ und der „Niederdruckverdichter“, auf die hierin Bezug genommen wird, alternativ als die „Zwischendruckturbine“ und der „Zwischendruckverdichter“ bekannt sein. Wo eine solche alternative Nomenklatur verwendet wird, kann der Fan 23 als eine erste oder niedrigste Druckverdichtungsstufe bezeichnet werden.It should be noted that the terms "low pressure turbine" and "low pressure compressor" as used herein mean the lowest pressure turbine stages and the lowest pressure compressor stages, respectively (i.e., not including the fan 23) and/or the turbine and compressor stages connected by the lowest speed connecting shaft 26 in the engine (i.e., not including the transmission output shaft that drives the fan 23). In some references, the "low pressure turbine" and "low pressure compressor" referred to herein may alternatively be known as the "intermediate pressure turbine" and "intermediate pressure compressor." Where such alternative nomenclature is used, the fan 23 may be referred to as a first or lowest pressure compression stage.

Das Umlaufgetriebe 30 ist beispielhaft in größerem Detail in 3A gezeigt. Jedes von dem Sonnenrad 28, den Planetenrädern 32 und dem Hohlrad 38 umfasst Zähne an seinem Umfang, um mit den anderen Zahnrädern in Eingriff zu treten. Aus Gründen der Klarheit sind jedoch nur beispielhafte Abschnitte der Zähne in 3A dargestellt. Es sind vier Planetenräder 32 veranschaulicht, obwohl es für den Fachmann offensichtlich ist, dass innerhalb des Schutzumfangs der beanspruchten Erfindung mehr oder weniger Planetenräder 32 bereitgestellt sein können. Praktische Anwendungen eines Planetenumlaufrädergetriebes 30 umfassen im Allgemeinen mindestens drei Planetenräder 32.The epicyclic gear 30 is shown in greater detail in 3A Each of the sun gear 28, the planet gears 32 and the ring gear 38 includes teeth on its periphery for engaging the other gears. However, for clarity, only exemplary portions of the teeth are shown in 3A Four planetary gears 32 are illustrated, although it will be apparent to those skilled in the art that more or fewer planetary gears 32 may be provided within the scope of the claimed invention. Practical applications of a planetary gear train 30 generally include at least three planetary gears 32.

Das beispielhaft in den 2 und 3 veranschaulichte Umlaufrädergetriebe 30 ist vom Planetentyp, da der Planetenträger 34 über Gestänge 36 mit einer Abtriebswelle gekoppelt ist, wobei das Hohlrad 38 fixiert ist. Es kann jedoch jeder andere geeignete Typ eines Umlaufrädergetriebes 30 verwendet werden. Als weiteres Beispiel kann das Umlaufrädergetriebe 30 eine Sternanordnung sein, bei welcher der Planetenträger 34 fixiert gehalten wird und sich das Hohlrad (oder der Zahnkranz) 38 drehen kann. In einer solchen Anordnung wird der Fan 23 von dem Hohlrad 38 angetrieben. Als weiteres alternatives Beispiel kann das Getriebe 30 ein Differenzialgetriebe sein, bei dem sich sowohl das Hohlrad 38 als auch der Planetenträger 34 drehen können.This is exemplified in the 2 and 3 is of the planetary type in that the planet carrier 34 is coupled to an output shaft via linkages 36 with the ring gear 38 being fixed. However, any other suitable type of epicyclic gear 30 may be used. As another example, the epicyclic gear 30 may be a star arrangement in which the planet carrier 34 is held fixed and the ring gear (or ring gear) 38 is allowed to rotate. In such an arrangement, the fan 23 is driven by the ring gear 38. As another alternative example, the gear 30 may be a differential gear in which both the ring gear 38 and the planet carrier 34 are allowed to rotate.

Es versteht sich, dass die in den 2 und 3A gezeigte Anordnung nur beispielhaft ist und dass verschiedene Alternativen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung liegen. Rein beispielhaft kann jede geeignete Anordnung zum Unterbringen des Getriebes 30 in dem Triebwerk 10 und/oder zum Verbinden des Getriebes 30 mit dem Triebwerk 10 verwendet werden. Als weiteres Beispiel können die Verbindungen (wie etwa das Gestänge 36, 40 in dem Beispiel der 2) zwischen dem Getriebe 30 und anderen Teilen des Triebwerks 10 (wie der Antriebswelle 26, der Abgtriebswelle und der feststehenden Struktur 24) einen beliebigen gewünschten Grad an Steifigkeit oder Flexibilität aufweisen. Als weiteres Beispiel kann jede geeignete Anordnung der Lager zwischen rotierenden und stationären Teilen des Triebwerks (zum Beispiel zwischen der Antriebs- und der Abgangswelle des Getriebes und den feststehenden Strukturen, wie dem Getriebegehäuse) verwendet werden, und die Offenbarung ist nicht auf die beispielhafte Anordnung von 2 beschränkt. Wenn zum Beispiel das Getriebe 30 eine Sternanordnung aufweist (oben beschrieben), würde der Fachmann leicht verstehen, dass die Anordnung von Abgang und Stützgestängen und Lagerpositionen üblicherweise von der in 2 beispielhaft gezeigten Anordnung abweichen würde.It is understood that the 2 and 3A is merely exemplary and that various alternatives are within the scope of the present disclosure. For example only, any suitable arrangement for housing the transmission 30 in the engine 10 and/or for connecting the transmission 30 to the engine 10 may be used. As another example, the connections (such as the linkages 36, 40 in the example of 2 ) between the transmission 30 and other parts of the engine 10 (such as the input shaft 26, the output shaft, and the fixed structure 24) may have any desired degree of rigidity or flexibility. As another example, any suitable arrangement of the bearings between rotating and stationary parts of the engine (for example, between the input and output shafts of the transmission and the fixed structures, such as the transmission housing) may be used, and the disclosure is not limited to the exemplary arrangement of 2 For example, if the gearbox 30 has a star arrangement (described above), one skilled in the art would readily understand that the arrangement of output and support rods and bearing positions would typically be different from that shown in 2 would deviate from the arrangement shown as an example.

Dementsprechend erstreckt sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk mit einer beliebigen Anordnung von Getriebetypen (zum Beispiel Stern- oder Planetengetriebe), Stützstrukturen, Antriebs- und Abgangswellenanordnung und Lagerpositionen.Accordingly, the present disclosure extends to a gas turbine engine having any arrangement of gear types (e.g., star or planetary gears), support structures, input and output shaft arrangement, and bearing locations.

Optional kann das Getriebe zusätzliche und/oder alternative Komponenten antreiben (z. B. den Zwischendruckverdichter und/oder einen Booster-Verdichter).Optionally, the gearbox can drive additional and/or alternative components (e.g. the intermediate pressure compressor and/or a booster compressor).

Andere Gasturbinentriebwerke, auf welche die vorliegende Offenbarung angewendet werden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Zum Beispiel können solche Triebwerke eine alternative Anzahl von Verdichtern und/oder Turbinen und/oder eine alternative Anzahl von Verbindungswellen aufweisen. Als weiteres Beispiel weist das in 1 gezeigte Gasturbinentriebwerk eine geteilte Strömungsdüse 18, 20 auf, was bedeutet, dass der Strom durch den Bypass-Kanal 22 seine eigene Düse 18 aufweist, die von der Kerntriebwerksdüse 20 getrennt und radial außerhalb dieser angeordnet ist. Jedoch ist dies nicht einschränkend, und jeder Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann auch auf Triebwerke angewendet werden, in denen der Strom durch den Bypass-Kanal 22 und der Strom durch den Kern 11 vor (oder stromaufwärts von) einer einzigen Düse, die als Mischströmungsdüse bezeichnet werden kann, gemischt oder kombiniert werden. Eine oder beide Düsen (egal, ob Misch- oder geteilte Strömung) können eine feste oder variable Fläche aufweisen.Other gas turbine engines to which the present disclosure may be applied may have alternative configurations. For example, such engines may have an alternative number of compressors and/or turbines and/or an alternative number of connecting shafts. As another example, the gas turbine engine disclosed in 1 has a split flow nozzle 18, 20, meaning that the flow through the bypass duct 22 has its own nozzle 18 separate from and located radially outward from the core engine nozzle 20. However, this is not limiting and any aspect of the present disclosure may also be applied to engines in which the flow through the bypass duct 22 and the flow through the core 11 are mixed or combined before (or upstream of) a single nozzle, which may be referred to as a mixed flow nozzle. One or both nozzles (whether mixed or split flow) can have a fixed or variable area.

Als weiteres Beispiel können andere Gasturbinentriebwerke, mit denen die vorliegende Offenbarung angewendet werden kann, kein Getriebe für die Hauptwelle(n) aufweisen, wobei sie stattdessen Direktantriebstriebswerke sind. Eine Querschnittsansicht eines solchen Triebwerks ist in 3B gezeigt.As another example, other gas turbine engines with which the present disclosure may be applied may not include a gearbox for the main shaft(s), but may instead be direct drive engines. A cross-sectional view of such an engine is shown in 3B shown.

Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Gasturbinentriebwerk allgemein bei 10 mit einer Hauptdrehachse 9 angegeben. Das Triebwerk 10 umfasst in einer Axialströmungsreihenfolge, einen Lufteinlass 12, einen Antriebs-Fan 23, einen Zwischendruckverdichter 14, einen Hochdruckverdichter 15, eine Verbrennungseinrichtung 16, eine Hochdruckturbine 17, eine Zwischendruckturbine 18, eine Niederdruckturbine 19 und eine Abgasdüse 20. Eine Gondel 21 umgibt den Triebwerkskern 10 und definiert sowohl den Einlass 12 als auch die Abgasdüse 20.With reference to 1 a gas turbine engine is indicated generally at 10 with a main axis of rotation 9. The engine 10 includes, in axial flow order, an air inlet 12, a drive fan 23, an intermediate pressure compressor 14, a high pressure compressor 15, a combustor 16, a high pressure turbine 17, an intermediate pressure turbine 18, a low pressure turbine 19, and an exhaust nozzle 20. A nacelle 21 surrounds the engine core 10 and defines both the inlet 12 and the exhaust nozzle 20.

Im Gebrauch wird Luft, die in den Einlass 12 eintritt, durch den Fan 23 beschleunigt, um zwei Luftströme zu erzeugen: einen Kernluftstrom A und einen Bypass-Luftstrom B. Der Kernluftstrom A strömt in den Zwischendruckverdichter 14, und der Bypass-Luftstrom B verläuft durch einen Bypass-Kanal 22, um einen Antriebsschub bereitzustellen. Der Zwischendruckverdichter 14 komprimiert den Luftstrom A, bevor er die Luft an den Hochdruckverdichter 15 abgibt, wo eine weitere Verdichtung stattfindet.In use, air entering the inlet 12 is accelerated by the fan 23 to create two air streams: a core air stream A and a bypass air stream B. The core air stream A flows into the intermediate pressure compressor 14 and the bypass air stream B passes through a bypass duct 22 to provide motive thrust. The intermediate pressure compressor 14 compresses the air stream A before discharging the air to the high pressure compressor 15 where further compression takes place.

Die aus dem Hochdruckverdichter 15 ausgelassene verdichtete Luft wird in die Verbrennungseinrichtung 16 geleitet, wo sie mit Kraftstoff F gemischt wird und das Gemisch verbrannt wird. Die Verbrennungsausrüstung 16 kann als Brennkammer 16 bezeichnet werden, wobei die Begriffe „Verbrennungsausrüstung 16“ und „Brennkammer 16“ hierin austauschbar verwendet werden. Die resultierenden heißen Verbrennungsprodukte dehnen sich dann durch die Hochdruck-, Zwischendruck und Niederdruckturbinen 17, 18, 19 aus und treiben diese dadurch an, bevor sie durch die Düse 20 ausgelassen werden, um einen zusätzlichen Antriebsschub bereitzustellen. Die Hochdruckturbine 17, die Zwischendruckturbine 18 und die Niederdruckturbine 19 treiben jeweils den Hochdruckverdichter 15, den Zwischendruckverdichter 14 und den Fan 23 jeweils durch eine geeignete Verbindungswelle an.The compressed air discharged from the high pressure compressor 15 is passed into the combustor 16 where it is mixed with fuel F and the mixture is combusted. The combustion equipment 16 may be referred to as a combustor 16, the terms "combustion equipment 16" and "combustor 16" being used interchangeably herein. The resulting hot combustion products then expand through and thereby drive the high pressure, intermediate pressure and low pressure turbines 17, 18, 19 before being discharged through the nozzle 20 to provide additional propulsive thrust. The high pressure turbine 17, the intermediate pressure turbine 18 and the low pressure turbine 19 each drive the high pressure compressor 15, the intermediate pressure compressor 14 and the fan 23 through a suitable connecting shaft.

Andere Gasturbinentriebwerke, auf welche die vorliegende Offenbarung angewendet werden kann, können alternative Konfigurationen aufweisen. Als Beispiel können solche Triebwerke eine alternative Anzahl von Verbindungswellen (z. B. zwei) und/oder eine alternative Anzahl von Verdichtern und/oder Turbinen aufweisen. Ferner kann das Triebwerk ein Getriebe umfassen, das im Antriebsstrang von einer Turbine zu einem Verdichter und/oder einem Fan bereitgestellt ist.Other gas turbine engines to which the present disclosure may be applied may have alternative configurations. As an example, such engines may have an alternative number of connecting shafts (e.g., two) and/or an alternative number of compressors and/or turbines. Further, the engine may include a transmission provided in the drive train from a turbine to a compressor and/or a fan.

Während sich das beschriebene Beispiel auf ein Turbofan-Triebwerk bezieht, kann die Offenbarung zum Beispiel auf jeden Typ von Gasturbinentriebwerk, wie zum Beispiel einen offenen Rotor (bei dem die Fan-Stufe nicht von einer Gondel umgeben ist) oder ein Turboprop-Triebwerk, angewendet werden. In einigen Anordnungen kann das Gasturbinentriebwerk 10 kein Getriebe 30 umfassen.For example, while the example described refers to a turbofan engine, the disclosure may be applied to any type of gas turbine engine, such as an open rotor (where the fan stage is not surrounded by a nacelle) or a turboprop engine. In some arrangements, the gas turbine engine 10 may not include a gearbox 30.

Die Geometrie des Gasturbinentriebwerks 10 und von Komponenten davon ist durch ein herkömmliches Achsensystem definiert, das eine axiale Richtung (die mit der Drehachse 9 ausgerichtet ist), eine radiale Richtung (in der Richtung von unten nach oben in 1) und eine Umfangsrichtung (senkrecht zu der Seite in der Ansicht von 1) umfasst. Die axiale, die radiale und die Umfangsrichtung sind zueinander senkrecht.The geometry of the gas turbine engine 10 and components thereof is defined by a conventional axis system having an axial direction (aligned with the axis of rotation 9), a radial direction (in the direction from bottom to top in 1 ) and a circumferential direction (perpendicular to the side in the view of 1 ). The axial, radial and circumferential directions are perpendicular to each other.

Der Kraftstoff F, der der Verbrennungseinrichtung 16 bereitgestellt wird, kann einen Kohlenwasserstoffkraftstoff auf fossiler Basis, wie Kerosin, umfassen. Somit kann der Kraftstoff F Moleküle auseiner oder mehreren der chemischen Familien von n-Alkanen, Isoalkanen, Cycloalkanen und Aromaten umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann der Kraftstoff F erneuerbare Kohlenwasserstoffe umfassen, die aus biologischen oder nicht biologischen Ressourcen erzeugt werden, auch bekannt als nachhaltiger Flugzeugkraftstoff (SAF). In jedem der bereitgestellten Beispiele kann der Kraftstoff F ein oder mehrere Spurenelemente einschließen, einschließlich zum Beispiel Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff, Anorganika und Metalle.The fuel F provided to the combustor 16 may comprise a fossil-based hydrocarbon fuel, such as kerosene. Thus, the fuel F may comprise molecules from one or more of the chemical families of n-alkanes, isoalkanes, cycloalkanes, and aromatics. Additionally or alternatively, the fuel F may comprise renewable hydrocarbons produced from biological or non-biological resources, also known as sustainable aviation fuel (SAF). In any of the examples provided, the fuel F may include one or more trace elements, including, for example, sulfur, nitrogen, oxygen, inorganics, and metals.

Die Funktionsleistung einer gegebenen Zusammensetzung oder einer Mischung von Kraftstoffen zur Verwendung in einem gegebenen Einsatz kann mindestens teilweise durch die Fähigkeit des Kraftstoffs, den Brayton-Zyklus des Gasturbinentriebwerks 10 zu bedienen, definiert werden. Parameter, die die Funktionsleistung definieren, können zum Beispiel spezifische Energie; Energiedichte; thermische Stabilität; und Emissionen, einschließlich Feinstaub, einschließen. Eine relativ höhere spezifische Energie (d. h. Energie pro Masseeinheit), ausgedrückt als MJ/kg, kann das Startgewicht mindestens teilweise reduzieren, wodurch potenziell eine relative Verbesserung der Kraftstoffeffizienz bereitgestellt wird. Eine relativ höhere Energiedichte (d. h. Energie pro Volumeneinheit), ausgedrückt als MJ/l, kann das Startkraftstoffvolumen mindestens teilweise reduzieren, was für volumenbegrenzte Einsätze oder militärische Einsätze mit einer Betankung besonders wichtig sein kann. Eine relativ höhere thermische Stabilität (d. h. Hemmung einer Verschlechterung oder Verkokung des Kraftstoffs unter thermischer Belastung) kann es dem Kraftstoff ermöglichen, erhöhte Temperaturen im Triebwerk und in den Kraftstoffeinspritzventilen beizubehalten, wodurch potenziell relative Verbesserungen des Verbrennungswirkungsgrads bereitgestellt werden. Reduzierte Emissionen, einschließlich Feinstaubs, können eine reduzierte Kondensstreifenbildung ermöglichen, während die Umweltbelastung eines gegebenen Einsatzes reduziert wird. Andere Eigenschaften des Kraftstoffs können für die Funktionsleistung ebenfalls zentral sein. Zum Beispiel kann ein relativ niedrigerer Gefrierpunkt (°C) Ferneinsätze ermöglichen, um Flugprofile zu optimieren; können minimale aromatische Konzentrationen (%) eine ausreichende Quellung bestimmter Materialien sicherstellen, die bei der Konstruktion von O-Ringen und Dichtungen verwendet werden, die zuvor Kraftstoffen mit hohen aromatischen Inhaltsstoffen ausgesetzt wurden; und kann eine maximale Oberflächenspannung (mN/m) eine ausreichende Sprühverteilung und Zerstäubung des Kraftstoffs sicherstellen.The functional performance of a given composition or blend of fuels for use in a given mission may be defined at least in part by the ability of the fuel to serve the Brayton cycle of the gas turbine engine 10. Parameters defining functional performance may include, for example, specific energy; energy density; thermal stability; and emissions, including particulate matter. A relatively higher specific energy (i.e., energy per unit mass), expressed as MJ/kg, may at least partially reduce takeoff weight, potentially providing a relative improvement in fuel efficiency. A relatively higher energy density (i.e., energy per unit volume), expressed as MJ/L, may at least partially reduce takeoff fuel volume, which may be particularly important for volume-limited missions or military missions with one refueling. A relatively higher thermal Stability (i.e., inhibition of fuel degradation or coking under thermal stress) can enable the fuel to maintain elevated temperatures in the engine and fuel injectors, potentially providing relative improvements in combustion efficiency. Reduced emissions, including particulate matter, can enable reduced contrail formation while reducing the environmental impact of a given mission. Other properties of the fuel may also be central to functional performance. For example, a relatively lower freezing point (°C) can enable long-distance missions to optimize flight profiles; minimum aromatic concentrations (%) can ensure sufficient swelling of certain materials used in the design of O-rings and seals that have been previously exposed to fuels with high aromatic contents; and maximum surface tension (mN/m) can ensure sufficient spray distribution and atomization of the fuel.

Das Verhältnis der Anzahl von Wasserstoffatomen zur Anzahl von Kohlenstoffatomen in einem Molekül kann die spezifische Energie einer gegebenen Zusammensetzung oder Mischung von Kraftstoff beeinflussen. Kraftstoffe mit höheren Verhältnissen von Wasserstoffatomen zu Kohlenstoffatomen können in Abwesenheit einer Bindungsspannung höhere spezifische Energien aufweisen. Zum Beispiel können Kohlenwasserstoffkraftstoffe auf fossiler Basis Moleküle mit etwa 7 bis 18 Kohlenstoffen umfassen, wobei ein signifikanter Teil einer gegebenen Zusammensetzung aus Molekülen mit 9 bis 15 Kohlenstoffen mit einem Durchschnitt von 12 Kohlenstoffen stammt.The ratio of the number of hydrogen atoms to the number of carbon atoms in a molecule can affect the specific energy of a given composition or mixture of fuel. Fuels with higher ratios of hydrogen atoms to carbon atoms can have higher specific energies in the absence of bond strain. For example, fossil-based hydrocarbon fuels can comprise molecules of about 7 to 18 carbons, with a significant portion of a given composition coming from molecules of 9 to 15 carbons, with an average of 12 carbons.

Eine Reihe von nachhaltigen Flugzeugkraftstoffmischungen wurde zur Verwendung zugelassen. Zum Beispiel umfassen einige zugelassene Mischungen Mischverhältnisse von bis zu 10 % nachhaltigem Flugzeugkraftstoff, während andere zugelassene Mischungen Mischverhältnisse zwischen 10 % und 50 % nachhaltigem Flugzeugkraftstoff umfassen (wobei der Rest einen oder mehrere Kohlenwasserstoffkraftstoffe auf fossiler Basis, wie Kerosin, umfasst), wobei die Zulassung weiterer Zusammensetzungen aussteht. Es wird jedoch in der Luftfahrtindustrie erwartet, dass nachhaltige Flugzeugkraftstoffmischungen, die bis zu (und einschließlich) 100 % nachhaltigen Flugzeugkraftstoff (SAF) umfassen, schließlich zur Verwendung zugelassen werden.A number of sustainable aviation fuel blends have been approved for use. For example, some approved blends include blend ratios of up to 10% sustainable aviation fuel, while other approved blends include blend ratios of between 10% and 50% sustainable aviation fuel (with the remainder comprising one or more fossil-based hydrocarbon fuels, such as kerosene), with further compositions pending approval. However, it is expected within the aviation industry that sustainable aviation fuel blends comprising up to (and including) 100% sustainable aviation fuel (SAF) will eventually be approved for use.

Nachhaltige Flugzeugkraftstoffe können eines oder mehrere von n-Alkanen, Isoalkanen, Cycloalkanen und Aromaten umfassen und können zum Beispiel aus einem oder mehreren von Synthesegas (Syngas); Lipiden (z. B. Fetten, Ölen und Schmierfetten); Zuckern; und Alkoholen hergestellt werden. Somit können nachhaltige Flugzeugkraftstoffe eines oder beide von einem niedrigeren Aromat- und Schwefelgehalt relativ zu Kohlenwasserstoffkraftstoffen auf fossiler Basis umfassen. Zusätzlich oder alternativ können nachhaltige Flugzeugkraftstoffe eines oder beide von einem höheren Isoalkan- und Cycloalkangehalt relativ zu Kohlenwasserstoffkraftstoffen auf fossiler Basis umfassen. Somit können in einigen Beispielen nachhaltige Flugzeugkraftstoffeeines oder beide von einer Dichte von zwischen 90 % und 98 % von der von Kerosin und einem Brennwert von zwischen 101 % und 105 % von dem von Kerosin umfassen.Sustainable aviation fuels may include one or more of n-alkanes, isoalkanes, cycloalkanes, and aromatics, and may be made from, for example, one or more of synthesis gas (syngas); lipids (e.g., fats, oils, and greases); sugars; and alcohols. Thus, sustainable aviation fuels may include one or both of a lower aromatic and sulfur content relative to fossil-based hydrocarbon fuels. Additionally or alternatively, sustainable aviation fuels may include one or both of a higher isoalkane and cycloalkane content relative to fossil-based hydrocarbon fuels. Thus, in some examples, sustainable aviation fuels may include one or both of a density of between 90% and 98% of that of kerosene and a calorific value of between 101% and 105% of that of kerosene.

Mindestens teilweise aufgrund der Molekülstruktur nachhaltiger Flugzeugkraftstoffe können nachhaltige Flugzeugkraftstoffe Vorteile bereitstellen, einschließlich zum Beispiel eines oder mehrerer von einer höheren spezifischen Energie (trotz, in einigen Beispielen, einer niedrigeren Energiedichte); einer höheren spezifischen Wärmekapazität; einer höheren thermischen Stabilität; einer höheren Schmierfähigkeit; einer niedrigeren Viskosität; einer niedrigeren Oberflächenspannung; einem niedrigeren Gefrierpunkt; niedrigeren Rußemissionen; und niedrigeren CO2-Emissionen relativ zu Kohlenwasserstoffkraftstoffen auf fossiler Basis (z. B., wenn sie in derVerbrennungseinrichtung 16 verbrannt werden). Dementsprechend können nachhaltige Flugzeugkraftstoffe relativ zu Kohlenwasserstoffkraftstoffen auf fossiler Basis, wie Kerosin zu einem oder beiden von einer relativen Abnahme des spezifischen Kraftstoffverbrauchs und einer relativen Abnahme der Wartungskosten führen.Due at least in part to the molecular structure of sustainable aircraft fuels, sustainable aircraft fuels may provide benefits including, for example, one or more of higher specific energy (despite, in some examples, lower energy density); higher specific heat capacity; higher thermal stability; higher lubricity; lower viscosity; lower surface tension; lower freezing point; lower soot emissions; and lower CO 2 emissions relative to fossil-based hydrocarbon fuels (e.g., when burned in the combustor 16). Accordingly, sustainable aircraft fuels may result in one or both of a relative decrease in specific fuel consumption and a relative decrease in maintenance costs relative to fossil-based hydrocarbon fuels such as kerosene.

4 zeigt ein Flugzeug 1 mit einem Antriebssystem 2, das zwei Gasturbinentriebwerke 10 umfasst. Die Gasturbinentriebwerke 10 werden mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffzufuhrsystem des Flugzeugs 1 versorgt. Das Kraftstoffversorgungssystem der dargestellten Beispiele umfasst eine einzelne Kraftstoffquelle 50,53. 4 shows an aircraft 1 with a propulsion system 2 comprising two gas turbine engines 10. The gas turbine engines 10 are supplied with fuel from a fuel supply system of the aircraft 1. The fuel supply system of the examples shown comprises a single fuel source 50,53.

Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Begriff „Kraftstoffquelle“ entweder 1) einen einzelnen Kraftstofftank oder 2) mehrere Kraftstofftanks, die fluidisch miteinander verbunden sind.For the purposes of this application, the term “fuel source” means either 1) a single fuel tank or 2) multiple fuel tanks fluidly connected to one another.

In den vorliegenden Beispielen umfasst die erste (und in diesen Beispielen einzige) Kraftstoffquelle einen zentralen Kraftstofftank 50, der hauptsächlich in dem Rumpf des Flugzeugs 1 angeordnet ist, und eine Vielzahl von Flügelkraftstofftanks 53a, 53b, wobei sich mindestens ein Flügelkraftstofftank in dem Backbordflügel befindet und sich mindestens ein Flügelkraftstofftank im Steuerbordflügel zum Auswuchten befindet. Alle Tanks 50,53 sind im gezeigten Beispiel fluidisch miteinander verbunden, wodurch eine einzelne Kraftstoffquelle gebildet wird. Jeder des Zentralkraftstofftanks 50 und der Flügelkraftstofftanks 53 können eine Vielzahl von fluidisch miteinander verbundenen Kraftstofftanks umfassen. Es versteht sich, dass diese Tankanordnung nur beispielhaft bereitgestellt wird und nicht auf den Umfang dieser Offenbarung beschränkt ist. Zum Beispiel können die Flügeltanks 53a, 53b miteinander fluidisch verbunden sein, aber von dem zentralen Kraftstofftank 50 fluidisch isoliert sein, wodurch zwei separate Kraftstoffquellen bereitgestellt werden, die chemisch unterschiedliche Kraftstoffe enthalten können.In the present examples, the first (and in these examples only) fuel source comprises a central fuel tank 50 located primarily in the fuselage of the aircraft 1 and a plurality of wing fuel tanks 53a, 53b, with at least one wing fuel tank located in the port wing and at least one wing fuel tank located in the starboard wing for balancing. All tanks 50, 53 are fluidly connected to each other in the example shown, thereby forming a single fuel source. Each of the central fuel tank 50 and the wing fuel tanks 53 may include a plurality of fluidly connected fuel tanks. It should be understood that this tank arrangement is provided by way of example only and is not limited to the scope of this disclosure. For example, the wing tanks 53a, 53b may be fluidly connected to each other but fluidly isolated from the central fuel tank 50, thereby providing two separate fuel sources that may contain chemically different fuels.

Ein beispielhaftes Kraftstoffsystem 1000, das einen Kraftstoffströmungsweg von dem Kraftstofftank 50 zur Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10 des Flugzeugs 1 umfasst, ist schematisch in 5 gezeigt.An exemplary fuel system 1000 comprising a fuel flow path from the fuel tank 50 to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 of the aircraft 1 is schematically shown in 5 shown.

Das Kraftstoffsystem 1000 umfasst sowohl das Kraftstoffversorgungssystem (das das Triebwerk versorgt) als auch das Kraftstoffverwaltungssystem 1500 (das innerhalb des Triebwerkss arbeitet) des Flugzeugs.The fuel system 1000 includes both the fuel supply system (which supplies the engine) and the fuel management system 1500 (which operates within the engine) of the aircraft.

Durch eine Niederdruckkraftstoffversorgungspumpe 1002 wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 50 zu dem Gasturbinentriebwerk 10 gepumpt. Der Kraftstoff strömt dann durch einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004, bevor er durch eine Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 gepumpt wird. Die Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 kann als Hauptkraftstoffpumpe beschrieben werden. Mindestens ein Teil des Kraftstoffs strömt dann durch einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 und mindestens ein Teil des Kraftstoffs fließt zu der Brennkammer 16, ohne den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 zu durchströmen. In dem in 5 gezeigten Beispiel strömt der in dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 durchströmte Anteil des Kraftstoffs dann zu der Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10. In anderen Beispielen kann der Anteil des Kraftstoffs, der durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 strömt, nicht an die Brennkammer zugeführt werden, sondern kann stattdessen in einen Kraftstofftank 50 zurückgeführt werden, optional nach der Verwendung in einem oder mehreren Hilfssystemen.Fuel is pumped from the fuel tank 50 to the gas turbine engine 10 by a low pressure fuel supply pump 1002. The fuel then flows through a primary fuel-oil heat exchanger 1004 before being pumped through an engine fuel pump 1003. The engine fuel pump 1003 may be described as a main fuel pump. At least a portion of the fuel then flows through a secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and at least a portion of the fuel flows to the combustion chamber 16 without passing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In the 5 In the example shown, the portion of the fuel flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 then flows to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10. In other examples, the portion of the fuel flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 may not be supplied to the combustion chamber, but may instead be returned to a fuel tank 50, optionally after use in one or more auxiliary systems.

Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 kann als Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher beschrieben werden. Der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 kann als ein Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher beschrieben werden. Das Kraftstoffverwaltungssystem 1500 ist so angeordnet, dass der Kraftstoff den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 vor dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 erreicht.The primary fuel-oil heat exchanger 1004 may be described as a main fuel-oil heat exchanger. The secondary fuel-oil heat exchanger 1006 may be described as a servo fuel-oil heat exchanger. The fuel management system 1500 is arranged so that the fuel reaches the primary fuel-oil heat exchanger 1004 before the secondary fuel-oil heat exchanger 1006.

Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 und der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 sind so konfiguriert, dass auch ein Ölstrom durch diese hindurch gefördert wird. Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 und der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 sind so konfiguriert, dass Wärme zwischen dem Öl und dem dadurch strömenden Kraftstoff übertragen werden kann. Unter Reisebedingungen ist die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 und des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 eintretenden Ölstroms höher sein als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 bzw. den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 eintritt. Auf diese Weise sind der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 und der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 konfiguriert, um Wärmeenergie von einem Ölstrom zu einem bei Flugbedingungen hindurch strömenden Luftstrom zu übertragen.The primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are configured to also pass an oil flow therethrough. The primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are configured to allow heat to be transferred between the oil and the fuel flowing therethrough. Under cruising conditions, the average temperature of the oil flow entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, respectively. In this manner, the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 are configured to transfer thermal energy from an oil stream to an air stream flowing therethrough at flight conditions.

In der Anordnung des Kraftstoffverwaltungssystems 1500 fließt das Öl vor dem Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1004 durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 und tritt nicht durch beliebige Komponenten aus, was dazu führen würden, dass sie Wärme zwischen dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 und dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 aufnimmt. Das Öl ist daher beim Eintritt in den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 heißer als beim Eintritt in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004. Der Kraftstoff strömt hingegen vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004. In dieser Anordnung ist die aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 austretende Kraftstofftemperatur höher als die Kraftstofftemperatur, die aus dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 austritt. Die Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 ist dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 vorgelagert, was bedeutet, dass sie weiteren erhöhten Kraftstofftemperaturen nicht ausgesetzt ist.In the arrangement of the fuel management system 1500, the oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 before passing through the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and does not leak through any components that would cause them to absorb heat between the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The oil is therefore hotter when entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 than when entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The fuel, however, flows through the primary fuel-oil heat exchanger 1004 before passing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In this arrangement, the fuel temperature exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the fuel temperature exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The engine fuel pump 1003 is located upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, meaning that it is not exposed to further elevated fuel temperatures.

Das Öl kann durch einen Luft-Öl-Wärmetauscher (nicht gezeigt) sowie durch den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004,1006 strömen, wenn ein weiterer Wärmeverlust aus dem Öl gewünscht ist, der von dem Kraftstoff entfernt werden soll. Beispielsweise kann das Öl nach dem Durchlaufen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 und vor dem Eintritt in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 durch den Luft-Öl-Wärmetauscher strömen. Der Luft-Öl-Wärmetauscher kann die einzige Komponente sein (Rohre abgesehen), durch die das Öl zwischen dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 und dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 strömt. In anderen Beispielen kann kein Luft-Öl-Wärmetauscher bereitgestellt werden. Das Öl kann zu den Lagern und/oder anderen Triebwerkskomponenten zurückgeführt werden, die verwendet werden, um nach dem Verlassen des primären Wärmetauschers 1004 zu schmieren und/oder zu kühlen verwendet werden. Das Öl kann, wie nachstehend beschrieben, in einen Öltank 2002 zurückgeführt werden, wie nachstehend beschrieben, nach Verlassen des primären Wärmetauschers 1004 oder optional nach dem Verlassen der Lager und/oder anderer Triebwerkskomponenten, um sie zu schmieren und/oder zu kühlen, bevor es dann in den sekundären Wärmetauscher 1006 zurückgeführt wird.The oil may flow through an air-oil heat exchanger (not shown) as well as through the primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004,1006 if further heat loss from the oil is desired to be removed from the fuel. For example, the oil may flow through the air-oil heat exchanger after passing through the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and before entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The air-oil heat exchanger may be the only component (apart from tubes) through which the oil flows between the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 and the primary fuel-oil heat exchanger 1004. In other examples, no air-oil heat exchanger may be provided. The oil may be fed to the bearings and/or other engine components used to lubricate and/or cool them after exiting the primary heat exchanger 1004. The oil may be returned to an oil tank 2002 as described below after exiting the primary heat exchanger 1004 or optionally after exiting the bearings and/or other engine components to lubricate and/or cool them before then being returned to the secondary heat exchanger 1006.

6a zeigt ein alternatives beispielhaftes Kraftstoffsystem 6000, das ein Kraftstoffzufuhrsystem und ein Kraftstoffverwaltungssystem 6500 umfasst, das einen Kraftstoffströmungsweg von dem Kraftstofftank 50 zur Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10 des Flugzeugs 1 umfasst. Wie beim Kraftstoffsystem 1000 wird Kraftstoff von dem Kraftstofftank 50 durch die Niederdruckkraftstoffversorgungspumpe 1002 gepumpt. Der Kraftstoff strömt dann durch einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004, bevor er durch eine Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 gepumpt wird. Die Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 kann als Hauptkraftstoffpumpe beschrieben werden. 6a shows an alternative exemplary fuel system 6000 that includes a fuel delivery system and a fuel management system 6500 that includes a fuel flow path from the fuel tank 50 to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 of the aircraft 1. As with the fuel system 1000, fuel is pumped from the fuel tank 50 by the low pressure fuel supply pump 1002. The fuel then flows through a primary fuel-oil heat exchanger 1004 before being pumped by an engine fuel pump 1003. The engine fuel pump 1003 may be described as a main fuel pump.

Das Kraftstoffsystem 6000 unterscheidet sich von dem Kraftstoffsystem 1000 dadurch, dass das Kraftstoffsystem 6000 ein Umwälzventil 6010 umfasst, das stromabwärts des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1004 und stromaufwärts eines Auslasses 1006b des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 angeordnet ist. In dem veranschaulichten Beispiel befindet sich das Umwälzventil 6010 stromabwärts der Pumpe 1003.The fuel system 6000 differs from the fuel system 1000 in that the fuel system 6000 includes a recirculation valve 6010 located downstream of the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and upstream of an outlet 1006b of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. In the illustrated example, the recirculation valve 6010 is located downstream of the pump 1003.

In dem veranschaulichten Beispiel befindet sich das Umwälzventil 6010 stromabwärts des Einlasses 1006a des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006, aber stromaufwärts des Auslasses 1006b. Es ist vorgesehen, dass sich das Umwälzventil 6010 in anderen Beispielen stromaufwärts des Einlasses 1006a des sekundären Wärmetauschers 1006 befinden könnte. Das Umwälzventil 6010 ist angeordnet, um eine kontrollierte Menge an Kraftstoff die bereits den primären Wärmetauscher 1004 passiert hat, aber nicht durch den sekundären Wärmetauscher 1006 geleitet wurde, zum Einlass 1004a des primären Wärmetauschers 1004 zurückzuführen. Dies stellt einen Mechanismus zum Steuern des Kraftstoffstroms des Kraftstoffsystems 6000 bereit. Die Steuerung des Kraftstoffstroms in dem Kraftstoffsystem 6000 kann arbeiten, um gewünschte Eigenschaften des Kraftstoffs (wie Temperatur oder Menge an Wärme, die von dem Öl daran abgeleitet wird) beim Eintritt in die Brennkammer 16 bereitzustellen, und auch um gewünschte Öltemperaturen bereitzustellen.In the illustrated example, the recirculation valve 6010 is located downstream of the inlet 1006a of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, but upstream of the outlet 1006b. It is contemplated that in other examples, the recirculation valve 6010 could be located upstream of the inlet 1006a of the secondary heat exchanger 1006. The recirculation valve 6010 is arranged to return a controlled amount of fuel that has already passed through the primary heat exchanger 1004, but has not passed through the secondary heat exchanger 1006, to the inlet 1004a of the primary heat exchanger 1004. This provides a mechanism for controlling the fuel flow of the fuel system 6000. Controlling fuel flow in fuel system 6000 may operate to provide desired characteristics of the fuel (such as temperature or amount of heat dissipated by the oil thereon) upon entering combustion chamber 16, and also to provide desired oil temperatures.

Daher kann ein Rohr 6011 bereitgestellt werden, das als Umwälzrohr bezeichnet werden kann, da es Kraftstoff von einem Punkt entlang des Hauptströmungswegs durch das Triebwerk zu einem früheren Punkt entlang dieses Strömungswegs transportiert, sodass es entlang eines Teils des Strömungswegs mehrere Male fließen muss, um von dem Umwälzventil zu einem Punkt auf dem Strömungsweg vor dem Einlass zu dem primären Wärmetauscher 1004 zu fließen. In dem veranschaulichten Beispiel gibt das Bypassrohr 6011 den zurückgeführten Kraftstoff an einen Punkt auf dem Strömungsweg, der sowohl der Hauptpumpe 1003 als auch der primäre Wärmetauscher 1004 vorgelagert ist, sodass der rezirkulierte Kraftstoff mindestens zweimal durch diese Komponenten strömt. Therefore, a tube 6011 may be provided that may be referred to as a recirculation tube because it transports fuel from a point along the main flow path through the engine to an earlier point along that flow path such that it must flow along a portion of the flow path multiple times to flow from the recirculation valve to a point on the flow path prior to the inlet to the primary heat exchanger 1004. In the illustrated example, the bypass tube 6011 delivers the recirculated fuel to a point on the flow path upstream of both the main pump 1003 and the primary heat exchanger 1004 such that the recirculated fuel flows through those components at least twice.

6b veranschaulicht ein weiteres alternatives beispielhaftes Kraftstoffsystem 7000. Das Kraftstoffsystem 7000 ähnelt dem Kraftstoffsystem 6000 und unterscheidet sich dadurch, dass mindestens ein Teil des Kraftstoffs, der aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 austritt, zusätzlichen Flugzeugmechanismen 7010 zugeführt wird und dann in einen Tank 50 zurückgeführt wird, anstatt zur Brennkammer 16 zu fließen. Jeder für diese Hilfssysteme 7010 nicht benötigte Kraftstoff kann direkt in den Tank 50 zurückgeführt werden. In anderen Implementierungen kann der Kraftstoff anstelle an den Tank selbst an einen Punkt auf dem Kraftstoffströmungsweg unmittelbar der Pumpe vorgelagert zurückgeführt werden. Diese Mechanismen 7010 können eines oder mehrere von einem Maschinenhausantieisungssystem, Aktuatoren und/oder Turbineneinhüllungen und/oder Schaufelkühlservoventile (wie nachstehend beschrieben) einschließen. Zumindest ein Teil des aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 austretenden Kraftstoffs wird zur Umverteilung in das Kraftstoffversorgungssystem (z. B. an den Kraftstofftank 50 oder die Kraftstoffzufuhrpumpe 1002) zurückgeführt. In anderen Implementierungen kann Kraftstoff, der in einem oder mehreren solchen zusätzlichen Flugzeugmechanismen 7010 verwendet wird, dann an die Brennkammer 16 weitergeleitet werden, anstatt in einen Tank 50 zurückgeführt zu werden. 6b illustrates another alternative exemplary fuel system 7000. Fuel system 7000 is similar to fuel system 6000 and differs in that at least a portion of the fuel exiting secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is supplied to additional aircraft mechanisms 7010 and then returned to a tank 50 rather than flowing to the combustor 16. Any fuel not required for these auxiliary systems 7010 may be returned directly to tank 50. In other implementations, the fuel may be returned to a point on the fuel flow path immediately upstream of the pump rather than to the tank itself. These mechanisms 7010 may include one or more of a nacelle anti-icing system, actuators and/or turbine shrouds and/or blade cooling servo valves (as described below). At least a portion of the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is returned to the fuel supply system (e.g., to the fuel tank 50 or the fuel supply pump 1002) for redistribution. In other implementations, fuel used in one or more such additional aircraft mechanisms 7010 may then be routed to the combustion chamber 16 rather than being returned to a tank 50.

6c veranschaulicht ein weiteres alternatives beispielhaftes Kraftstoffsystem 7000a. Das Kraftstoffsystem 7000a ist ähnlich dem Kraftstoffsystem 7000 und unterscheidet sich dadurch, dass der Teil des Kraftstoffs, der aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 austritt, um in den Hauptkraftstoffstrom an seinem Ansatz zur Brennkammer 16 zu strömen, nachdem er optional einem oder mehreren zusätzlichen Flugzeugmechanismen 7010 zugeführt wurde (die wie vorstehend beschrieben sein können). Jeder für diese Hilfssysteme 7010 nicht benötigte Kraftstoff kann direkt in den Hauptkraftstoffströmungsweg/in die Brennkammer 16 zurückgeführt werden. Mindestens ein Teil des Kraftstoffs, der aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 austritt, kann in den Hauptkraftstoffströmungsweg zurückgeführt werden, ohne durch die Hilfssysteme 7010 zu passieren - der an die Hilfssysteme 7010 gerichtete Anteil kann auf Wunsch angepasst werden. In anderen Implementierungen kann Kraftstoff, der in einem oder mehreren solchen zusätzlichen Flugzeugmechanismen 7010 verwendet wird, dann in einen Tank 50 zurückgeführt werden, anstatt in die Brennkammer 16 zu strömen. 6c illustrates another alternative exemplary fuel system 7000a. Fuel system 7000a is similar to fuel system 7000 and differs in that the portion of fuel exiting secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is directed to flow into the main fuel stream at its approach to combustion chamber 16 after optionally being directed to one or more auxiliary aircraft mechanisms 7010 (which may be as described above). Any fuel not required for these auxiliary systems 7010 may be directed directly into the main fuel flow path/combustion chamber 16. At least a portion of the fuel exiting the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 may be returned to the main fuel flow path without passing through the auxiliary systems 7010 - the portion directed to the auxiliary systems 7010 may be adjusted if desired. In other implementations, fuel used in one or more such auxiliary aircraft mechanisms 7010 may then be returned to a tank 50 rather than flowing into the combustion chamber 16.

Das Flugzeug 1 umfasst ein Umwälzölsystem, das angeordnet ist, um Öl zur Schmierung zuzuführen und um Wärme von mehreren Komponenten zu entfernen. Ein Beispiel eines geschlossenen Öl-Öl-Kreislaufsystems 2000 ist schematisch in 7 gezeigt. Das in Anspruch 7 dargestellte Umwälzölsystem umfasst ein Ölsystem mit geschlossenem Regelkreis. In dem beschriebenen Beispiel stellt ein einzelnes Ölsystem mit geschlossenem Regelkreis die Gesamtheit der rezirkulierenden Ölsystems in alternativen Implementierungen bereit, wobei mehrere fluidisch getrennte geschlossene Kreisläufe verwendet werden können, optional mit chemisch unterschiedlichen Ölen und/oder unterschiedlichen Öldurchflussraten.The aircraft 1 includes a recirculating oil system arranged to supply oil for lubrication and to remove heat from several components. An example of a closed oil-oil circulation system 2000 is shown schematically in 7 The recirculating oil system as set out in claim 7 comprises a closed loop oil system. In the example described, a single closed loop oil system provides the entirety of the recirculating oil system, in alternative implementations, multiple fluidly separated closed loops may be used, optionally with chemically different oils and/or different oil flow rates.

Das geschlossene Öl-Öl-System 2000 umfasst einen Öltank 2002, der zum Aufnehmen eines Ölvolumens geeignet ist. In einigen Implementierungen werden Gase durch einen Entlüfter aus Öl innerhalb des Öltanks 2002 entfernt.The closed oil-to-oil system 2000 includes an oil tank 2002 adapted to hold a volume of oil. In some implementations, gases are removed from oil within the oil tank 2002 by a vent.

Eine Speisepumpe 2004 ist konfiguriert, um Öl aus dem Öltank 2002 zu dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 zu pumpen. Die durchschnittliche Temperatur des in den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 eintretenden Öls ist unter Reisebedingungen höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den sekundären Kraftstoff Öl-Wärmetauscher 1006 eintritt. In dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 wird Wärmeenergie von dem Ölstrom zu dem Kraftstoffstrom übertragen. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 verlässt, niedriger als die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der in den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 eintritt. Auch auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 verlassenden Kraftstoffs höher als die durchschnittliche Temperatur des in den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 eintretenden Kraftstoffs.A feed pump 2004 is configured to pump oil from the oil tank 2002 to the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. The average temperature of the oil entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the average temperature of the fuel entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 under cruising conditions. In the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, heat energy is transferred from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil stream leaving the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is lower than the average temperature of the oil stream entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. Also in this way, the average temperature of the fuel leaving the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 is higher than the average temperature of the fuel entering the secondary fuel-oil heat exchanger 1006.

Aus dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 strömt das Öl dann in einigen Implementierungen zu dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 (optional über einen Luft-Öl-Wärmetauscher, in einigen Implementierungen). Im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 wird Wärmeenergie von dem Ölstrom auf den Kraftstoffstrom übertragen. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 verlassenden Ölstroms niedriger als die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 eintretenden Ölstroms. Auch auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 verlassenden Kraftstoffs höher als die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 eintretenden Kraftstoffs. Aus dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 wird dann der Ölstrom durch die Triebwerkskomponenten 2006 gefördert, der zur Kühlung und/oder Schmierung, wie von Wellenlagern, dient. Das Öl wirkt als Schmiermittel und Kühlmittel innerhalb der Triebwerkskomponenten 2006 und erhält während des Prozesses Wärme aus den Triebwerkskomponenten 2006.From the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, the oil then flows to the primary fuel-oil heat exchanger 1004 (optionally via an air-oil heat exchanger, in some implementations). In the primary fuel-oil heat exchanger 1004, heat energy is transferred from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil stream leaving the primary fuel-oil heat exchanger 1004 is lower than the average temperature of the oil stream entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. Also in this way, the average temperature of the fuel leaving the primary fuel-oil heat exchanger 1004 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1004. The oil flow is then conveyed from the primary fuel-oil heat exchanger 1004 through the engine components 2006 for cooling and/or lubrication, such as shaft bearings. The oil acts as a lubricant and coolant within the engine components 2006 and receives heat from the engine components 2006 during the process.

Aus den Triebwerkskomponenten 2006 sammelt sich das Öl im Sumpf 2008. Eine Abfangpumpe 2010 ist konfiguriert, um Öl aus dem Sumpf 2008 zurück in den Öltank 2002 zu pumpen.Oil from the engine components 2006 collects in the sump 2008. A trap pump 2010 is configured to pump oil from the sump 2008 back to the oil tank 2002.

8 zeigt schematisch ein beispielhaftes Wärmetauschsystem, das das geschlossene Öl-Öl-System 2000 von 7 und das Kraftstoffsystem 1000 von 5 umfasst. Die beiden Systeme 1000,2000 sind zusammen dargestellt, um die Wechselwirkungen zwischen dem Kraftstoff und dem Ölstrom innerhalb des Gasturbinentriebwerks 10 zu veranschaulichen. Dickschwarze Linien zeigen Kraftstoffstrom an und dünne schwarze Linien zeigen den Ölstrom an. 8th shows schematically an exemplary heat exchange system that the closed oil-oil system 2000 of 7 and the fuel system 1000 from 5 The two systems 1000,2000 are shown together to illustrate the interactions between the fuel and oil flow within the gas turbine engine 10. Thick black lines indicate fuel flow and thin black lines indicate oil flow.

9 zeigt schematisch ein alternatives beispielhaftes Wärmetauschsystem 9000, das das geschlossene Öl-System 2000 von 7 und das Kraftstoffsystem 7000a von 6c einschließt, einschließlich der Umwälzschleife 6010, 6011, wobei sich jedoch die Position des Umwälzventils 6010 geringfügig von der in 6c gezeigten unterscheidet. Insbesondere befindet sich das Umwälzventil 6010 stromaufwärts der Verzweigung im Kraftstoffströmungsweg zu dem sekundären Wärmetauscher 1006, anstatt zwischen dem Einlass zu 1006a und dem Auslass von 1006b des Wärmetauschers 1006 zu liegen. Somit strömt bei der in 9 gezeigten Implementierung der gesamte aus der Pumpe 1003 austretende Kraftstoff im Gegensatz zu der in 6c gezeigten Implementierung durch das Umwälzventil 6010. Die Steuermethodik für das Ventil 6010 kann entsprechend angepasst werden. Wiederum weisen dicke schwarze Linien einen Kraftstoffstrom auf, und dünne schwarze Linien zeigen den Ölstrom an. 9 schließt zusätzlich die Hilfssysteme 7010 ein, durch die nach dem Verlassen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 der Kraftstoff hindurchtreten kann, was zeigt, dass diese den Kraftstoff verwenden können, bevor er in einigen Implementierungen in die Brennkammer 16 geleitet wird. 9 shows schematically an alternative exemplary heat exchange system 9000, which the closed oil system 2000 of 7 and the 7000a fuel system from 6c including the recirculation loop 6010, 6011, but the position of the recirculation valve 6010 differs slightly from that shown in 6c In particular, the recirculation valve 6010 is located upstream of the branch in the fuel flow path to the secondary heat exchanger 1006, rather than between the inlet to 1006a and the outlet of 1006b of the heat exchanger 1006. Thus, in the 9 shown implementation, all the fuel exiting the pump 1003 in contrast to the 6c shown implementation by the recirculation valve 6010. The control methodology for the valve 6010 can be adapted accordingly. Again, thick black lines indicate fuel flow and thin black lines indicate oil flow. 9 additionally includes the auxiliary systems 7010 through which the fuel can pass after leaving the secondary fuel-oil heat exchanger 1006, indicating that they can use the fuel before it is directed into the combustion chamber 16 in some implementations.

Die Hilfssysteme 7010 schließen ein oder mehrere Turbinenschaufelkühlservoventile 1902 in einigen Implementierungen ein - diese Ventile 1902 können Fueldraulic sein; Verwenden von Kraftstoff, um sie zu betätigen, wie nachstehend ausführlicher in Bezug auf 19 erörtert. In anderen Implementierungen können diese Ventile anders betätigt werden (z. B. elektronisch oder mit einem anderen Arbeitsfluid), anstatt Fueldraulic zu sein. Diese Ventile 1902 können verwendet werden, um den Luftstrom zu modulieren, um das Turbinengehäuse und/oder die Laufschaufeln zu kühlen, und können daher als Modulationsventile 1902 beschrieben werden.The auxiliary systems 7010 include one or more turbine blade cooling servo valves 1902 in some implementations - these valves 1902 may be fueldraulic; using fuel to actuate them, as described in more detail below with respect to 19 discussed. In other implementations, these valves may be actuated differently (e.g., electronically or with a different working fluid) rather than being fueldraulic. These valves 1902 may be used to modulate airflow to cool the turbine casing and/or blades, and thus may be described as modulation valves 1902.

Die Modulationsventile 1902 können verwendet werden, um den Kühlluftstrom zu einer Turbine 17,19 des Gasturbinentriebwerks 10 zu steuern, wobei Luft aus einem Verdichter 14,15 des Gasturbinentriebwerks verwendet wird.The modulation valves 1902 may be used to control the flow of cooling air to a turbine 17,19 of the gas turbine engine 10 using air from a compressor 14,15 of the gas turbine engine.

19 veranschaulicht eine Turbinenkühlvorrichtung 1900, die mindestens ein Modulationsventil 1902 umfasst. Die Turbinenkühlvorrichtung 1900 umfasst einen Induktor 1901, der angeordnet ist, um die Kühlluft von dem Verdichter 14,15 auf die Turbinenschaufeln 17', 19' der Turbine 17,19 zu beschleunigen und zu leiten. 19 illustrates a turbine cooling device 1900 comprising at least one modulation valve 1902. The turbine cooling device 1900 comprises an inductor 1901 arranged to accelerate and direct the cooling air from the compressor 14,15 onto the turbine blades 17', 19' of the turbine 17,19.

Der Induktor 1901 kann ein ringförmiger statischer Induktor sein und kann den Luftstrom in einer im Wesentlichen Umfangsrichtung beschleunigen.The inductor 1901 may be an annular static inductor and may accelerate the air flow in a substantially circumferential direction.

Der Induktor 1901 umfasst eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen 1903, die angeordnet sind, um den Luftstrom zu bestimmten Stellen innerhalb der Turbine 17,19 zu leiten, die gekühlt werden sollen. Das eine oder die mehreren Modulationsventile 1902 können verwendet werden, um den Kühlluftstrom in eine oder mehrere der Durchgänge 1903 zu steuern. Zum Beispiel können mehrere modulierende Ventile 1902 bereitgestellt werden und jedes Modulationsventil 1902 kann einen Luftzugriff auf, und einen Durchfluss durch eine Teilmenge der Durchgänge steuern. Einige Durchgänge 1903' sind nicht ventilgesteuert, sodass sie nicht geschlossen werden können und Luft immer im Betrieb strömt.The inductor 1901 includes a plurality of airflow passages 1903 arranged to direct airflow to specific locations within the turbine 17,19 to be cooled. The one or more modulating valves 1902 may be used to control the flow of cooling air into one or more of the passages 1903. For example, multiple modulating valves 1902 may be provided and each modulating valve 1902 may control air access to and flow through a subset of the passages. Some passages 1903' are not valved so they cannot be closed and air always flows during operation.

Jeder Strömungsdurchgang 1903 umfasst einen Einlass, der angeordnet ist, um Luft von einem Verdichter 14,15 und einem Auslass aufzunehmen, der angeordnet ist, um die Luft auf die Turbine 17,19 zu leiten, und insbesondere auf eine gewünschte Position auf der Turbine 17,19 (z. B. einen bestimmten Teil der Schaufeln 17', 19' oder über jede gesamte Schaufel). Ein einzelner, größerer Eingangsstrom von dem Verdichter 14,15 kann daher in mehrere kleinere Ströme auf die Turbine 17,19 umgewandelt werden. Die Verengung der Strömungsfläche - von einem weniger begrenzten Raum in die Durchgänge 1903 - kann den Durchfluss beschleunigen.Each flow passage 1903 includes an inlet arranged to receive air from a compressor 14,15 and an outlet arranged to direct the air onto the turbine 17,19, and in particular to a desired location on the turbine 17,19 (e.g., a particular portion of the blades 17', 19' or across each entire blade). A single, larger input flow from the compressor 14,15 can therefore be converted into multiple smaller flows onto the turbine 17,19. Narrowing the flow area - from a less confined space into the passages 1903 - can accelerate the flow.

Der Induktor 1901 der beschriebenen Implementierung weist eine ringförmige Reihe identischer erster und zweiter Strömungsdurchgänge, optional abwechselnd um einen Umfang des Induktors, auf, wodurch zwei Teilmengen von Durchgängen gebildet werden. Die Kühlvorrichtung 1900 umfasst eine Strömungsführung zum Leiten eines ersten Teils des Luftstroms von dem Verdichter 14,15 zu den Einlässen der ersten Teilmenge von Durchgängen 1903 und einen zweiten Teil des Luftstroms von dem Verdichter 14,15 zu den Einlässen der zweiten Teilmenge von Durchgängen 1903'.The inductor 1901 of the described implementation has an annular series of identical first and second flow passages, optionally alternating around a circumference of the inductor, thereby forming two subsets of passages. The cooling device 1900 includes a flow guide for directing a first portion of the air flow from the compressor 14,15 to the inlets of the first subset of passages 1903 and a second portion of the air flow from the compressor 14,15 to the inlets of the second subset of passages 1903'.

Die Modulationsventile 1902 modulieren selektiv den ersten Teil des Luftstroms.The modulation valves 1902 selectively modulate the first part of the air flow.

Eine Steuerung 1904 kann verwendet werden, um das oder jedes Ventil 1902 so zu steuern, dass der Durchfluss durch die erste Teilmenge von Durchgängen 1903 gesteuert werden kann - zum Beispiel erlaubt oder blockiert (binäre Steuerung: ein- oder ausgeschaltet) oder gesteuert über einen Bereich verschiedener Durchflussratenoptionen. Die Steuerung kann automatisch erfolgen, zum Beispiel basierend auf einer Rückkopplung von einem oder mehreren Temperatursensoren an die Steuerung 1904. Insbesondere kann die Lufttemperatur am Einlass der zu kühlenden Turbine 17,19 (direkt oder indirekt durch Berechnung aus anderen Sensordaten) erfasst werden, und die Steuerung der Modulationsventile 1902 kann basierend auf dieser Temperatur durchgeführt werden - zum Beispiel durch Erhöhen der Luftströmungsrate, wenn die Turbineneintrittstemperatur über einen Sollwert ansteigt.A controller 1904 may be used to control the or each valve 1902 such that flow through the first subset of passages 1903 may be controlled - for example, allowed or blocked (binary control: on or off) or controlled over a range of different flow rate options. The control may be automatic, for example based on feedback from one or more temperature sensors to the controller 1904. In particular, the air temperature at the inlet of the turbine 17,19 to be cooled may be sensed (directly or indirectly by calculation from other sensor data), and control of the modulation valves 1902 may be performed based on this temperature - for example, by increasing the air flow rate when the turbine inlet temperature rises above a setpoint.

Es versteht sich, dass der Kernluftstrom A nach dem Verlassen der Brennkammer 16 (und auch nach dem Durchlaufen einer anderen Turbine 17 in einigen Implementierungen) in die Turbine 19 eintritt. Beim Verlassen der Brennkammer 16 umfasst dieser Kernstrom A Verbrennungsprodukte und potenziell Spuren von unverbranntem Kraftstoff sowie Luft, wird aber auch als Luftstrom bezeichnet, um eine mögliche Verwirrung mit Kraftstoff und Ölströmen zu vermeiden. Eine durchschnittliche Temperatur dieses Luftstroms beim Eintritt in die Turbine 19 - d. h. die Turbineneintrittstemperatur für diese Turbine - stellt daher eine Angabe dafür bereit, wie heiß die Turbinenschaufeln 19' ohne Kühlung werden könnten, und kann so verwendet werden, um die Kühlmenge zu führen, die den Schaufeln 19' dieser Turbine 19 bereitgestellt wird. Ebenso kann eine Einlasstemperatur für die Hochdruckturbine 17 verwendet werden, um eine Kühlmenge zu führen, die den Schaufeln 17' dieser Turbine 17 bereitgestellt wird. Eine Turbineneintrittstemperatur kann verwendet werden, um die Kühlmenge zu führen, die den Schaufeln 19', 17' mehrerer Turbinen in einigen Implementierungen bereitgestellt wird. Die Turbineneintrittstemperatur der Höchstdruckturbine kann in solchen Implementierungen verwendet werden.It will be understood that the core air stream A enters the turbine 19 after leaving the combustion chamber 16 (and also after passing through another turbine 17 in some implementations). Upon leaving the combustion chamber 16, this core air stream A includes combustion products and potentially traces of unburned fuel as well as air, but is also referred to as an air stream to avoid possible confusion with fuel and oil streams. An average temperature of this air stream upon entering the turbine 19 - i.e., the turbine inlet temperature for that turbine - therefore provides an indication of how hot the turbine blades 19' will be without cooling. and so can be used to guide the amount of cooling provided to the blades 19' of that turbine 19. Likewise, an inlet temperature for the high pressure turbine 17 can be used to guide an amount of cooling provided to the blades 17' of that turbine 17. A turbine inlet temperature can be used to guide the amount of cooling provided to the blades 19', 17' of multiple turbines in some implementations. The turbine inlet temperature of the highest pressure turbine can be used in such implementations.

Dieselbe Kühlvorrichtung 1900 kann verwendet werden, um mehrere Turbinen 17,19 in einigen Implementierungen zu kühlen. In anderen Implementierungen kann jede Turbine 17,19 mit ihrer eigenen Kühlvorrichtung 1900 bereitgestellt werden, oder nur einige Turbinen 17,19 können gekühlt werden. In ähnlicher Weise kann, wenn mehrere Verdichter 14,15 vorhanden sind, Luft von einer oder beiden für die Turbinenkühlung verwendet werden.The same cooling device 1900 may be used to cool multiple turbines 17,19 in some implementations. In other implementations, each turbine 17,19 may be provided with its own cooling device 1900, or only some turbines 17,19 may be cooled. Similarly, if there are multiple compressors 14,15, air from one or both may be used for turbine cooling.

In dem vorstehend beschriebenen Beispiel kann eine gruppierte Teilmenge von Durchgängen gesteuert werden, die Durchgänge 1903 können jedoch nicht individuell gesteuert werden. In anderen Implementierungen kann eine individuelle Durchlasssteuerung bereitgestellt werden und/oder es können mehr oder weniger Teilmengen von Durchgängen definiert werden.In the example described above, a grouped subset of passes may be controlled, but the passes 1903 may not be individually controlled. In other implementations, individual pass control may be provided and/or more or fewer subsets of passes may be defined.

Bei Triebwerksen mit mehreren Verdichtern und Turbinen können mehrere derartige Kühlvorrichtungen 1900 bereitgestellt werden, optional einer für jede Turbine.In engines with multiple compressors and turbines, multiple such cooling devices 1900 may be provided, optionally one for each turbine.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Düsenkraftstoffen auf Kerosinbasis unterscheiden, wie nachhaltigen Flugzeugkraftstoffen, zu unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften führen kann, und dass der Betrieb des Triebwerks kann für diese unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften optimiert werden. Der Schwefelgehalt des Kraftstoffs sollte daher berücksichtigt werden, wenn die Wärmeübertragung von dem Öl auf den Kraftstoff berücksichtigt wird, da der Schwefelgehalt mit der thermischen Stabilität des Kraftstoffs verbunden ist und ein weniger wärmestabiler Kraftstoff weniger Wärme aufnehmen kann, bevor Leistungsprobleme auftreten, während ein wärmestabiler Kraftstoff mehr Wärme aufnehmen kann und so für eine effizientere Triebwerkskühlung verwendet werden kann.The inventors recognized that the use of fuels different from the traditional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, can result in different fuel properties, and that the operation of the engine can be optimized for these different fuel properties. The sulfur content of the fuel should therefore be taken into account when considering heat transfer from the oil to the fuel, as the sulfur content is linked to the thermal stability of the fuel, and a less thermally stable fuel can absorb less heat before performance problems occur, while a more thermally stable fuel can absorb more heat and so can be used for more efficient engine cooling.

10 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 10000 des Betriebs eines Gasturbinentriebwerks 10, das ein Direktantriebsgasturbinentriebwerk 10 sein kann. Das Verfahren 10000 umfasst die Schritte:

  • Schritt 10100: Erhalten eines Kraftstoffs,wobei der Kraftstoff eineSchwefelgehalt von weniger als 30 ppm aufweist, zur Bereitstellung an die Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10, und optional auch an einem oder mehreren Hilfstriebwerkssystemen, im Reiseflug.
10 illustrates an exemplary method 10000 of operating a gas turbine engine 10, which may be a direct drive gas turbine engine 10. The method 10000 includes the steps of:
  • Step 10100: Obtaining a fuel, the fuel having a sulfur content of less than 30 ppm, for supply to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10, and optionally also to one or more auxiliary power systems, during cruise flight.

Der Kraftstoff kann eine Dichte im Bereich von 760-840 kg/m3 bei 15 °C aufweisen.The fuel may have a density in the range of 760-840 kg/m 3 at 15 °C.

Der dem Gasturbinentriebwerk 10 bereitgestellte Kraftstoff kann daher der Brennkammer 16 bereitgestellt werden, oder einem oder mehreren Hilfstriebwerkssysteme 7010 oder in einigen Fällen, dem einen oder den mehreren Hilfstriebwerkssystemen 7010 bereitgestellt werden und dann anschließend an die Brennkammer 16 weitergeleitet werden.The fuel provided to the gas turbine engine 10 may therefore be provided to the combustor 16, or to one or more auxiliary power systems 7010, or in some cases, to the one or more auxiliary power systems 7010 and then subsequently passed to the combustor 16.

Der ausgewählte Kraftstoff kann einen aromatischen Gehalt von weniger als 10 Vol.- % aufweisen.The selected fuel may have an aromatic content of less than 10% by volume.

Das Erhalten des Kraftstoffs kann das Auswählen eines einzelnen Kraftstoffs umfassen. Das Erhalten des Kraftstoffs kann alternativ das Auswählen einer Kraftstoffmischung umfassen. Der ausgewählte Kraftstoff kann der einzige Kraftstoff an Bord des Flugzeugs 1 sein. Somit kann die Auswahl des Kraftstoffs während der Betankung des Flugzeugs 1 durchgeführt werden. Die Auswahl 10100 kann daher vor dem Abflug durchgeführt werden. Alternativ kann das Flugzeug 1 mehrere Kraftstoffquellen aufweisen und der ausgewählte Kraftstoff kann eines von mehreren Kraftstoffen an Bord des Flugzeugs 1 oder eine Mischung aus mehreren Kraftstoffen an Bord des Flugzeugs sein. Somit kann die Auswahl 10100 des Kraftstoffs während des Flugs durchgeführt werden. Der Auswahlprozess kann automatisiert werden. Zum Beispiel kann eine onboard-Steuerung konfiguriert sein, um Kraftstoff (e) auszuwählen und/oder zu mischen, die in einem oder mehreren Treibstofftanks 50,53 gespeichert sind, um einen Kraftstoff mit den gewünschten Eigenschaften bereitzustellen. Die Steuerung kann die Kraftstoffeigenschaften und Tankstellen für die Kraftstoffe an Bord speichern und das Verhältnis von Kraftstoffmischung (die kein Mischen von Kraftstoffen einschließen kann) berechnen, um einen Kraftstoff mit den gewünschten Eigenschaften bereitzustellen.Obtaining the fuel may include selecting a single fuel. Obtaining the fuel may alternatively include selecting a fuel blend. The selected fuel may be the only fuel on board the aircraft 1. Thus, the selection of the fuel may be performed during refueling of the aircraft 1. The selection 10100 may therefore be performed prior to departure. Alternatively, the aircraft 1 may have multiple fuel sources and the selected fuel may be one of multiple fuels on board the aircraft 1 or a blend of multiple fuels on board the aircraft. Thus, the selection 10100 of the fuel may be performed during flight. The selection process may be automated. For example, an onboard controller may be configured to select and/or blend fuel(s) stored in one or more fuel tanks 50,53 to provide a fuel with the desired properties. The controller may store the fuel properties and refueling stations for the fuels on board and calculate the ratio of fuel blending (which may not include mixing of fuels) to provide a fuel with the desired properties.

Das Gasturbinentriebwerk 10 umfasst eine Turbinenkühlvorrichtung 1900, die ein oder mehrere Modulationsventile 1902 umfasst, die angeordnet sind, um den Kühlluftstrom der Turbine 17,19 zu steuern.

  • Schritt 10200: Verwenden des Modulationsventils, um den Kühlluftstrom basierend auf einer Turbineneintrittstemperatur einzustellen.
The gas turbine engine 10 includes a turbine cooling device 1900 which includes one or more modulation valves 1902 arranged to control the cooling air flow of the turbine 17,19.
  • Step 10200: Use the modulating valve to adjust the cooling air flow based on a turbine inlet temperature.

Das eine oder die mehreren Modulationsventile 1902 können Fueldraulic Ventile sein - d. h. der Kraftstoff, der dem Gasturbinentriebwerk 10 bereitgestellt wird, kann verwendet werden, um das eine oder die mehreren Modulationsventile 1902 zu betätigen, sowie ein Teil (oder das gesamte) desselben an die Brennkammer 16 weiterzuleiten.The one or more modulation valves 1902 may be fueldraulic valves - that is, the fuel provided to the gas turbine engine 10 may be used to actuate the one or more modulation valves 1902, as well as to direct a portion (or all) thereof to the combustion chamber 16.

Die Kraftstoffdichte kann als geeignet für die Verwendung in Fueldraulic-Systemen betrachtet und ausgewählt werden, und/oder die Fueldraulic-Systeme können angepasst werden, um mit einem Kraftstoff mit der Dichte zu arbeiten, die basierend auf der Verbrennungseffizienz ausgewählt wurde.The fuel density may be considered and selected as suitable for use in fueldraulic systems and/or the fueldraulic systems may be adapted to operate with a fuel having the density selected based on combustion efficiency.

Die Erfinder erkennen auch, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Strahlkraftstoffen auf der Basis von Kerosinen unterscheiden, wie beispielsweise nachhaltige Flugzeugkraftstoffe, ermöglichen kann, dass mehr Wärme vom Öl auf den Kraftstoff pro Volumeneinheit des Kraftstoffs durch das Wärmetauschsystem übertragen wird. Höhere Kraftstofftemperaturen beim Eintritt in die Brennkammer können eine verbesserte Kraftstoffverbrennungseffizienz und/oder eine verbesserte Ölkühlung ermöglichen, wie vorstehend beschrieben.The inventors also recognize that the use of fuels other than traditional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, may allow more heat to be transferred from the oil to the fuel per unit volume of fuel through the heat exchange system. Higher fuel temperatures upon entering the combustor may enable improved fuel combustion efficiency and/or improved oil cooling, as described above.

11 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 11000 zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks 10, das primäre und sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004,1006 umfasst. Das Gasturbinentriebwerk kann ein DirektAntriebsgasturbinentriebwerk 10 sein. 11 illustrates an example method 11000 for operating a gas turbine engine 10 including primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004,1006. The gas turbine engine may be a direct drive gas turbine engine 10.

Das Verfahren 11000 umfasst die Schritte:

  • Schritt 11100: Steuern des Kraftstoffverwaltungssystems, um zwischen 200 und 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher unter Reisebedingungen zu übertragen.
The method 11000 comprises the steps:
  • Step 11100: Control the fuel management system to transfer between 200 and 600 kJ/ m3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger under cruise conditions.

Das Kraftstoffverwaltungssystem 1500 stellt dann einen Teil oder den gesamten erwärmten Kraftstoff der Brennkammer 16 bereit.The fuel management system 1500 then provides some or all of the heated fuel to the combustion chamber 16.

Insgesamt 200 - 600 kJ/m3 der Wärme kann aus dem Öl auf den Kraftstoff übertragen werden, wenn der Kraftstoff unter Reisebedingungen von einem Kraftstofftank zu der Brennkammer gelangt.A total of 200 - 600 kJ/m 3 of heat can be transferred from the oil to the fuel as the fuel passes from a fuel tank to the combustion chamber under cruising conditions.

Wie in Bezug auf 5 erörtert, umfasst das Kraftstoffverwaltungssystem 1500 den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 und den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006, der angeordnet ist, um Wärme auf oder aus dem Kraftstoff zu übertragen. Eine Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 ist stromabwärts des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1004 und stromaufwärts des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 positioniert. Das Kraftstoffverwaltungssystem 1000 ist so angeordnet, dass der Kraftstoff vor dem Sekundär-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1006 den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004 erreicht.As with regard to 5 discussed, the fuel management system 1500 includes the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 arranged to transfer heat to or from the fuel. An engine fuel pump 1003 is positioned downstream of the primary fuel-oil heat exchanger 1004 and upstream of the secondary fuel-oil heat exchanger 1006. The fuel management system 1000 is arranged so that the fuel reaches the primary fuel-oil heat exchanger 1004 before the secondary fuel-oil heat exchanger 1006.

Das Erwärmen des Kraftstoffs auf höhere Temperaturen als zuvor verwendet kann die Kühlung des Öls verbessern, bevor es in den Rest des Turbinentriebwerks zurückgeführt wird, und/oder es kann die Verbrennungseffizienz des Kraftstoffs verbessern. Die Positionierung des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1006 stromabwärts der Triebwerkskraftstoffpumpe kann das Erhalten höherer Kraftstofftemperaturen erleichtern, ohne die Lebensdauer der Kraftstoffpumpe zu beeinträchtigen, da der Kraftstoff mit hoher Temperatur nicht durch die Pumpe 1003 hindurchtreten muss. Die reduzierte maximale Temperatur, der die Pumpe 1003 ausgesetzt ist, kann das Kriechen reduzieren, die Ablagerung von thermischen Zersetzungsprodukten des Kraftstoffs innerhalb der Pumpe reduzieren (was zu Verstopfungen führen kann, was zu einer Verschlechterung des Förderstroms über die Lebensdauer der Pumpe führt), die thermische Beschädigung von Komponenten, wie Dichtungen, reduzieren und/oder Schäden über dem Zyklus, die aus unterschiedlichen Wärmeausdehnungen unterschiedlicher Pumpenkomponenten resultieren, reduzieren, sodass eine Verlängerung der Pumpenlebensdauer/Verbesserung der Pumpenleistung für ein gegebenes Pumpalter gegeben wird. Außerdem kann die Lagerfilmdicke in der Pumpe 1003 verbessert werden, wenn Temperaturen von Kraftstoff in der Pumpe durch das Platzieren der Pumpe vor einem weiteren Wärmetauscher niedriger gehalten werden. Kraftstoff ist das Schmiermittel für die Pumpenlager und die Kraftstoffviskosität verringert sich im Allgemeinen mit zunehmender Temperatur, wodurch die Filmdicke schädlich reduziert wird. Das Verringern der Kraftstofftemperatur kann daher zu einer Erhöhung der Viskosität des Kraftstoffs führen, was im Allgemeinen die Leistung der Lageroberflächen innerhalb der Pumpe 1003 erhöht, wodurch der Verschleiß verringert wird und somit die Verschlechterung der Strömungsabgabe mit der Zeit verringert wird. Außerdem reduzieren niedrigere Kraftstofftemperaturen im Allgemeinen die Bildung von Kraftstoffabbauprodukten, die auch eine nachteilige Wirkung auf die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Pumpe 1003 haben. Die niedrigere Kraftstofftemperatur kann daher auch die Zuverlässigkeit erhöhen. Die niedrigere Temperatur kann auch Schäden an Zapfenlagern und Drucklagern reduzieren. Andere relevante Faktoren schließen Variation der Kavitation ein (kühlere Kraftstoff ist dichter und weist einen niedrigeren Dampfdruck auf) und Schmierung; Ein kühlerer Kraftstoff ist von der Sicht der volumetrischen Pumpenausgabe vorteilhaft, sodass eine Pumpe 1003 länger gehalten werden kann/ und wenn sie mit kühlerem Kraftstoff verwendet wird auch eine längere Betriebsdauer aufweisen.Heating the fuel to higher temperatures than previously used may improve cooling of the oil before it is returned to the rest of the turbine engine and/or may improve combustion efficiency of the fuel. Positioning the secondary fuel-oil heat exchanger 1006 downstream of the engine fuel pump may facilitate obtaining higher fuel temperatures without compromising fuel pump life since the high temperature fuel does not have to pass through the pump 1003. The reduced maximum temperature to which the pump 1003 is exposed can reduce creep, reduce the deposition of thermal decomposition products of the fuel within the pump (which can cause clogging, resulting in degradation of flow over the life of the pump), reduce thermal damage to components such as seals, and/or reduce cycle damage resulting from differential thermal expansion of different pump components, thus providing an extension of pump life/improvement of pump performance for a given pump age. In addition, the bearing film thickness in the pump 1003 can be improved if temperatures of fuel in the pump are kept lower by placing the pump in front of another heat exchanger. Fuel is the lubricant for the pump bearings and fuel viscosity generally decreases with increasing temperature, thereby damagingly reducing film thickness. Reducing the fuel temperature can therefore result in an increase in the viscosity of the fuel, which generally increases the performance of the bearing surfaces within the pump 1003, thereby reducing wear and thus reducing the deterioration of the flow output over time. In addition, lower fuel temperatures generally reduce the formation of fuel degradation products, which also have an adverse effect on the life and reliability of the pump 1003. The lower fuel temperature can therefore also increase reliability. The lower temperature can also reduce damage to journal bearings and thrust bearings. Other relevant factors include variation in cavitation (cooler fuel is denser and has a lower vapor pressure) and lubrication; A cooler fuel is advantageous from a volumetric pump output perspective, allowing a pump 1003 to last longer/ and when operated with cool Using a different fuel will also result in a longer operating time.

Das Steuern das Kraftstoffverwaltungssystem kann das Steuern des Ölstromes und/oder des Kraftstoffstroms durch den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004,1006 umfassen, zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer Bypassleitungen oder Umwälzschleifen 6010,6011, wie vorstehend beschrieben.Controlling the fuel management system may include controlling the oil flow and/or the fuel flow through the primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004,1006, for example using one or more bypass lines or recirculation loops 6010,6011 as described above.

In verschiedenen Implementierungen, wie vorstehend erörtert, kann das Steuern 11100 desKraftstoffverwaltungssystem das Steuern des Kraftstoffstroms durch den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004,1006 umfassen.In various implementations, as discussed above, controlling 11100 the fuel management system may include controlling the flow of fuel through the primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004, 1006.

Der Kraftstoffstrom kann unter Verwendung eines Umwälzventils 6010 gesteuert werden, wo vorhanden. Eine aktiv gesteuerte Menge an Kraftstoff, die den primären Wärmetauscher 1004 verlässt, kann in den primären Wärmetauscher 1004 zurückgeführt werden, anstatt direkt in die Brennkammer 16 zu fließen. Diese Umwälzung kann auch Kraftstoff, der bereits die Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 passiert hat, in eine der Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 vorgelagerten Positionen übertragen.Fuel flow may be controlled using a recirculation valve 6010, where provided. An actively controlled amount of fuel exiting the primary heat exchanger 1004 may be recirculated into the primary heat exchanger 1004 rather than flowing directly into the combustion chamber 16. This recirculation may also transfer fuel that has already passed through the engine fuel pump 1003 to a position upstream of the engine fuel pump 1003.

Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftstoffstrom durch Verwenden eines oder mehrerer Bypassrohre gesteuert werden, die angeordnet sind, um zu ermöglichen, dass ein Anteil des Kraftstoffs entweder durch einen oder beide Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt.Alternatively or additionally, the fuel flow may be controlled by using one or more bypass pipes arranged to allow a portion of the fuel to flow through either one or both fuel-oil heat exchangers.

Die Drehzahl der Pumpe 1003 kann auch eingestellt werden, um entweder die Kraftstoffdurchflussrate zu beschleunigen (sodass die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit durch die Wärmetauscher oder die Kraftstoffströmungsrate reduziert wird (sodass die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit durch die Wärmetauscher erhöht wird).The speed of pump 1003 can also be adjusted to either increase the fuel flow rate (so that the heat transfer per unit volume through the heat exchangers is reduced) or decrease the fuel flow rate (so that the heat transfer per unit volume through the heat exchangers is increased).

Das Steuern 11100 des Kraftstoffverwaltungssystems kann das Steuern des Ölstromes durch den primären und sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1004,1006 und/oder durch einen oder mehrere andere Wärmetauscher - z. B. einen Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 zwischen separaten geschlossenen Kreislaufölsystemen, in Triebwerksarchitekturen mit mehreren geschlossenen Öl-Öl-Systemen oder einem Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 umfassen.Controlling 11100 the fuel management system may include controlling the flow of oil through the primary and secondary fuel-oil heat exchangers 1004,1006 and/or through one or more other heat exchangers - e.g., an oil-oil heat exchanger 2030 between separate closed loop oil systems, in engine architectures with multiple closed oil-oil systems, or an air-oil heat exchanger 2020.

Zusätzlich oder alternativ kann der Ölstrom, wie für den Kraftstoffstrom, unter Verwendung eines oder mehrerer Bypass-Rohre gesteuert werden, wo es vorhanden ist, damit Öl einen oder mehrere Wärmetauscher 1004,1006 zu umgeht, anstatt dadurch hindurch zu fließen. Das Öl kann auch in einigen Implementierungen zurückgeführt werden und/oder die Ölströmungsrate kann durch Steuern einer oder mehrerer Ölpumpen eingestellt werden.Additionally or alternatively, as for fuel flow, oil flow may be controlled using one or more bypass tubes where present to allow oil to bypass one or more heat exchangers 1004,1006 rather than flowing therethrough. The oil may also be recirculated in some implementations and/or the oil flow rate may be adjusted by controlling one or more oil pumps.

Das Wärmetauschsystem kann eine Steuerung umfassen, die angeordnet ist, um diese Steuerung zu implementieren. Die Steuerung kann Eingaben von einem oder mehreren Temperatursensoren empfangen und kann ein oder mehrere Ventile und/oder die Pumpe 1003 basierend auf den empfangenen Daten steuern.The heat exchange system may include a controller arranged to implement this control. The controller may receive inputs from one or more temperature sensors and may control one or more valves and/or the pump 1003 based on the received data.

Die aktive Steuerung von Kraftstoff und/oder Öldurchflussraten kann basierend auf einem oder mehreren Parametern durchgeführt werden, wie:

  • • Kernwellendrehzahl und Triebwerksschubanforderung;
  • • Aktuelle Kraftstofftemperatur und/oder Öltemperatur an einem oder mehreren Positionen;
  • • Kraftstoffkheizwert;
  • • Kraftstoffviskosität;
  • • Fan-Drehzahl;
  • • Kraftstoffdurchflussrate an die Brennkammer (allgemein als WFE-Gewicht des Hauptmotors-Kraftstoffstroms bezeichnet); und
  • • Haupt-/Triebwerk-Kraftstoffpumpendrehzahl oder Drehzahloptionen.
Active control of fuel and/or oil flow rates can be performed based on one or more parameters, such as:
  • • Core shaft speed and engine thrust requirement;
  • • Current fuel temperature and/or oil temperature at one or more locations;
  • • Fuel calorific value;
  • • Fuel viscosity;
  • • Fan speed;
  • • Fuel flow rate to the combustion chamber (commonly referred to as WFE weight of main engine fuel flow); and
  • • Main/engine fuel pump speed or speed options.

In alternativen Beispielen kann die Steuerung der Menge an Kraftstoff, die den primären Wärmetauscher 1004 Verlässt, der rezirkuliert werden soll, nicht ein aktiver Verfahrensschritt sein - stattdessen kann ein Satz, fester, anteil des Kraftstoffs zurückgeführt werden. Alternativ kann kein Kraftstoff zurückgeführt werden, und in einigen Implementierungen kann keine Umwälzstrecke verfügbar sein.In alternative examples, controlling the amount of fuel exiting the primary heat exchanger 1004 to be recirculated may not be an active process step - instead, a set, fixed, portion of the fuel may be recirculated. Alternatively, no fuel may be recirculated, and in some implementations, no recirculation path may be available.

Schritt 11200: Verwenden des Modulationsventils, um den Kühlluftstrom basierend auf Turbineneintrittstemperatur einzustellen.Step 11200: Use the modulating valve to adjust the cooling air flow based on turbine inlet temperature.

Wie für das vorstehend beschriebene Verfahren 10000 können das eine oder die mehreren Modulationsventile 1902 Fueldraulic Ventile sein - d. h. der Kraftstoff, der dem Gasturbinentriebwerk 10 bereitgestellt wird, kann verwendet werden, um das eine oder die mehreren Modulationsventile 1902 zu betätigen, sowie einige (oder alle) davon, die an die Brennkammer 16 weitergeleitet werden.As for the method 10000 described above, the one or more modulation valves 1902 may be fueldraulic valves - i.e., the fuel provided to the gas turbine engine 10 may be used to actuate the one or more modulation valves 1902, as well as some (or all) of them being passed to the combustor 16.

Die Kraftstoffdichte kann als geeignet für die Verwendung in Fueldraulic-Systemen betrachtet und ausgewählt werden, und/oder die Fueldraulic-Systeme können angepasst werden, um mit einem Kraftstoff mit der Dichte zu arbeiten, die basierend auf der Verbrennungseffizienz ausgewählt wurde.The fuel density may be considered and selected as suitable for use in fueldraulic systems and/or the fueldraulic systems may be adapted to operate with a fuel having the density selected based on combustion efficiency.

Das Verfahren von 11 kann in Verbindung mit dem Verfahren von 10 Verwendet werden.The procedure of 11 can be used in conjunction with the procedure of 10 Be used.

Die vorstehend beschriebenen Verfahren 10000,11000 wurden hauptsächlich in Bezug auf ein Gleichstrom-Gasturbinentriebwerk 10 beschrieben, aber es versteht sich, dass sie für ein Getriebegasturbinentriebwerk 10 mit geeigneten Anpassungen des Ölsystems (z. B. Hinzufügen einer weiteren geschlossenen Schleife zum Schmieren und Kühlen eines Getriebes 30) implementiert werden könnten.The methods 10000,11000 described above have been described primarily with respect to a direct current gas turbine engine 10, but it is understood that they could be implemented for a geared gas turbine engine 10 with appropriate adjustments to the oiling system (e.g., adding another closed loop to lubricate and cool a gearbox 30).

In anderen Triebwerksarchitekturen kann das Triebwerk unterschiedlich ausgelegt sein, beispielsweise ein Getriebemotor anstelle eines Direktantriebsmotors. Die 12 bis 17 und 20 und die Beschreibung davon veranschaulichen beispielhafte Anordnungen eines Getriebemotors, obwohl es zu schätzen ist, dass viele der Merkmale und Optionen gleichermaßen auf einen Direktantriebsmotor angewendet werden könnten, mit Ausnahme von Merkmalen, die sich auf das Hauptgetriebe 30 beziehen. Die Verwendung derselben Bezugszeichen gibt äquivalente Merkmale an.In other engine architectures, the engine can be designed differently, for example a geared motor instead of a direct drive motor. 12 to 17 and 20 and the description thereof illustrate exemplary arrangements of a geared motor, although it will be appreciated that many of the features and options could equally be applied to a direct drive motor, with the exception of features relating to the main gearbox 30. The use of the same reference numerals indicates equivalent features.

Ein beispielhaftes Kraftstoffsystem 1000, das einen Kraftstoffströmungsweg von dem Kraftstofftank 50 zur Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10 des Flugzeugs 1 umfasst, ist schematisch in 12 gezeigt. Das Kraftstoffsystem 1000 umfasst sowohl das Kraftstoffzufuhrsystem, das angeordnet ist, um Kraftstoff von der Kraftstoffquelle 50,53 (wie vorstehend beschrieben) zu jedem Triebwerk 10 zuzuführen, und ein Kraftstoffverwaltungssystem innerhalb des Triebwerks, das angeordnet ist, um den bereitgestellten Kraftstoff der Brennkammer 16 zuzuführen. Das Kraftstoffverwaltungssystem verwaltet die Kraftstofftemperatur sowie den Kraftstoffstrom, leitet das Kraftstoffs über einen oder mehrere Wärmetauscher des Wärmetauschsystems des Triebwerks.An exemplary fuel system 1000 comprising a fuel flow path from the fuel tank 50 to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10 of the aircraft 1 is schematically shown in 12 . The fuel system 1000 includes both the fuel supply system arranged to supply fuel from the fuel source 50,53 (as described above) to each engine 10 and a fuel management system within the engine arranged to supply the supplied fuel to the combustion chamber 16. The fuel management system manages the fuel temperature as well as the fuel flow, directing the fuel across one or more heat exchangers of the engine's heat exchange system.

Durch eine Niederdruckkraftstoffpumpe 1002 wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 50 in Richtung des Gasturbinentriebwerks 10 gepumpt. Der Kraftstoff strömt aus dem Kraftstofftank 50 durch einen integrierten Antriebsgenerator-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher) 1005 vor dem Durchströmen eines primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1007. Die beiden Wärmetauscher 1005,1007 bilden einen Teil des Wärmetauschsystems des Triebwerks.A low pressure fuel pump 1002 pumps fuel from the fuel tank 50 toward the gas turbine engine 10. The fuel flows from the fuel tank 50 through an integrated drive generator fuel-oil heat exchanger (IDG fuel-oil heat exchanger) 1005 before passing through a primary fuel-oil heat exchanger 1007. The two heat exchangers 1005, 1007 form part of the engine's heat exchange system.

Der erste Wärmetauscher, der vom Kraftstoff erreicht wird, kann Öl aufweisen, das verwendet wird, um eine oder mehrere Komponenten eines integrierten Antriebsgenerators 2006 zu schmieren und/oder zu kühlen, dadurch hindurchgehend, und daher als integrierter Antriebsgenerator-Öl-Wärmetauscher 1005 beschrieben werden.The first heat exchanger reached by the fuel may have oil used to lubricate and/or cool one or more components of an integrated drive generator 2006 passing therethrough and thus may be described as an integrated drive generator oil heat exchanger 1005.

Der zweite Wärmetauscher, der vom Kraftstoff erreicht wird, kann Öl aufweisen, das zum Schmieren und/oder Kühlen eines Hauptgetriebes 30 des Gasturbinentriebwerks 10 verwendet wird, der als Haupt-KraftstoffÖl-Wärmetauscher beschrieben wird.The second heat exchanger reached by the fuel may include oil used to lubricate and/or cool a main gearbox 30 of the gas turbine engine 10, described as a main fuel-oil heat exchanger.

Von dem Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 wird der Kraftstoff von der Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 in die Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10 gepumpt, wo er zum Antreiben des Gasturbinentriebwerks 10 verbrannt wird.From the main fuel-oil heat exchanger 1007, the fuel is pumped by the engine fuel pump 1003 into the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10, where it is burned to drive the gas turbine engine 10.

In der beschriebenen Implementierung sind der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 so konfiguriert, dass eine Strömung von Kraftstoff dadurch hindurch gefördert wird. Im Allgemeinen passiert mindestens der Großteil des Kraftstoffs, der dem Triebwerk 10 zugeführt wird, die beiden Wärmetauscher 1005,1007, obwohl jeder Wärmetauscher 1005,1007 mit einem Bypass versehen sein kann, um zu ermöglichen, dass ein Teil des Kraftstoffs durch den jeweiligen Wärmetauscher strömt.In the described implementation, the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 are configured to promote a flow of fuel therethrough. Generally, at least the majority of the fuel supplied to the engine 10 passes through both heat exchangers 1005,1007, although each heat exchanger 1005,1007 may be bypassed to allow a portion of the fuel to flow through the respective heat exchanger.

Im Allgemeinen strömt zumindest der Großteil des Kraftstoffs, der den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 passiert, auch entlang eines einzigen Strömungsweges durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007. Die beiden Wärmetauscher 1005,1007 können daher in Bezug auf den Kraftstoffstrom als in Reihe zueinander beschrieben werden. Der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 und der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 sind so konfiguriert, dass auch jeweils ein Ölstrom durchgeleitet wird - das durch eins fließende Öl unterscheidet sich von dem in der beschriebenen Implementierung durch das andere strömenden Öl, obwohl es zu erkennen ist, dass das gleiche Öl in anderen Implementierungen durch einen Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und dann durch einen anderen Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher fließen kann. Die beiden Wärmetauscher 1005,1007 sind daher in der beschriebenen Implementierung in separaten geschlossenen Kreislaufsystemen 2000,2000' in Bezug auf Ölstrom.Generally, at least the majority of the fuel passing through the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 also flows along a single flow path through the primary fuel-oil heat exchanger 1007. The two heat exchangers 1005,1007 can therefore be described as being in series with each other in terms of fuel flow. The IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the primary fuel-oil heat exchanger 1007 are configured to also pass an oil stream through each - the oil flowing through one is different from the oil flowing through the other in the implementation described, although it will be appreciated that the same oil may flow through one fuel-oil heat exchanger and then through another fuel-oil heat exchanger in other implementations. The two heat exchangers 1005,1007 are therefore in the described implementation in separate closed circuit systems 2000,2000' with respect to oil flow.

Der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 und der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 sind jeweils so konfiguriert, dass Wärme zwischen dem dadurch strömenden Öl und dem durch ihn hindurchströmenden Kraftstoff übertragen werden kann. Unter Reisebedingungen ist die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintretenden Ölstroms und des in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintretenden Öls höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 bzw. den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt. Auf diese Weise sind der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 dazu konfiguriert, Wärmeenergie von einem Ölstrom zu einem durch die Flugbedingungen hindurch strömenden Luftstrom zu übertragen.The IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the primary fuel-oil heat exchanger 1007 are each configured to allow heat to be transferred between the oil flowing therethrough and the fuel flowing therethrough. Under cruising conditions, the average temperature of the oil flow entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the oil entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is higher than the average Temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the IDG fuel-oil heat exchanger 1005, respectively. In this manner, the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 are configured to transfer thermal energy from an oil stream to an air stream flowing through the flight conditions.

Das Flugzeug 1 umfasst ein Umwälzschmier- und/oder Kühlsystem, das angeordnet ist, um Öl aus einer Vielzahl von Komponenten zu schmieren und/oder Wärme aus einer Vielzahl von Komponenten zu entfernen. Es versteht sich, dass die relative Bedeutung der Schmierung und Kühlung für verschiedene Flugzeugkomponenten und für unterschiedliche Flugphasen variieren kann und dass die Umwälzschmierung- und/oder -kühlanlage einfach als ein Umwälzschmiersystem für Kürze bezeichnet werden kann. Das zirkulierende Schmiersystem umfasst in einigen Beispielen ein Ölsystem mit geschlossenem Regelkreis oder zwei separate geschlossene Öl-Öl-Systeme, wie vorstehend erwähnt.The aircraft 1 includes a circulating lubrication and/or cooling system arranged to lubricate oil from and/or remove heat from a plurality of components. It will be appreciated that the relative importance of lubrication and cooling may vary for different aircraft components and for different phases of flight and that the circulating lubrication and/or cooling system may simply be referred to as a circulating lubrication system for brevity. The circulating lubrication system in some examples includes a closed loop oil system or two separate closed oil-oil systems as mentioned above.

Ein Beispiel eines ersten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000 ist schematisch in 13 gezeigt. Es versteht sich, dass ein solches erstes geschlossenes Öl-Öl-System 2000 zusätzlich andere Komponenten umfassen kann, die in 13 nicht gezeigt oder hierin beschrieben sind, und dass nur die Schlüsselkomponenten in Bezug auf die beschriebenen Merkmale beschrieben und gezeigt werden. Der Fachmann wird daher erkennen, dass die verschiedenen Diagramme der hierin gezeigten und beschriebenen geschlossenen Systeme nicht auf das Vorhandensein anderer Komponenten in diesen Kreislauf beschränkt sein sollen.An example of a first closed oil-oil system 2000 is shown schematically in 13 It is understood that such a first closed oil-oil system 2000 may additionally comprise other components which are 13 are not shown or described herein, and that only the key components are described and shown with respect to the features described. Those skilled in the art will therefore recognize that the various diagrams of the closed systems shown and described herein are not intended to be limited to the presence of other components in that circuit.

Das geschlossene Öl-Öl-System 2000 umfasst einen Öltank 2002, der zum Aufnehmen eines Ölvolumens geeignet ist. In einigen Implementierungen werden Gase durch einen Entlüfter aus Öl innerhalb des Öltanks 2002 entfernt.The closed oil-to-oil system 2000 includes an oil tank 2002 adapted to hold a volume of oil. In some implementations, gases are removed from oil within the oil tank 2002 by a vent.

Eine Speisepumpe 2004 ist konfiguriert, um Öl aus dem Öltank 2002 in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 zu pumpen. Die durchschnittliche Temperatur des Öls, das in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt, ist unter Reisebedingungen höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt. Im IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 wird Wärmeenergie von dem Ölstrom auf den Kraftstoffstrom übertragen. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 verlässt, niedriger als die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt. Auch auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 verlässt, höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt.A feed pump 2004 is configured to pump oil from the oil tank 2002 into the IDG fuel-oil heat exchanger 1005. The average temperature of the oil entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is higher than the average temperature of the fuel entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 under cruising conditions. In the IDG fuel-oil heat exchanger 1005, heat energy is transferred from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil stream leaving the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is lower than the average temperature of the oil stream entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005. Also in this way, the average temperature of the fuel leaving the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is higher than the average temperature of the fuel entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005.

Der Ölstrom wird dann zu einem integrierten Antriebsgenerator 2006 geleitet, wo er bewegliche Komponenten schmiert und im Prozess erwärmt wird. In einigen Implementierungen kann das Öl hauptsächlich als Kühlmittel für die IDG 2006 verwendet werden und kann eine minimale oder keine Schmierung ausführen.The oil stream is then directed to an integrated drive generator 2006 where it lubricates moving components and is heated in the process. In some implementations, the oil may be used primarily as a coolant for the IDG 2006 and may perform minimal or no lubrication.

Von dem integrierten Antriebsgenerator 2006 sammelt sich das Öl in einem Sumpf 2008. Eine Spülpumpe 2010 ist konfiguriert, um Öl aus dem Sumpf 2008 zurück in den Öltank 2002 zu pumpen, der zur Wiederverwendung bereit ist.From the integrated drive generator 2006, oil collects in a sump 2008. A scavenging pump 2010 is configured to pump oil from the sump 2008 back to the oil tank 2002, which is ready for reuse.

Ein zweites geschlossenes Öl-Öl-System 2000 wie in 14 gezeigt, umfasst einen weiteren Öltank 2002', der zum Aufnehmen eines Ölvolumens geeignet ist. In einigen Implementierungen werden Gase durch einen Entlüfter aus Öl innerhalb des Öltanks 2002' des zweiten geschlossenen Kreislaufsystems entfernt.A second closed oil-oil system 2000 as in 14 shown includes a further oil tank 2002' adapted to hold a volume of oil. In some implementations, gases are removed from oil within the oil tank 2002' of the second closed loop system by a vent.

Eine zweite Speisepumpe 2004' ist konfiguriert, um Öl aus dem Öltank 2002' des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems zu dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 zu pumpen. Die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintretenden Öls unter Reisebedingungen ist höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs, der in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintritt. Im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 wird Wärmeenergie von dem Ölstrom auf den Kraftstoffstrom übertragen. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Öls, das den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 verlässt, niedriger als die durchschnittliche Temperatur des Öls, das in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintritt, sodass es vor der Wiederverwendung als Schmiermittel gekühlt wird, wodurch das gekühlte Öl mehr Wärme aus dem zu schmierenden System entfernt. Auch auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 verlassenden Kraftstoffs höher als die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintretenden Kraftstoffs.A second feed pump 2004' is configured to pump oil from the oil tank 2002' of the second closed oil-to-oil system to the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007. The average temperature of the oil entering the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007 under cruise conditions is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007. In the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007, thermal energy is transferred from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil leaving the primary fuel-oil heat exchanger 1007 is lower than the average temperature of the oil entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007, so it is cooled before being reused as a lubricant, whereby the cooled oil removes more heat from the system being lubricated. Also in this way, the average temperature of the fuel leaving the primary fuel-oil heat exchanger 1007 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007.

Der Ölstrom wird dann zu einem Leistungsgetriebe 30 geleitet, das auch als Hauptgetriebe 30 des Gasturbinentriebwerks 10 beschrieben werden kann und allgemein auch zu anderen Triebwerkskomponenten 33, einschließlich eines Hilfsgetriebes (AGB) und einer oder mehrerer Lagerkammern.The oil flow is then directed to a power transmission 30, which may also be described as the main transmission 30 of the gas turbine engine 10, and generally to other engine components 33, including an auxiliary transmission (AGB) and one or more bearing chambers.

Der Ölstrom kann in zwei oder mehr parallele Strömungen aufgeteilt werden, beispielsweise einen Strom durch das Hauptgetriebe 30 und ein Strom durch die anderen Triebwerkskomponenten 33 oder mehrere parallele Ströme durch das Hauptgetriebe 30 (z. B. über unterschiedliche Komponenten des Getriebes) und separate Ströme durch das AGB 33 und die oder jede Lagerkammer 33.The oil flow may be divided into two or more parallel flows, for example one flow through the main gearbox 30 and one flow through the other engine components 33, or multiple parallel flows through the main gearbox 30 (e.g., via different components of the gearbox) and separate flows through the AGB 33 and the or each bearing chamber 33.

Das Leistungsgetriebe 30 ist angeordnet, um einen Antrieb von der Kernwelle aufzunehmen und den Antrieb über die Fanwelle 42 an den Fan auszugeben, und kann daher ein oder mehrere Lager umfassen oder damit verbunden sein kann, um die Wellen zu tragen, die Zapfenlager sein können. Darüber hinaus weist das Getriebe 30 Zahnräder darin auf und kann ein oder mehrere Zapfenlager aufweisen, die den Zahnrädern darin zugeordnet sind, was auch Schmierung und/oder Kühlung benötigen kann. Das Öl kann verwendet werden, um die Zapfenlager und/oder -räder zu schmieren, und seine Temperatur steigt im Allgemeinen bei der Verwendung unter Reisebedingungen erheblich an, wodurch die Kühlung der Lager und/oder Zahnräder unterstützt wird, da der Ölstrom Wärme von ihnen weg transportiert.The power gearbox 30 is arranged to receive drive from the core shaft and output the drive to the fan via the fan shaft 42, and thus may include or be associated with one or more bearings to support the shafts, which may be journal bearings. In addition, the gearbox 30 has gears therein and may have one or more journal bearings associated with the gears therein, which may also require lubrication and/or cooling. The oil may be used to lubricate the journal bearings and/or gears, and its temperature generally increases significantly when used under cruising conditions, thereby assisting in cooling the bearings and/or gears as the oil flow carries heat away from them.

Es versteht sich, dass das Hauptgetriebe 30 mehrere verschiedene zu schmierende Komponenten umfassen kann - z. B. Zahnräder (und z. B. insbesondere Zahnradzähne, die ineinander greifen) und auch ein oder mehrere Zapfenlager innerhalb des Getriebes 30. Eine komplexere Implementierung dieses zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000', das angeordnet ist, um unterschiedliche Ölströme zu unterschiedlichen Getriebekomponenten zu ermöglichen, wird nachstehend in Bezug auf 20 beschrieben.It will be appreciated that the main transmission 30 may include several different components to be lubricated - e.g. gears (and e.g. in particular gear teeth that mesh with each other) and also one or more journal bearings within the transmission 30. A more complex implementation of this second closed oil-oil system 2000' arranged to allow different oil flows to different transmission components is described below with reference to 20 described.

Die Triebwerkskomponenten 33, die gekühlt und optional auch geschmiert werden, umfassen im Allgemeinen ein AGB 33. Das AGB, auch als Hilfsantrieb bekannt, ist ein Getriebe, das einen Teil des Gasturbinentriebwerks 10 bildet, obwohl es nicht Teil des Triebwerkskerns 11 ist und den Fan 23 nicht antreibt. Das AGB treibt stattdessen das Triebwerkszubehör, z. B. Kraftstoffpumpen, an und behandelt im Allgemeinen große Lasten. Eine relativ große Wärmemenge kann daher aus dem AGB in das Öl entladen werden. Eine oder mehrere Lagerkammern können durch das gleiche Öl geschmiert werden und können in ähnlicher Weise Wärme in das Öl abgeben. Pro Einheit des hindurchströmenden Öls können die AGB und Lagerkammern 33 mehr Wärme an das Öl übertragen als das Hauptgetriebe 30 in den meisten Implementierungen.The engine components 33 that are cooled and optionally also lubricated generally include an AGB 33. The AGB, also known as an auxiliary drive, is a gearbox that forms part of the gas turbine engine 10, although it is not part of the engine core 11 and does not drive the fan 23. The AGB instead drives the engine accessories, e.g., fuel pumps, and generally handles large loads. A relatively large amount of heat can therefore be discharged from the AGB into the oil. One or more bearing chambers may be lubricated by the same oil and may similarly dissipate heat into the oil. Per unit of oil passing through, the AGB and bearing chambers 33 can transfer more heat to the oil than the main gearbox 30 in most implementations.

Zum Beispiel kann in verschiedenen Implementierungen unter Reisebedingungen die Austrittstemperatur des Öls aus dem Leistungsgetriebekasten 30 ein Maximum von 160 °C aufweisen und optional im Bereich von 100 °C bis 160 °C liegen. Im Gegensatz dazu kann Öl, das das AGB und/oder die verschiedenen Lagerkammern 33 verlässt, eine Temperatur im Bereich von 160 °C bis 220 °C aufweisen. In Implementierungen, in denen der Strom nicht aufgeteilt wird, kann das Öl durch das Hauptgetriebe 30 fließen, bevor es in das AGB 33 eintritt. Ein oder mehrere Ventile können bereitgestellt werden, um die Ölstromverteilung zu steuern.For example, in various implementations under cruise conditions, the exit temperature of oil from the power gearbox 30 may have a maximum of 160°C and optionally range from 100°C to 160°C. In contrast, oil exiting the AGB and/or the various bearing chambers 33 may have a temperature in the range from 160°C to 220°C. In implementations where the flow is not split, the oil may flow through the main gearbox 30 before entering the AGB 33. One or more valves may be provided to control the oil flow distribution.

Zurück zu 14, sammelt sich das Öl von dem Leistungsgetriebe 30 und anderen Triebwerkskomponenten 33, in einem zweiten Sumpf 2008'. Der Pumpensumpf 2008' kann ein einzelner Pumpensumpf sein oder aus einer Vielzahl von separaten Pumpen bestehen, beispielsweise wie nachstehend in Bezug auf 20 ausführlicher beschrieben. Eine zweite Abfangpumpe 2010' ist konfiguriert, um Öl aus dem zweiten Sumpf 2008' zurück in den Öltank 2002' des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems zu pumpen, das zur Wiederverwendung bereit ist. Ähnlich wie bei dem/den Pumpensümpfen können in einigen Implementierungen mehrere Abfangpumpen verwendet werden.Back to 14 , the oil from the power transmission 30 and other engine components 33 collects in a second sump 2008'. The pump sump 2008' may be a single pump sump or may consist of a plurality of separate pumps, for example as described below with respect to 20 described in more detail. A second interceptor pump 2010' is configured to pump oil from the second sump 2008' back to the oil tank 2002' of the second closed oil-to-oil system ready for reuse. Similar to the pump sump(s), multiple interceptor pumps may be used in some implementations.

15 zeigt schematisch einen alternativen beispielhaften Abschnitt des in 14 gezeigten zweiten geschlossenen Öl-Systems 2000'. In diesem Teil wird ein Ölstrom durch die Speisepumpe 2004' durch ein Ventil 2016 gepumpt. Das Ventil 2016 ist betreibbar, um den Ölstrom zwischen sowohl dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 als auch einem ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 zu teilen, wo der erste Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 parallel zu dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 angeordnet ist. Der verzweigte Ölstrom kann danach wieder zusammengefügt werden, bevor das Öl an das Getriebe 30 und andere Triebwerkskomponenten 33, die gekühlt und/oder geschmiert werden sollen, zugeführt wird. Der wiederkombinierte Ölstrom wird dann zu dem Leistungsgetriebe 30 und anderen Triebwerkskomponenten 33, die gekühlt und/oder geschmiert werden sollen, gefördert. In verschiedenen Beispielen kann ein Öl-Öl-Wärmetauscher (nicht gezeigt) in Reihe mit/auf demselben Zweig der parallelen Anordnung wie der erste Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 angeordnet sein. Der Öl-Öl-Wärmetauscher kann einen Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten geschlossenen Öl-Öl-System 2000,2000' ermöglichen. 15 shows schematically an alternative exemplary section of the 14 shown second closed oil system 2000'. In this portion, an oil flow is pumped by the feed pump 2004' through a valve 2016. The valve 2016 is operable to split the oil flow between both the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and a first air-oil heat exchanger 2020, where the first air-oil heat exchanger 2020 is disposed in parallel with the primary fuel-oil heat exchanger 1007. The branched oil flow may then be recombined before the oil is supplied to the transmission 30 and other engine components 33 to be cooled and/or lubricated. The recombined oil flow is then delivered to the power transmission 30 and other engine components 33 to be cooled and/or lubricated. In various examples, an oil-to-oil heat exchanger (not shown) may be arranged in series with/on the same branch of the parallel arrangement as the first air-to-oil heat exchanger 2020. The oil-to-oil heat exchanger may enable heat exchange between the first and second closed oil-to-oil systems 2000,2000'.

Jeder geeignete Ölanteil kann durch jeden des ersten Luft-Öl-Wärmetauschers 2020 und des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1007 fließen. In einigen Beispielen ist das Ventil 2016 betriebsfähig, um den Ölstrom in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und den ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 zu variieren.Any suitable proportion of oil can flow through each of the first air-to-oil heat exchanger 2020 and the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007. In some examples, the valve 2016 is operable to vary the flow of oil into the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007 and the first air-to-oil heat exchanger 2020.

Es versteht sich auch, dass in verschiedenen Implementierungen jeder der Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005,1007 in Reihe oder parallel zu einem oder mehreren Luft-Öl-Wärmetauschern angeordnet sein kann.It is also understood that in various implementations, each of the fuel-oil heat exchangers 1005,1007 may be arranged in series or in parallel with one or more air-oil heat exchangers.

16 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung und Wechselwirkung des ersten geschlossenen Öl-Systems 2000, des zweiten geschlossenen Öl-Systems 2000' und des Kraftstoffsystems 1000, wobei der Kraftstoffstrom in einer dicken schwarzen Linie und die Ölströmung in einer dünneren schwarzen Linie gezeigt ist. 16 schematically shows an exemplary arrangement and interaction of the first closed oil system 2000, the second closed oil system 2000' and the fuel system 1000, wherein the fuel flow is shown in a thick black line and the oil flow in a thinner black line.

Das erste geschlossene Öl-System 2000 dieser beispielhaften Anordnung ist wie in 13 gezeigt angeordnet. Das zweite geschlossene Öl-System 2000' dieser beispielhaften Anordnung ist wie in 14 gezeigt angeordnet. Das Kraftstoffsystem 1000 dieser beispielhaften Anordnung ist wie in 12 gezeigt angeordnet.The first closed oil system 2000 of this exemplary arrangement is as in 13 The second closed oil system 2000' of this exemplary arrangement is as shown in 14 The fuel system 1000 of this exemplary arrangement is as shown in 12 arranged as shown.

Im Gebrauch wird Kraftstoff von dem Kraftstofftank 50 durch die Niederdruckkraftstoffpumpe 1002 gepumpt. Der Kraftstoff fließt dann durch den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005. Das erste geschlossene Öl-System 2000 ist so konfiguriert, dass der Umwälzstrom des Öls auch durch den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 fließt.In use, fuel is pumped from the fuel tank 50 through the low pressure fuel pump 1002. The fuel then flows through the IDG fuel-oil heat exchanger 1005. The first closed oil system 2000 is configured so that the recirculating flow of oil also flows through the IDG fuel-oil heat exchanger 1005.

Unter Reisebedingungen ist die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt, höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffstroms, der in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 eintritt. Der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 ist so konfiguriert, dass Wärme von dem Ölstrom auf den Kraftstoffstrom übertragen wird. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms beim Austritt aus dem IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 niedriger als die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms beim Eintritt in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005. In gleicher Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffstroms beim Austritt aus dem IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffstroms beim Eintritt in den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005.Under cruise conditions, the average temperature of the oil stream entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is higher than the average temperature of the fuel stream entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005. The IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is configured to transfer heat from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil stream exiting the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is lower than the average temperature of the oil stream entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005. Likewise, the average temperature of the fuel stream exiting the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 is higher than the average temperature of the fuel stream entering the IDG fuel-oil heat exchanger 1005.

Der Kraftstoff strömt dann durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007. Das zweite geschlossene Öl-System 2000' ist so konfiguriert, dass der Umwälzstrom des Öls auch durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 strömt.The fuel then flows through the primary fuel-oil heat exchanger 1007. The second closed oil system 2000' is configured so that the recirculating flow of oil also flows through the primary fuel-oil heat exchanger 1007.

Unter Reisebedingungen ist die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintretenden Ölstroms höher als die durchschnittliche Temperatur des in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 eintretenden Kraftstoffs. Der primäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 ist so konfiguriert, dass Wärme von dem Ölstrom auf den Kraftstoffstrom übertragen wird. Auf diese Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms beim Austritt aus dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 niedriger als die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms beim Eintritt in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007. In gleicher Weise ist die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffs beim Austritt aus dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 höher als die durchschnittliche Temperatur des Kraftstoffstroms beim Eintritt in den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007. Under cruising conditions, the average temperature of the oil stream entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007 is higher than the average temperature of the fuel entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007. The primary fuel-oil heat exchanger 1007 is configured to transfer heat from the oil stream to the fuel stream. In this way, the average temperature of the oil stream exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1007 is lower than the average temperature of the oil stream entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007. Likewise, the average temperature of the fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1007 is higher than the average temperature of the fuel stream entering the primary fuel-oil heat exchanger 1007.

Unter Reisebedingungen kann die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der durch den IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 fließt, niedriger sein als die durchschnittliche Temperatur des Ölstroms, der durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 strömt. Auf diese Weise strömt der Kraftstoff zuerst durch den Wärmetauscher mit einer niedrigeren durchschnittlichen Ölstromtemperatur, bevor er den Wärmetauscher mit einer höheren durchschnittlichen Ölstromtemperatur durchläuft.During cruising conditions, the average temperature of the oil stream flowing through the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 may be lower than the average temperature of the oil stream flowing through the primary fuel-oil heat exchanger 1007. In this way, the fuel first flows through the heat exchanger with a lower average oil stream temperature before passing through the heat exchanger with a higher average oil stream temperature.

Nach Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1007 strömt der Kraftstoff zur Brennkammer 16 des Gasturbinentriebwerks 10, der von der Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 gepumpt wird.After flowing through the primary fuel-oil heat exchanger 1007, the fuel flows to the combustion chamber 16 of the gas turbine engine 10, which is pumped by the engine fuel pump 1003.

In einigen Beispielen kann die Wärme, die von dem Öl auf den Kraftstoff übertragen wird, bevor er die Brennkammer 16 erreicht, die Kraftstofftemperatur auf einen Durchschnitt von mindestens 135 °C, 140 °C, 150 °C, 160 °C, 170 °C, 180 °C, 190 °C oder 200 °C am Eintritt in die Brennkammer 16 unter Reisebedingungen erhöhen.In some examples, heat transferred from the oil to the fuel before it reaches the combustion chamber 16 may increase the fuel temperature to an average of at least 135°C, 140°C, 150°C, 160°C, 170°C, 180°C, 190°C, or 200°C at the entrance to the combustion chamber 16 under cruise conditions.

In einigen Beispielen kann die Wärme, die von dem Öl auf den Kraftstoff übertragen wird, die Kraftstofftemperatur auf einen Durchschnitt zwischen 135-150 °C, 135-160 °C, 135-170 °C, 135-180 °C, 135-190 °C oder 135-200 °C am Eintritt in die Brennkammer 16 unter Reisebedingungen erhöhen.In some examples, heat transferred from the oil to the fuel may increase the fuel temperature to an average between 135-150°C, 135-160°C, 135-170°C, 135-180°C, 135-190°C, or 135-200°C at the entrance to the combustion chamber 16 under cruise conditions.

Die Kraftstofftemperaturen beim Eintritt in die Brennkammer unter Reisebedingungen können im Durchschnitt über mindestens 5 Minuten und optional über zehn Minuten unter stationären Reisebedingungen definiert werden. Die Verwendung von durchschnittlichen Temperaturen vermeidet, dass die Temperaturmessung durch jegliche vorübergehende Spitze in der Temperatur unangemessen verzerrt ist, was als Temperaturschwankungen des Kraftstoffs während des Betriebs, oft einer Erhöhung der Temperatur, definiert sein kann. Jede Fluktuation darf nicht mehr als 5 Minuten dauern. Eine Kraftstofftemperatur von mindestens 135 °C beim Eintritt in die Brennkammer unter Reisebedingungen erfordert daher, dass die Kraftstofftemperatur über einen Zeitraum bei oder über 135 °C bleibt, und eine kurze vorübergehende Spitze auf eine Temperatur über 135 °C ist nicht ausreichend.The fuel temperatures entering the combustion chamber under cruise conditions may be defined as an average over at least 5 minutes and optionally over ten minutes under steady cruise conditions. The use of average temperatures avoids the temperature measurement being unduly distorted by any transient spike in temperature, which may be defined as temperature fluctuations of the fuel during operation, often an increase in temperature. Each fluctuation shall not last more than 5 minutes. A fuel A minimum combustion chamber entry temperature of 135 °C under cruising conditions therefore requires that the fuel temperature remain at or above 135 °C for a period of time and a short transient spike to a temperature above 135 °C is not sufficient.

Optional können eine oder mehrere zusätzliche Wärmequellen verwendet werden, um den Kraftstoff neben dem Öl-Kraftstoffwärmetransfer zu erwärmen, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.Optionally, one or more additional heat sources can be used to heat the fuel in addition to the oil-fuel heat transfer to achieve the desired temperature.

In einigen Beispielen kann die Wärme, die auf den Kraftstoff aus dem Öl übertragen wird, bevor der Kraftstoff die Brennkammer 16 erreicht, unter Reisebedingungen 200 - 600 kJ/m3 betragen.In some examples, the heat transferred to the fuel from the oil before the fuel reaches the combustion chamber 16 may be 200 - 600 kJ/m 3 under cruise conditions.

17 zeigt schematisch eine beispielhafte Konfiguration des ersten geschlossenen Öl-Systems 2000 und des zweiten Öl-Systems 2000', wobei die zwei unabhängigen Umwälzströme von Öl durch einen Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 in eine Wärmeaustauschbeziehung gebracht werden. 17 schematically shows an exemplary configuration of the first closed oil system 2000 and the second oil system 2000', wherein the two independent circulating streams of oil are brought into heat exchange relationship by an oil-oil heat exchanger 2030.

In dem in 17 gezeigten Beispiel ist das erste geschlossene Öl-System 2000 so konfiguriert, dass der rezirkulierende Ölstrom durch die Speisepumpe 2004 durch ein Ventil 2016 gepumpt wird. Das Ventil 2016 ist betriebsfähig, um den Ölstrom zwischen dem IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 und dem Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 zu teilen, wobei der Öl-Öl-Wärmetauscher parallel zu dem IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 angeordnet ist.In the 17 In the example shown, the first closed oil system 2000 is configured such that the recirculating oil flow is pumped by the feed pump 2004 through a valve 2016. The valve 2016 is operable to divide the oil flow between the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the oil-oil heat exchanger 2030, wherein the oil-oil heat exchanger is arranged in parallel with the IDG fuel-oil heat exchanger 1005.

In verschiedenen Beispielen kann jeder geeignete Teil des Ölstroms zwischen dem IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 und dem Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 abgeleitet werden. In solchen Beispielen kann das Ventil 2016 betriebsfähig sein, um einen festen Teil des Ölstroms zu jedem des IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1005 und des Öl-Öl-Wärmetauschers 2030 umzuleiten. Alternativ kann das Ventil 2016 betriebsfähig sein, um einen variablen Teil des Ölstroms zu jedem des IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1005 und des Öl-Öl-Wärmetauschers 2030 umzuleiten.In various examples, any suitable portion of the oil flow may be diverted between the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the oil-oil heat exchanger 2030. In such examples, the valve 2016 may be operable to divert a fixed portion of the oil flow to each of the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the oil-oil heat exchanger 2030. Alternatively, the valve 2016 may be operable to divert a variable portion of the oil flow to each of the IDG fuel-oil heat exchanger 1005 and the oil-oil heat exchanger 2030.

In alternativen Implementierungen können der IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 und der Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 in Reihe sein, und das erste geschlossene Öl-Öl-System 2000 kann nicht verzweigen.In alternative implementations, the IDG fuel-to-oil heat exchanger 1005 and the oil-to-oil heat exchanger 2030 may be in series, and the first closed oil-to-oil system 2000 may not branch.

Nach Durchströmen der Wärmetauscher wird der Ölstrom dann dem integrierten Antriebsgenerator 2006 und dann dem Sumpf 2008 zugeführt. Die Abfangpumpe 2010 pumpt dann das Öl aus dem Sumpf 2008 in den Öltank 2002 zur Wiederverwendung.After passing through the heat exchangers, the oil flow is then fed to the integrated drive generator 2006 and then to the sump 2008. The interceptor pump 2010 then pumps the oil from the sump 2008 into the oil tank 2002 for reuse.

Der Ölstrom innerhalb des ersten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000 ist angeordnet, um in eine Wärmeaustauschbeziehung mit dem separaten Ölstrom innerhalb des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000' durch den Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 gebracht zu werden. In dem Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 mischt sich der Ölstrom innerhalb des ersten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000 nicht mit dem Ölstrom innerhalb des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000'. Der Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 ist so konfiguriert, dass zwischen den beiden getrennten Ölströmen eine Wärmeübertragung stattfinden kann. Auf diese Weise kann Wärme von einem heißeren Ölstrom in den kühleren Ölstrom innerhalb des Öl-Öl-Wärmetauschers 2030 übertragen werden.The oil stream within the first closed oil-oil system 2000 is arranged to be brought into heat exchange relationship with the separate oil stream within the second closed oil-oil system 2000' by the oil-oil heat exchanger 2030. In the oil-oil heat exchanger 2030, the oil stream within the first closed oil-oil system 2000 does not mix with the oil stream within the second closed oil-oil system 2000'. The oil-oil heat exchanger 2030 is configured so that heat transfer can occur between the two separate oil streams. In this way, heat can be transferred from a hotter oil stream to the cooler oil stream within the oil-oil heat exchanger 2030.

Das zweite geschlossene Öl-Öl-System 2000' ist so konfiguriert, dass der zirkulierende Ölstrom durch die zweite Speisepumpe 2004' durch ein zweites Ventil 2016' gepumpt wird, wo der Ölstrom abzweigt. Das zweite Ventil 2016' ist betreibbar, um den Ölstrom zwischen dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und einem ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 zu teilen, wobei der erste Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 auf demselben Zweig mit dem Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 in Reihe steht, sodass der Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 und der Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 parallel zu dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 angeordnet sind. Zusätzliche Luft-Öl-Wärmetauscher können in einigen Implementierungen vorhanden sein.The second closed oil-to-oil system 2000' is configured such that the circulating oil flow is pumped by the second feed pump 2004' through a second valve 2016' where the oil flow branches off. The second valve 2016' is operable to split the oil flow between the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007 and a first air-to-oil heat exchanger 2020, where the first air-to-oil heat exchanger 2020 is in series on the same branch with the oil-to-oil heat exchanger 2030 such that the air-to-oil heat exchanger 2020 and the oil-to-oil heat exchanger 2030 are arranged in parallel with the primary fuel-to-oil heat exchanger 1007. Additional air-to-oil heat exchangers may be present in some implementations.

In verschiedenen Beispielen kann jeder geeignete Teil des Ölstroms zwischen dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und dem ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 abgeleitet werden. In solchen Beispielen kann das zweite Ventil 2016' betriebsfähig sein, um einen festen Teil des Ölstroms zu jedem des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1007 und des ersten Luft-Öl-Wärmetauschers 2020 umzuleiten. Alternativ kann das zweite Ventil 2016' betriebsfähig sein, um einen variablen Teil des Ölstroms zu jedem des primären Kraftstoff Öl-Wärmetauschers 1007 und des ersten Luft-Öl-Wärmetauschers 2020 umzuleiten.In various examples, any suitable portion of the oil flow may be diverted between the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the first air-oil heat exchanger 2020. In such examples, the second valve 2016' may be operable to divert a fixed portion of the oil flow to each of the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the first air-oil heat exchanger 2020. Alternatively, the second valve 2016' may be operable to divert a variable portion of the oil flow to each of the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the first air-oil heat exchanger 2020.

Nach Durchströmen der Wärmetauscher wird der Ölstrom dann zu dem Leistungsgetriebe 30 und anderen Triebwerkskomponenten 33 (im Allgemeinen einschließlich eines AGB) und dann zum zweiten Sumpf 2008' gefördert. Die zweite Spülpumpe 2010' pumpt dann das Öl von dem zweiten Pumpensumpf 2008' zum Öltank 2002' des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000' zur Wiederverwendung.After passing through the heat exchangers, the oil stream is then delivered to the power transmission 30 and other engine components 33 (generally including an AGB) and then to the second sump 2008'. The second scavenge pump 2010' then pumps the oil from the second pump sump 2008' to the oil tank 2002' of the second closed oil-to-oil system 2000' for reuse.

20 veranschaulicht eine komplexere Implementierung des zweiten geschlossenen Öl-Öl-Systems 2000', wobei das Öl, das zum Kühlen des Hauptgetriebes 30 verwendet wird, so gesteuert wird, dass es spezifisch unterschiedliche Getriebekomponenten abzielt. 20 illustrates a more complex implementation of the second closed oil-to-oil system 2000', wherein the oil used to cool the main transmission 30 is controlled to specifically target different transmission components.

Insbesondere umfasst das Getriebe Zahnräder 28, 32,38 und auch Zapfenlager 44, die einem oder mehreren der Zahnräder zugeordnet sind.In particular, the transmission comprises gears 28, 32,38 and also journal bearings 44 which are associated with one or more of the gears.

Das zirkulierende Schmier- (und/oder Kühl-) System 2000a` der vorliegend beschriebenen Beispiele ist angeordnet, um dem Zapfenlager 44 kühleres Öl als an den Zahnrädern 32 bereitzustellen.The circulating lubrication (and/or cooling) system 2000a` of the examples described herein is arranged to provide cooler oil to the journal bearing 44 than to the gears 32.

In der gezeigten Implementierung pumpt die Speisepumpe 2004' Öl aus dem Hauptöltank 2002' in zwei verschiedenen Richtungen, wobei ein Teil des Öls durch die vorstehend beschriebene parallele Anordnung von Wärmetauschern 2020,1007 und der Rest stattdessen über ein Bypassrohr 2005 verläuft, sodass die Wärmetauscher 2020,1007 fehlen (es versteht sich, dass in dieser Wärmeaustauschanordnung ein oder mehrere zusätzliche oder alternative nicht gezeigte Wärmetauscher vorhanden sein können, zum Beispiel ein IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005 wie vorstehend beschrieben). Das durch das Bypassrohr 2005 hindurchtretende Öl ist daher heißer als das Öl, das durch die parallele Wärmetauschanordnung 2020,1007 strömt, da es nicht die Möglichkeit hatte, Wärme an den Kraftstoff und/oder Luft zu verlieren. Ein Ventil 2005a kann bereitgestellt werden, um den Bypassstrom in einigen Implementierungen direkt zu steuern. Das Ventil 2005a kann gemeinsam mit dem Ventil 2016' aktiv gesteuert werden, das betreibbar ist, um den Ölstrom zwischen dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 und dem ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 zu teilen basierend auf Steuerregeln und der Ausgabe von einem oder mehreren Temperatursensoren. Alternativ kann das Ventil 2005a ein passives Ventil (z. B. ein Thermostatventil) sein. In anderen Implementierungen kann kein separates Ventil 2005a bereitgestellt werden, und stattdessen kann das Ventil 2016' ein komplexeres Ventil sein, das den Ölstrom zwischen den Wärmetauschern 1007,2020 und dem Bypass 2005 teilt. Zum Beispiel kann ein einzelnes Ventil, das die Aufteilung zwischen den drei Routen (zwei parallele Wärmetauscher und eine Bypass-Strecke) steuert, einen anderen festen Prozentsatz der Öffnung eines Anschlusses aufweisen, der es dem Ölstrom ermöglicht, durch das Bypassrohr 2005 zu strömen, wenn es jeweils zwischen dem ersten Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 und dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 geteilt wird. Die zwei separat steuerbaren Ventile 2005a, 2016' können jedoch mehr Flexibilität bereitstellen.In the implementation shown, the feed pump 2004' pumps oil from the main oil tank 2002' in two different directions, with some of the oil passing through the parallel arrangement of heat exchangers 2020,1007 described above and the remainder instead passing through a bypass pipe 2005, thus eliminating the heat exchangers 2020,1007 (it will be understood that one or more additional or alternative heat exchangers not shown may be present in this heat exchange arrangement, for example an IDG fuel-oil heat exchanger 1005 as described above). The oil passing through the bypass pipe 2005 is therefore hotter than the oil flowing through the parallel heat exchange arrangement 2020,1007, as it has not had the opportunity to lose heat to the fuel and/or air. A valve 2005a may be provided to directly control the bypass flow in some implementations. The valve 2005a may be actively controlled in conjunction with the valve 2016', which is operable to divide the oil flow between the primary fuel-oil heat exchanger 1007 and the first air-oil heat exchanger 2020 based on control rules and the output from one or more temperature sensors. Alternatively, the valve 2005a may be a passive valve (e.g., a thermostatic valve). In other implementations, no separate valve 2005a may be provided, and instead the valve 2016' may be a more complex valve that divides the oil flow between the heat exchangers 1007,2020 and the bypass 2005. For example, a single valve controlling the split between the three routes (two parallel heat exchangers and a bypass route) may have a different fixed percentage of opening of a port that allows the oil flow to flow through the bypass tube 2005 when split between the first air-oil heat exchanger 2020 and the primary fuel-oil heat exchanger 1007, respectively. However, the two separately controllable valves 2005a, 2016' may provide more flexibility.

Ein Ventil 2005a, das betriebsfähig ist, um den Anteil des entlang des Bypassrohrs 2005 gerichteten Kraftstoffstroms gegenüber dem Anteil des Kraftstoffs, der in den einen oder die mehreren Wärmetauscher 1007.2020 verläuft, zu variieren, kann daher in verschiedenen Implementierungen bereitgestellt werden, um die Kühlung zu steuern. In einigen Implementierungen kann zusätzlich ein Einwegventil bereitgestellt werden, bei dem das Bypassrohr den Ölstrom zu den Zahnrädern 28,32, 38 wieder verbindet, um einen Rückstrom zu verhindern. Da der Bypassstrom im Allgemeinen einen höheren Druck als der Strom, der durch die Wärmetauscher 2020,1007 passiert ist, aufweisen kann, kann das Einwegventil dazu dienen, zu verhindern, dass der überbrückende Strom in der falschen Richtung entlang der Rohre bewegt und versehentlich die Zapfenlager 44 erreicht.A valve 2005a operable to vary the proportion of fuel flow directed along the bypass tube 2005 versus the proportion of fuel passing into the one or more heat exchangers 1007,2020 may therefore be provided in various implementations to control cooling. In some implementations, a one-way valve may additionally be provided where the bypass tube reconnects the oil flow to the gears 28,32,38 to prevent backflow. Since the bypass flow may generally be at a higher pressure than the flow that passed through the heat exchangers 2020,1007, the one-way valve may serve to prevent the bypassing flow from traveling in the wrong direction along the tubes and inadvertently reaching the journal bearings 44.

Das Umwälzschmiersystem 2000a'' ähnelt im Allgemeinen dem in 15 gezeigten zweiten geschlossenen Kreislaufsystem 2000' umfasst aber zusätzlich eine Hohlradfängerpumpe 38a, die angeordnet ist, um das verwendete Öl von dem Hohlrad 38 des Getriebes 30 abzupumpen, und ein zweiter (Hilfs-) Öltank 2008b', der angeordnet ist, um das von dem Hohlrad 38 erhaltene Öl durch die HohlradfängerPumpe 38a aufzunehmen. Das Öl aus dem zweiten (Hilfs-) Öltank 2008b' wird zugeführt, um in die Zapfenlager 44 direkt unter Umgehung der Wärmetauscher 1005,1007 und des Haupttanks 2002' einzutreten. Der zweite Öltank 2008b' ist daher nur zum Zuführen von Öl zu den Zapfenlagern angeordnet.The 2000a'' recirculating lubrication system is generally similar to that in 15 However, the second closed circuit system 2000' shown additionally comprises a ring gear catcher pump 38a arranged to pump the used oil from the ring gear 38 of the transmission 30, and a second (auxiliary) oil tank 2008b' arranged to receive the oil received from the ring gear 38 through the ring gear catcher pump 38a. The oil from the second (auxiliary) oil tank 2008b' is supplied to enter the journal bearings 44 directly, bypassing the heat exchangers 1005,1007 and the main tank 2002'. The second oil tank 2008b' is therefore arranged only to supply oil to the journal bearings.

Der Sumpf 2008a'' sammelt Öl aus den anderen Komponenten des Getriebes 30 und wirkt als der Sumpf 2008' des in 15 gezeigten Beispiels. Von diesem Pumpensumpf 2008a' wird ein Teil des Öls in den Hauptöltank 2002' zurückgeführt, aber der Rest des Öls wird in der gezeigten Implementierung direkt, unter Umgehung der Wärmetauscher 1005,1007 und des Haupttanks 2002', in die Zapfenlager 44 geleitet. Eine dedizierte Pumpe 2011' kann bereitgestellt werden, um Öl von dem Pumpensumpf 2008a'' zu den Zapfenlagern 44 zu pumpen. In alternativen Implementierungen kann die Pumpe 38a unterschiedlich angeordnet sein und kann von dem Hohlrad 38 und/oder von dem Pumpensumpf 2008a gespeist werden, sodass Öl sowohl von dem Hohlrad 38 als auch von dem Pumpensumpf 2008a zu den Zapfenlagern 44 zurückkehrt.The sump 2008a'' collects oil from the other components of the transmission 30 and acts as the sump 2008' of the 15 example shown. From this pump sump 2008a', a portion of the oil is returned to the main oil tank 2002', but the remainder of the oil is directed directly to the journal bearings 44 in the implementation shown, bypassing the heat exchangers 1005,1007 and the main tank 2002'. A dedicated pump 2011' may be provided to pump oil from the pump sump 2008a'' to the journal bearings 44. In alternative implementations, the pump 38a may be arranged differently and may be fed from the ring gear 38 and/or from the pump sump 2008a, such that oil returns to the journal bearings 44 from both the ring gear 38 and the pump sump 2008a.

In noch anderen Implementierungen kann das gesamte Öl in dem Pumpensumpf 2008' in den Haupttank 2002' zurückgeführt werden.In still other implementations, all of the oil in the pump sump 2008' may be returned to the main tank 2002'.

Der Haupttank 2002' und auch der Pumpensumpf 2008a (indirekt über seine Verbindung zum Haupttank 2002) liefert daher Öl sowohl den Getriebegetrieberädern 28,32, 38 als auch den Getriebezapfenlagern 44, während der Hilfs'tank 2008b nur Öl der Getriebezapfenlagerung 44 zuführt.The main tank 2002' and also the pump sump 2008a (indirectly via its connection to the main tank 2002) therefore supplies oil to both the gearbox gear wheels 28,32, 38 as well as the gear journal bearings 44, while the auxiliary tank 2008b only supplies oil to the gear journal bearing 44.

Das gesamte ungekühlte Öl aus dem Haupttank 2002'- d. h. das Öl, das das Bypassrohr 2005 passiert, statt durch die Wärmetauschanordnung zu strömen, und daher wärmer ist, wird an die Zahnräder 28,32, 38 zugeführt, gemischt mit einem Prozentsatz des gekühlten Öls. Der Prozentsatz des gekühlten Öls, das an die Zahnräder 28,32, 38 zugeführt wird, kann steuerbar sein, optional automatisch basierend auf einer Temperaturrückkopplungsschleife unter Verwendung von Sensordaten von einem oder mehreren Temperatursensoren. Es können ein oder mehrere zusätzliche Ventile und/oder Pumpen bereitgestellt werden, um diese Steuerung zu erleichtern. Im Allgemeinen geht keines des ungekühlten Öl aus dem Haupttank 2002' zu den Leistungsgetriebezapfenlagern 44 in den beschriebenen Implementierungen, zumindest nicht unter Reisebedingungen. Stattdessen wird ein Prozentsatz des gekühlten Öls zusammen mit etwas Öl aus dem Pumpensumpf 2008a'' und einigem aus dem Hilfsöltank 2008b' in der gezeigten Implementierung an die Zapfenlager 44 zugeführt. In alternativen Implementierungen wird möglicherweise nur gekühltes Öl aus den parallelen Wärmetauschanordnungen an die Zapfenlager 44 zugeführt, und das gesamte Öl aus dem Pumpensumpf 2008a'' und aus dem Hilfsöltank 2008b' kann in den Haupttank zurückgeführt werden, anstatt um das Getriebe 30 zu rezirkulieren.All of the uncooled oil from the main tank 2002' - i.e., the oil that passes through the bypass tube 2005 rather than passing through the heat exchange assembly and is therefore warmer - is supplied to the gears 28,32,38 mixed with a percentage of the cooled oil. The percentage of cooled oil supplied to the gears 28,32,38 may be controllable, optionally automatically based on a temperature feedback loop using sensor data from one or more temperature sensors. One or more additional valves and/or pumps may be provided to facilitate this control. Generally, none of the uncooled oil from the main tank 2002' goes to the power transmission journal bearings 44 in the described implementations, at least not under cruising conditions. Instead, a percentage of the cooled oil is supplied to the journal bearings 44 along with some oil from the pump sump 2008a'' and some from the auxiliary oil tank 2008b' in the implementation shown. In alternative implementations, only cooled oil from the parallel heat exchange assemblies may be supplied to the journal bearings 44 and all of the oil from the pump sump 2008a'' and from the auxiliary oil tank 2008b' may be returned to the main tank rather than recirculating around the transmission 30.

Die zweite geschlossene Schleife 2000a` ist daher angeordnet, um den Zapfenlagern 44 kühleres Öl als an den Zahnrädern 28,32, 38 bereitzustellen. Dies kann eine effizientere Kühlung insgesamt ermöglichen, indem eine geringere Menge Öl auf die niedrigste gewünschte Temperatur abgekühlt wird und wärmeres Öl verwendet wird, das für den beabsichtigten Zweck/die beabsichtigte (n) Komponente (n) ausreicht, wie vorstehend erörtert.The second closed loop 2000a` is therefore arranged to provide cooler oil to the journal bearings 44 than to the gears 28,32,38. This may allow for more efficient cooling overall by cooling a smaller amount of oil to the lowest desired temperature and using warmer oil sufficient for the intended purpose/component(s), as discussed above.

In verschiedenen Implementierungen können zusätzliche Merkmale und Verzweigungen in dem Ölsystem vorhanden sein. Zum Beispiel kann das Ölzufuhrrohr 2007 an die Zahnräder 28,32, 38 des Hauptleistungsgetriebes 30 sich verzweigen und Öl an ein Hilfsgetriebe (AGB) und/oder an ein oder mehrere Wellenlager 33 zuführen. Ein zusätzlicher Hilfsöltank oder Pumpensumpf 2008c kann Öl sammeln, das diese Triebwerkskomponenten verlässt, und eine zusätzliche Pumpe 2012, die eine Abfangpumpe sein kann, kann das verwendete Öl zurück zum Hauptöltank 2002' zuführen. Zusätzlich oder alternativ kann ein Teil des Öls aus dem Haupttank 2002' - optional des ungekühlten Öls, bevor es die Wärmetauschanordnung oder das Bypassrohr 2005 erreicht - abgenommen werden, um eine oder mehrere andere Triebwerkskomponenten zu kühlen - z. B. eine Schwingungsdämpfungsvorrichtung für eine Welle. In solchen Implementierungen kann die Hilfsgetriebekühlung, die Wellenlagerkühlung und/oder die Kühlung der Schwingungsdämpfungsvorrichtung die heißesten Öltemperaturen erreichen - zum Beispiel kann die Öltemperatur beim Verlassen der Hilfsgetriebekühlung und/oder der Schwingungsdämpfungsvorrichtung etwa 180 °C oder mehr betragen, während Öl, das das Leistungsgetriebe 30 verlässt, bei etwa 130 °C liegen kann.In various implementations, additional features and branches may be present in the oil system. For example, the oil supply pipe 2007 to the gears 28,32,38 of the main power transmission 30 may branch and supply oil to an auxiliary gearbox (AGB) and/or to one or more shaft bearings 33. An additional auxiliary oil tank or sump 2008c may collect oil leaving these engine components, and an additional pump 2012, which may be an interceptor pump, may return the used oil to the main oil tank 2002'. Additionally or alternatively, a portion of the oil from the main tank 2002' - optionally the uncooled oil before it reaches the heat exchange assembly or bypass pipe 2005 - may be taken to cool one or more other engine components - e.g., a vibration dampening device for a shaft. In such implementations, the auxiliary transmission cooling, shaft bearing cooling, and/or vibration dampening device cooling may reach the hottest oil temperatures - for example, the oil temperature exiting the auxiliary transmission cooling and/or vibration dampening device may be about 180°C or more, while oil exiting the power transmission 30 may be about 130°C.

Nach dem Mischen im Haupttank 2002' kann das ungekühlte Öl aus dem Haupttank 2002' eine Temperatur von etwa 140 °C aufweisen. Als solches kann Öl, das das Hauptgetriebe 30 verlässt oder um das Hauptgetriebe 30 zurückgeführt wird, ohne zum Haupttank 2002' zurückzukehren, kühler sein (z. B. um etwa 10 °C) als Öl, das den Haupttank 2002' verlässt. Das durch die Wärmetauscher strömende Öl kann einen Temperaturabfall auf etwa 80 °C aufweisen.After mixing in the main tank 2002', the uncooled oil from the main tank 2002' may have a temperature of about 140°C. As such, oil exiting the main transmission 30 or being recirculated around the main transmission 30 without returning to the main tank 2002' may be cooler (e.g., by about 10°C) than oil exiting the main tank 2002'. The oil flowing through the heat exchangers may have a temperature drop to about 80°C.

Um Öl zu den Getriebezapfenlagern 44 zuzuführen, kann ein Teil dieses gekühlten Öls mit dem ungekühlten Öl aus dem Sumpf 2008a'und/oder dem Hilfstank 2008b' gemischt werden, um Öl mit einer Temperatur von etwa 100 °C zu den Zapfenlagern 44 bereitzustellen.To supply oil to the transmission journal bearings 44, a portion of this cooled oil may be mixed with the uncooled oil from the sump 2008a' and/or the auxiliary tank 2008b' to provide oil at a temperature of approximately 100°C to the journal bearings 44.

Um Öl zu den Zahnrädern 28,32, 38 zuzuführen, kann der Rest dieses gekühlten Öls mit dem ungekühlten Öl aus dem Haupttank 2002' gemischt werden, um Öl mit einer Temperatur von etwa 120 °C auf den Rädern bereitzustellen.To supply oil to the gears 28,32,38, the remainder of this cooled oil may be mixed with the uncooled oil from the main tank 2002' to provide oil at a temperature of about 120°C to the gears.

Es versteht sich, dass diese Temperaturen nur als beispielhafte Werte im Reisebetrieb bereitgestellt werden und zwischen Implementierungen variieren können.It is understood that these temperatures are provided only as example values in travel operation and may vary between implementations.

In einigen Implementierungen kann das heißeste Öl (z. B. aus den Triebwerkskomponenten 33 einschließlich des AGB) direkt an einen Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 zugeführt werden, anstatt mit kühlerem Öl im Haupttank 2002' gemischt zu werden, um einen Temperaturanstieg des Kraftstoffs zu erhöhen.In some implementations, the hottest oil (e.g., from the engine components 33 including the AGB) may be fed directly to a fuel-oil heat exchanger 1007 rather than being mixed with cooler oil in the main tank 2002' to increase a temperature rise of the fuel.

Das Ölsystem kann ferner ein oder mehrere Ventile umfassen, die angeordnet sind, um das Mischen von Ölströmen zu steuern - zum Beispiel kann ein Journal Shut-Off-Ventil (JSOV) und ein Variable Oil Recirculation Valve (VORV) bereitgestellt werden, um den Ölstrom zu den Zapfenlagern 44 zu steuern. Das JSOV kann ein passives Ventil basierend auf Öldruck sein - wenn der Öldruck niedrig ist, kann das Ventil automatisch eine geschlossene Kreislaufschaltung erzeugen, die Öl aus dem Leistungsgetriebe (PGB) Sumpf 2008a` zurück in die PGB-Zapfenlager 44 einspeist. Der VORV kann die Anteile von Öl aus dem Pumpensumpf 2008a', dem Hilfstank 2008b' und dem Wärmetauschsystem 2020,1007 in dem Öl steuern, das an die PGB-Zapfenlager 44 zugeführt wird, beispielsweise basierend auf einer Rückkopplung von einem oder mehreren Temperatursensoren.The oil system may further include one or more valves arranged to control the mixing of oil flows - for example, a Journal Shut-Off Valve (JSOV) and a Variable Oil Recirculation Valve (VORV) may be provided to control the oil flow to the journal bearings 44. The JSOV may be a passive valve based on oil pressure - when the oil pressure is low, the valve may automatically create a closed loop circuit that feeds oil from the power transmission (PGB) sump 2008a` back to the PGB journal bearings 44. The VORV may control the proportions of oil from the pump sump 2008a', the auxiliary tank 2008b' and the heat exchange system 2020,1007 in the oil supplied to the PGB journal bearings 44, for example based on feedback from one or more temperature sensors.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Verwendung von Kraftstoffen, die sich von den herkömmlichen Kerosin-basierten Strahlkraftstoffen unterscheiden, wie beispielsweise nachhaltige Flugzeugkraftstoffe, können es ermöglichen, mehr Wärme aus dem Öl in den Kraftstoff pro Volumeneinheit des Kraftstoffs durch das Wärmetauschsystem zu übertragen. Höhere Kraftstofftemperaturen beim Eintritt in die Brennkammer können eine verbesserte Kraftstoffverbrennungseffizienz und/oder eine verbesserte Ölkühlung ermöglichen, wie vorstehend beschrieben.The inventors have recognized that the use of fuels other than conventional kerosene-based jet fuels, such as sustainable aviation fuels, may allow more heat to be transferred from the oil into the fuel per unit volume of fuel through the heat exchange system. Higher fuel temperatures upon entering the combustion chamber may enable improved fuel combustion efficiency and/or improved oil cooling, as described above.

18 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 18000 des Betriebs eines Getriebegasturbinentriebwerks 10 mit einem Getriebe 30, das Zahnräder 28,32, 38 und Zapfenlager 44 umfasst. Das Verfahren 18000 umfasst die Schritte:

  • Schritt 18100: Steuern des Wärmetauschsystems, um 200 - 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl unter Reisebedingungen zu übertragen.
18 illustrates an exemplary method 18000 of operating a geared gas turbine engine 10 having a transmission 30 including gears 28, 32, 38 and journal bearings 44. The method 18000 includes the steps of:
  • Step 18100: Control the heat exchange system to transfer 200 - 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil under cruise conditions.

Diese Wärmeübertragung von dem Öl auf den Kraftstoff kann verwendet werden, um die Öltemperatur am Eintritt in das Getriebe zu steuern.This heat transfer from the oil to the fuel can be used to control the oil temperature entering the transmission.

Das Steuern des Wärmetauschsystem kann das Steuern des Ölstromes und/oder des Kraftstoffstroms durch die Haupt- und IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005,1007 umfassen, zum Beispiel unter Verwendung eines oder mehrerer Bypassleitungen oder Umwälzschleifen 6010,6011, wie vorstehend beschrieben.Controlling the heat exchange system may include controlling the oil flow and/or fuel flow through the main and IDG fuel-oil heat exchangers 1005,1007, for example using one or more bypass lines or recirculation loops 6010,6011 as described above.

In verschiedenen Implementierungen, wie vorstehend erörtert, kann das Steuern 18100 des Wärmetauschsystems das Steuern des Kraftstoffstroms durch die Haupt- und IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005,1007 umfassen.In various implementations, as discussed above, controlling 18100 the heat exchange system may include controlling the flow of fuel through the main and IDG fuel-oil heat exchangers 1005,1007.

Der Kraftstoffstrom kann unter Verwendung eines Umwälzventils 6010 gesteuert werden, wo vorhanden. Eine aktiv gesteuerte Kraftstoffmenge, die den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 verlässt, kann in den Einlass des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers 1007 zurückgeführt werden, anstatt direkt in die Brennkammer 16 zu fließen. Diese Umwälzung kann auch Kraftstoff, der bereits die Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 passiert hat, in eine der Triebwerkskraftstoffpumpe 1003 vorgelagerten Position, abhängig vom Ort der Umwälzschleife, aufnehmen.The fuel flow may be controlled using a recirculation valve 6010 where provided. An actively controlled amount of fuel exiting the primary fuel-oil heat exchanger 1007 may be recirculated into the inlet of the primary fuel-oil heat exchanger 1007 rather than flowing directly into the combustion chamber 16. This recirculation may also pick up fuel that has already passed through the engine fuel pump 1003 to a position upstream of the engine fuel pump 1003, depending on the location of the recirculation loop.

Alternativ oder zusätzlich kann der Kraftstoffstrom durch Verwenden eines oder mehrerer Bypassrohre gesteuert werden, die angeordnet sind, um zu ermöglichen, dass ein Anteil des Kraftstoffs entweder durch einen oder beide Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher strömt.Alternatively or additionally, the fuel flow may be controlled by using one or more bypass pipes arranged to allow a portion of the fuel to flow through either one or both fuel-oil heat exchangers.

Die Drehzahl der Pumpe 1003 kann auch eingestellt werden, um entweder die Kraftstoffdurchflussrate zu beschleunigen (sodass die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit durch die Wärmetauscher oder die Kraftstoffströmungsrate reduziert wird (sodass die Wärmeübertragung pro Volumeneinheit durch die Wärmetauscher erhöht wird).The speed of pump 1003 can also be adjusted to either increase the fuel flow rate (so that the heat transfer per unit volume through the heat exchangers is reduced) or decrease the fuel flow rate (so that the heat transfer per unit volume through the heat exchangers is increased).

Das Steuern 18100 des Wärmetauschsystems kann das Steuern des Ölstromes durch die Haupt- und/oder IDG-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1005,1007 und/oder durch einen oder mehrere andere Wärmetauscher - z. B. einen Öl-Öl-Wärmetauscher 2030 zwischen separaten geschlossenen Öl-Öl-Systemen, in Triebwerksarchitekturen mit mehreren geschlossenen Öl-Öl-Systemen oder einem Luft-Öl-Wärmetauscher 2020 umfassen.Controlling 18100 the heat exchange system may include controlling the flow of oil through the main and/or IDG fuel-oil heat exchangers 1005,1007 and/or through one or more other heat exchangers - e.g., an oil-oil heat exchanger 2030 between separate closed oil-oil systems, in engine architectures with multiple closed oil-oil systems, or an air-oil heat exchanger 2020.

Zusätzlich oder alternativ kann der Ölstrom, wie für den Kraftstoffstrom, unter Verwendung eines oder mehrerer Bypass-Rohre gesteuert werden, wo vorhanden, damit Öl einen oder mehrere Wärmetauscher 1005,1007 umgeht, anstatt hindurch zu fließen. Das Öl kann auch in einigen Implementierungen zurückgeführt werden und/oder die Ölströmungsrate kann durch Steuern einer oder mehrerer Ölpumpen eingestellt werden.Additionally or alternatively, as for fuel flow, oil flow may be controlled using one or more bypass pipes, where provided, to allow oil to bypass one or more heat exchangers 1005,1007 rather than flowing through them. The oil may also be recirculated in some implementations and/or the oil flow rate may be adjusted by controlling one or more oil pumps.

Das Wärmetauschsystem kann eine Steuerung umfassen, die angeordnet ist, um diese Steuerung zu implementieren. Die Steuerung kann Eingaben von einem oder mehreren Temperatursensoren empfangen und kann ein oder mehrere Ventile und/oder die Pumpe 1003 basierend auf den empfangenen Daten steuern. Das Wärmetauschsystem kann zusätzlich zu den explizit gezeigten und beschriebenen, einen oder mehrere Ventile, Pumpen und/oder Umwälz- oder Bypassleitungen umfassen, um diese Steuerung zu erleichtern.The heat exchange system may include a controller arranged to implement this control. The controller may receive inputs from one or more temperature sensors and may control one or more valves and/or the pump 1003 based on the data received. The heat exchange system may include one or more valves, pumps, and/or recirculation or bypass lines, in addition to those explicitly shown and described, to facilitate this control.

Die aktive Steuerung von Kraftstoff und/oder Öldurchflussraten kann basierend auf einem oder mehreren Parametern durchgeführt werden, wie:

  • • Kernwellendrehzahl und Triebwerksschubanforderung;
  • • Aktuelle Kraftstofftemperatur und/oder Öltemperatur an einem oder mehreren Positionen;
  • • Kraftstoffkheizwert;
  • • Kraftstoffviskosität;
  • • Kraftstoffdurchflussrate an die Brennkammer (allgemein als WFE-Gewicht des Hauptmotors-Kraftstoffstroms bezeichnet);
  • • Fan-Drehzahl; und
  • • Haupt-/Triebwerk-Kraftstoffpumpendrehzahl oder Drehzahloptionen.
Active control of fuel and/or oil flow rates can be performed based on one or more parameters, such as:
  • • Core shaft speed and engine thrust requirement;
  • • Current fuel temperature and/or oil temperature at one or more locations;
  • • Fuel calorific value;
  • • Fuel viscosity;
  • • Fuel flow rate to the combustion chamber (commonly referred to as WFE – weight of main engine fuel flow);
  • • Fan speed; and
  • • Main/engine fuel pump speed or speed options.

In alternativen Beispielen kann die Steuerung der Kraftstoffmenge, die den zu rezirkulierenden Haupt-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher 1007 verlässt, nicht ein aktiver Verfahrensschritt sein - stattdessen kann ein spezifischer, fester Anteil des Kraftstoffs rezirkuliert werden. Alternativ kann kein Kraftstoff zurückgeführt werden, und in einigen Implementierungen kann keine Umwälzstrecke verfügbar sein.In alternative examples, controlling the amount of fuel leaving the main fuel-oil heat exchanger 1007 to be recirculated may not be an active process step - instead, a specific, fixed proportion of the fuel may be recirculated. Alternatively, no fuel may be recirculated, and in some implementations, no recirculation path may be available.

Schritt 18200: Zuführen von kühlerem Öl an die Zapfenlager 44 des Getriebes 30 als an die Zahnräder 28,32, 38.Step 18200: Supply cooler oil to the journal bearings 44 of the gearbox 30 than to the gears 28,32, 38.

Das Schmier- (und/oder Kühl-) System 2000a'' umfasst einen ersten Öltank 2002, der zum Zuführen von Öl zu den Getrieberädern und Zapfenlagern angeordnet ist, und einen zweiten Öltank 2008b', der nur zum Zuführen von Öl zu den Zapfenlagern angeordnet ist, sodass unterschiedliche Ölströme und eine individuelle Öltemperatursteuerung ermöglicht werden. Das Schmiersystem 2000a'' kann auch ein Bypassrohr 2005 umfassen, das es einem Teil des Öls aus dem Haupttank 2002' ermöglicht, einen oder mehrere Wärmetauscher zu umgehen - dieses ungekühlte Öl kann den Zahnrädern 28,32, 38 des Leistungsgetriebes 30 zugeführt werden, aber nicht an die Zapfenlager 44 des Leistungsgetriebes 30, sodass die Öltemperatur von Öl, das den Zahnrädern bereitgestellt wird, im Vergleich zu den an den Zapfenlagern bereitgestellten Öl erneut erhöht wird.The lubrication (and/or cooling) system 2000a'' includes a first oil tank 2002 arranged to supply oil to the gears and journal bearings and a second oil tank 2008b' arranged to supply oil only to the journal bearings, thus allowing for different oil flows and individual oil temperature control. The lubrication system 2000a'' may also include a bypass pipe 2005 that allows a portion of the oil from the main tank 2002' to bypass one or more heat exchangers - this uncooled oil may be supplied to the gears 28,32,38 of the power transmission 30, but not to the journal bearings 44 of the power transmission 30, so that the oil temperature of oil provided to the gears is again increased compared to the oil provided to the journal bearings.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Implementierungen beschränkt ist und dass verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hierin beschriebenen Konzepten abzuweichen. Außer im Falle des gegenseitigen Ausschlusses kann jedes der Merkmale getrennt oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, und die Offenbarung erstreckt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen von einem oder mehreren hierin beschriebenen Merkmalen und schließt diese ein.It is to be understood that the invention is not limited to the implementations described above and that various modifications and improvements may be made without departing from the concepts described herein. Except in the case of mutual exclusion, each of the features may be used separately or in combination with any other features, and the disclosure extends to and includes all combinations and sub-combinations of one or more features described herein.

Claims (15)

Verfahren (11000) zum Betreiben eines Gasturbinentriebwerks (10), wobei das Gasturbinentriebwerk (10) umfasst: einen Triebwerkskern (11), umfassend eine Brennkammer (16), die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine (19), wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln (19') umfasst; einen Verdichter (14), der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln (19') verwendet zu werden; und einen Induktor (1901), der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln (19') zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen (1903) umfasst, und ein Modulationsventil (1902), das angeordnet ist, um einen Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu ermöglichen oder zu blockieren; und ein Kraftstoffverwaltungssystem (1500), das angeordnet ist, um der Brennkammer (16) den Kraftstoff bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst: zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006), durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die KraftstoffÖl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) umfassen; wobei das Verfahren (11000) umfasst: Verwenden (11100) des Modulationsventils (1902), um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und Steuern (11200) des Kraftstoffverwaltungssystems (1500), um zwischen 200 und 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff aus dem Öl im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) unter Reisebedingungen zu übertragen.A method (11000) of operating a gas turbine engine (10), the gas turbine engine (10) comprising: an engine core (11) comprising a combustion chamber (16) arranged to combust a fuel; a turbine (19), the turbine comprising a plurality of turbine blades (19'); a compressor (14) arranged to be used as a cooling air source for the turbine blades (19'); and an inductor (1901) arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades (19') and comprising a plurality of airflow passages (1903) and a modulation valve (1902) arranged to allow or block cooling air flow into a subset of the passages; and a fuel management system (1500) arranged to provide the fuel to the combustion chamber (16), the fuel management system comprising: two fuel-oil heat exchangers (1004,1006) through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006); the method (11000) comprising: using (11100) the modulation valve (1902) to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and controlling (11200) the fuel management system (1500) to transfer between 200 and 600 kJ/m 3 of heat to the fuel from the oil in the primary fuel-oil heat exchanger (1004) under cruise conditions. Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Übertragen von 300 - 500 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) unter Reisebedingungen umfasst.Procedure (11000) according to Claim 1 , the method comprising transferring 300 - 500 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger (1004) under cruising conditions. Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) ein Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher ist.Procedure (11000) according to Claim 1 wherein the secondary fuel-oil heat exchanger (1006) is a servo fuel-oil heat exchanger. Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei zwischen 10 % und 30 % des Kraftstoffs dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) zugeführt wird.Procedure (11000) according to Claim 1 , wherein between 10% and 30% of the fuel is fed to the secondary fuel-oil heat exchanger (1006). Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei für Kraftstoff, der beide Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006) passiert, ein Verhältnis der Wärmeübertragung von dem Öl zu dem Kraftstoff für den primären (1004) und sekundären (1006) Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher zwischen 70:30 und 90:10 liegt.Procedure (11000) according to Claim 1 , wherein for fuel passing through both fuel-oil heat exchangers (1004,1006), a ratio of heat transfer from the oil to the fuel for the primary (1004) and secondary (1006) fuel-oil heat exchangers is between 70:30 and 90:10. Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei für Kraftstoff, der beide Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006) passiert, ein Verhältnis der Wärmeübertragung von dem Öl zu dem Kraftstoff für den primären (1004) und sekundären (1006) Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher etwa 80:20 beträgt.Procedure (11000) according to Claim 1 , wherein for fuel passing through both fuel-oil heat exchangers (1004,1006), a ratio of heat transfer from the oil to the fuel for the primary (1004) and secondary (1006) fuel-oil heat exchangers is approximately 80:20. Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1006) durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) strömt, während das Öl vor dem Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1004) durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) strömt.Procedure (11000) according to Claim 1 , wherein the fuel flows through the primary fuel-oil heat exchanger (1004) before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger (1006), while the oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger (1006) before flowing through the primary fuel-oil heat exchanger (1004). Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei: das Kraftstoffverwaltungssystem (1500) ferner umfasst: ein Umwälzventil (6010), das stromabwärts des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1004) und zwischen dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher und der Brennkammer (16) angeordnet ist, wobei das Umwälzventil (6010) angeordnet ist, um eine kontrollierte Menge an Kraftstoff zu ermöglichen, die den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) passiert hat, der an den Einlass (1004a) des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers zurückgeführt werden soll; und wobei der Kraftstoffstrom durch den Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006) zumindest teilweise durch Steuern der Kraftstoffmenge gesteuert wird, die an den Einlass des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1004) zurückzuführen ist.Procedure (11000) according to Claim 1 wherein: the fuel management system (1500) further comprises: a recirculation valve (6010) disposed downstream of the primary fuel-oil heat exchanger (1004) and between the primary fuel-oil heat exchanger and the combustion chamber (16), the recirculation valve (6010) disposed to allow a controlled amount of fuel that has passed through the primary fuel-oil heat exchanger (1004) to be returned to the inlet (1004a) of the primary fuel-oil heat exchanger; and wherein the flow of fuel through the fuel-oil heat exchanger (1004,1006) is controlled at least in part by controlling the amount of fuel to be returned to the inlet of the primary fuel-oil heat exchanger (1004). Verfahren (11000) nach Anspruch 1, wobei Kraftstoff, der den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) passiert, nicht an die Brennkammer (16) bereitgestellt wird, sodass alle Wärme, die von dem Öl zum Kraftstoff übertragen wird, der die Brennkammer (16) erreicht, in dem primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) übertragen wird.Procedure (11000) according to Claim 1 wherein fuel passing through the secondary fuel-oil heat exchanger (1006) is not provided to the combustion chamber (16) so that all heat transferred from the oil to the fuel reaching the combustion chamber (16) is transferred in the primary fuel-oil heat exchanger (1004). Gasturbinentriebwerk (10) für ein Flugzeug (1), wobei das Gasturbinentriebwerk (10) umfasst: einen Triebwerkskern (11), umfassend eine Brennkammer (16), die angeordnet ist, um einen Kraftstoff zu verbrennen; eine Turbine (19), wobei die Turbine eine Vielzahl von Turbinenschaufeln (19') umfasst; einen Verdichter (14), der angeordnet ist, um als eine Kühlluftquelle für die Turbinenschaufeln (19') verwendet zu werden; und einen Induktor (1901), der angeordnet ist, um die Kühlluft auf die Turbinenschaufeln (19') zu beschleunigen und zu richten und eine Vielzahl von Luftstromdurchgängen (1903) und ein Modulationsventil (1902) umfasst, die angeordnet sind, um einen Kühlluftstrom in eine Teilmenge der Durchgänge zu ermöglichen oder zu blockieren, wobei das Modulationsventil (1902) konfiguriert ist, um den Kühlluftstrom basierend auf der Turbineneintrittstemperatur einzustellen; und ein Kraftstoffverwaltungssystem (1500), das angeordnet ist, um der Brennkammer (16) den Kraftstoff bereitzustellen, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem umfasst: zwei Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004,1006), durch die das Öl und der Kraftstoff strömen, wobei die KraftstoffÖl-Wärmetauscher angeordnet sind, um Wärme zwischen dem Öl und dem Kraftstoff zu übertragen und einen primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) und einen sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) umfassen; und wobei das Kraftstoffverwaltungssystem (1500) angeordnet ist, um 200 - 600 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) unter Reisebedingungen zu übertragen.A gas turbine engine (10) for an aircraft (1), the gas turbine engine (10) comprising: an engine core (11) comprising a combustion chamber (16) arranged to combust a fuel; a turbine (19), the turbine comprising a plurality of turbine blades (19'); a compressor (14) arranged to be used as a cooling air source for the turbine blades (19'); and an inductor (1901) arranged to accelerate and direct the cooling air onto the turbine blades (19') and comprising a plurality of airflow passages (1903) and a modulation valve (1902) arranged to allow or block cooling air flow into a subset of the passages, the modulation valve (1902) configured to adjust the cooling air flow based on the turbine inlet temperature; and a fuel management system (1500) arranged to provide the fuel to the combustion chamber (16), the fuel management system comprising: two fuel-oil heat exchangers (1004,1006) through which the oil and the fuel flow, the fuel-oil heat exchangers arranged to transfer heat between the oil and the fuel and comprising a primary fuel-oil heat exchanger (1004) and a secondary fuel-oil heat exchanger (1006); and the fuel management system (1500) arranged to transfer 200 - 600 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger (1004) under cruising conditions. Gasturbinentriebwerk (10) nach Anspruch 10, wobei das Kraftstoffverwaltungssystem (1500) angeordnet ist, um 300 - 500 kJ/m3 von Wärme an den Kraftstoff im primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) unter Reisebedingungen zu übertragen.Gas turbine engine (10) to Claim 10 wherein the fuel management system (1500) is arranged to transfer 300 - 500 kJ/m 3 of heat to the fuel in the primary fuel-oil heat exchanger (1004) under cruising conditions. Gasturbinentriebwerk (10) nach Anspruch 10, wobei der sekundäre Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) ein Servo-Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher ist.Gas turbine engine (10) to Claim 10 wherein the secondary fuel-oil heat exchanger (1006) is a servo fuel-oil heat exchanger. Gasturbinentriebwerk (10) nach Anspruch 10, wobei zwischen 10 % und 30 % des Kraftstoffs dem sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) zugeführt wird.Gas turbine engine (10) to Claim 10 , wherein between 10% and 30% of the fuel is fed to the secondary fuel-oil heat exchanger (1006). Gasturbinentriebwerk (10) nach Anspruch 10, wobei ein Verhältnis der Wärmeübertragung von dem Öl zu dem Kraftstoff für den primären (1004) und sekundären (1006) KraftstoffÖl-Wärmetauscher zwischen 70:30 und 90:10 liegt.Gas turbine engine (10) to Claim 10 , wherein a ratio of heat transfer from the oil to the fuel for the primary (1004) and secondary (1006) fuel-oil heat exchangers is between 70:30 and 90:10. Gasturbinentriebwerk (10) nach Anspruch 10, wobei der Kraftstoff vor dem Durchströmen des sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1006) durch den primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1004) strömt, während das Öl vor dem Durchströmen des primären Kraftstoff-Öl-Wärmetauschers (1004) durch den sekundären Kraftstoff-Öl-Wärmetauscher (1006) strömt.Gas turbine engine (10) to Claim 10 , wherein the fuel flows through the primary fuel-oil heat exchanger (1004) before flowing through the secondary fuel-oil heat exchanger (1006), while the oil flows through the secondary fuel-oil heat exchanger (1006) before flowing through the primary fuel-oil heat exchanger (1004).
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