JP2019056368A - ガスタービンエンジン用の空気送達システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンのサイクル効率への影響を最小限に抑えながら、エンジンの様々な構成要素を加圧および／または冷却するための特徴を含み、エンジンの重量を低減し、エンジンの特定の燃料消費量を減少させるガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン１００は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために冷却空気流を使用してＰ３空気流を冷却する熱交換器４０２と、熱交換器に冷却空気流を供給するために圧縮機セクション１２０から熱交換器に延びる冷却ダクト４１０と、燃焼セクション１５０から熱交換器に延びてディフューザキャビティ１６２と空気流連通し、熱交換器にＰ３空気流を送達するための高圧抽気ダクト４１４と、熱交換器からサンププレナムに延びて、サンプアセンブリのサンプキャビティを加圧するためにサンププレナムにＰ３Ｘ空気流を送達する高圧ダクト４１２と、を含む空気送達システム４００を備える。【選択図】図２

Description

本主題は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンの様々な構成要素を冷却するための空気送達システムに関する。

航空機と共に使用するためのガスタービンエンジンは、典型的には、軸受アセンブリおよび冷却流体（例えば、オイル）を収容するための様々なサンプアセンブリを含む。従来のサンプアセンブリは、一般に、シール要素にわたる圧力差を設定するために加圧空気流を必要とする。サンプ加圧空気流は、オイル火災およびコーキングを防止するのに十分なほど冷たくなければならない。したがって、一般にＰ２５空気と呼ばれる中間圧縮機空気は、典型的には、圧縮機から抽気され、このようなサンプアセンブリの加圧に使用される。Ｐ２５空気は、オイル火災およびコーキングを防止するのに十分なほど冷たいが、Ｐ２５空気は、一般に、シール要素にわたる圧力差を適切に設定するように十分に加圧されず、シールにわたって大きな漏れが生じる。さらに、従来のガスタービンエンジンは、典型的には、サンプアセンブリに送達されたＰ２５空気が、一般にＰ３空気と呼ばれる圧縮機吐出空気と混合しないように、そのようなサンプアセンブリの周りにバッファまたはバリアを提供するバッファキャビティを含むが、これは一般に、そのようなサンプアセンブリを加圧する際に熱くなりすぎるので、オイルのコーキング化を引き起こす。したがって、従来のサンプアセンブリは、典型的には、サンプのバッファキャビティに送達されたＰ３空気とＰ２５空気との混合を防止するために、例えば、圧縮機吐出シールなどの複雑なシール要素を必要とする。

加えて、従来のガスタービンエンジンは、典型的には、Ｐ３空気を利用して、エンジンの圧縮機の後段（例えば、インペラ）を冷却および支持する。Ｐ３空気は、比較的高温（すなわち、Ｔ３）でディフューザを通ってエンジンの圧縮機セクションを出る。ある特定の圧力比では、Ｐ３空気の出口温度が高すぎるため、圧縮機構成要素のための軽量の材料（例えば、チタン）が実現できない。したがって、重い材料を使用しなければならず、エンジンの重量が増加する。

さらに、従来のガスタービンエンジンは、典型的には、そのようなエンジンのタービンのタービンディスク、ならびにステータベーンおよびタービンブレードのための冷却空気流を含む。Ｐ３空気、Ｐ２５空気、インペラ先端空気、および他の供給源は、そのような構成要素の冷却空気流としてすべて使用されている。しかし、Ｐ３、Ｐ２５、および／またはインペラ先端空気が抽気され、冷却および／または加圧に使用されるので、エンジンの全体的なサイクル効率に不利益が生じる。空気流がエンジンのコア空気流路から抽気または除去されるので、空気は有用な仕事のためにもはや利用可能ではない。

したがって、改善された空気送達システムを有するガスタービンエンジンが有用であろう。

本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。

１つの例示的な態様では、本開示は、軸方向、半径方向、および円周方向を画定するガスタービンエンジンに関する。ガスタービンエンジンは、軸方向の周りで回転可能な圧縮機を有する圧縮機セクションを含む。ガスタービンエンジンはまた、軸方向の周りで回転可能なタービンを有するタービンセクションを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮機とタービンとの間に延び、圧縮機とタービンとを結合するシャフトをさらに含む。加えて、ガスタービンエンジンは、圧縮機セクションの下流かつタービンセクションの上流に配置された燃焼セクションを含み、燃焼セクションは、ディフューザキャビティを画定し、燃焼チャンバを画定する燃焼器を含み、ディフューザキャビティは、燃焼チャンバの上流に位置する。さらに、ガスタービンエンジンは、サンプフレームと、サンプフレームとシャフトとの間に配置された軸受アセンブリとを備えるサンプアセンブリを含み、サンプフレームは、サンプキャビティを少なくとも部分的に画定する。ガスタービンエンジンはまた、サンプキャビティに対向するサンプフレームによって少なくとも部分的に画定されたサンププレナムを含む。加えて、ガスタービンエンジンは、空気送達システムを含む。空気送達システムは、熱交換器を含む。空気送達システムはまた、熱交換器に冷却空気流を供給するために圧縮機セクションから熱交換器に延びる冷却ダクトを含む。空気送達システムはまた、燃焼セクションから熱交換器に延びてディフューザキャビティと空気流連通し、熱交換器にＰ３空気流を送達するための高圧抽気ダクトを含む。さらに、空気送達システムは、熱交換器からサンププレナムに延びる高圧ダクトを含む。熱交換器は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために冷却空気流を使用してＰ３空気流を冷却するように構成され、高圧ダクトは、サンプアセンブリのサンプキャビティを加圧するためにサンププレナムにＰ３Ｘ空気流を送達するように構成される。

別の例示的な態様では、本開示は、軸方向、半径方向、および円周方向を画定するガスタービンエンジンに関する。ガスタービンエンジンは、軸方向の周りで回転可能な圧縮機を有する圧縮機セクションを含む。ガスタービンエンジンは、軸方向の周りで回転可能なタービンを有するタービンセクションをさらに含む。ガスタービンエンジンはまた、圧縮機とタービンとの間に延び、圧縮機とタービンとを結合するシャフトを含む。ガスタービンエンジンは、圧縮機セクションの下流かつタービンセクションの上流に配置され、燃焼チャンバを画定する燃焼セクションをさらに含む。加えて、ガスタービンエンジンは、サンプキャビティを少なくとも部分的に画定するサンプフレームを備えるサンプアセンブリを含む。ガスタービンエンジンはまた、サンプキャビティに対向するサンプフレームによって少なくとも部分的に画定されたサンププレナムを含む。さらに、ガスタービンエンジンは、空気送達システムを含む。空気送達システムは、冷却空気流およびＰ３空気流を受け入れるように構成された熱交換器を含み、熱交換器は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために冷却空気流を使用してＰ３空気流を冷却するように構成される。空気送達システムはまた、サンプアセンブリのサンプキャビティを加圧するためにサンププレナムにＰ３Ｘ空気流を送達するように熱交換器からサンププレナムに延びる高圧ダクトを含む。

別の例示的な態様では、本開示は、ガスタービンエンジンの１つまたは複数の構成要素を冷却および加圧するための方法に関する。ガスタービンエンジンは、圧縮機を有する圧縮機セクションと、タービンと、圧縮機とタービンとの間に延び、圧縮機とタービンとを結合するシャフトと、圧縮機の下流かつタービンの上流に配置された燃焼セクションとを含み、燃焼セクションは、ディフューザキャビティおよび燃焼チャンバを画定し、ディフューザキャビティは、燃焼チャンバの上流に位置する。ガスタービンエンジンは、サンプフレームと、サンプフレームとシャフトとの間に配置された軸受アセンブリとを有するサンプアセンブリをさらに含み、サンプフレームは、軸受アセンブリが収容されるサンプキャビティ、およびサンプキャビティに対向するサンププレナムを少なくとも部分的に画定する。ガスタービンエンジンは、熱交換器と、エジェクタとを含む空気送達システムをさらに含む。方法は、冷却空気流を抽出することと、ディフューザキャビティの下流かつ燃焼チャンバの上流の燃焼セクションからＰ３空気流を抽出することと、熱交換器に冷却空気流およびＰ３空気流を送達することと、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために熱交換器を介して冷却空気流でＰ３空気流を冷却することと、サンプキャビティを加圧するためにサンププレナムにＰ３Ｘ空気流を送ることとを含む。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成するが、本発明の実施形態を示しており、本明細書における説明と併せて本発明の原理の説明に役立つ。

本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照している。

本主題の様々な実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。 本主題の様々な実施形態による例示的な空気送達システムを示す、図１の例示的なガスタービンエンジン１００の圧縮機セクションの一部、燃焼セクション、およびタービンセクションの一部の概略図である。 本主題の様々な実施形態による図１のガスタービンエンジンの例示的なＢサンプアセンブリの断面図である。 本主題の様々な実施形態による図１のガスタービンエンジンの例示的なＡサンプアセンブリの断面図である。 本主題の様々な実施形態による図１の例示的なガスタービンエンジンの側面図である。 本主題の様々な実施形態による例示的な方法の流れ図である。

以下、本発明の本実施形態について詳しく説明するが、その１つまたは複数の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数値および文字による符号が使用されている。図面および説明の中で同じまたは類似の符号は、本発明の同じまたは類似の部分を参照するために使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。「前方」および「後方」という用語は、ガスタービンエンジン内の相対的な位置を指し、前方はエンジンの前縁部分を指し、後方はエンジンの後縁部分を指す。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。さらに、本明細書で使用する場合、「約」、「実質的に」、または「およそ」などの近似の用語は、誤差の１０％の範囲内にあることを指す。

本開示は、一般に、改善された空気送達システムを有するガスタービンエンジンに関し、エンジンのサイクル効率への影響を最小限に抑えながら、エンジンの様々な構成要素を加圧および冷却するための特徴を含み、エンジンの重量を低減し、エンジンの特定の燃料消費量を減少させる。１つの例示的な態様では、ガスタービンエンジンは、空気送達システムを含む。空気送達システムは、圧縮機吐出空気、またはＰ３空気を冷却する熱交換器を含む。得られた冷却されたＰ３空気、またはＰ３Ｘ空気は、そのシール要素を加圧するためにガスタービンエンジンの１つまたは複数のサンプアセンブリに送達される。特に、Ｐ３Ｘ空気は、サンプアセンブリを囲むサンププレナムに送達される。Ｐ３Ｘ空気は、ガスタービンエンジンの２つ以上のサンプアセンブリに送達することができる。Ｐ３Ｘ空気は、Ｐ３Ｘ空気がサンプアセンブリ内またはその周囲にオイル火災を引き起こさないように、十分に熱交換器によって冷却される。さらに、Ｐ３Ｘ空気は、サンプアセンブリのシール要素にわたる圧力差を適切に設定することができるように、十分に加圧される。その結果、シール要素にわたる漏れがより少なくなり得る。さらに、そのような従来のサンプアセンブリを囲む従来のバッファキャビティは、そのような従来のバッファキャビティに典型的には付随する構造および複雑なシール要素（例えば、圧縮機吐出シール）と共に、排除することができる。したがって、結果として、よりシンプルなシール構成を利用することができ、エンジンの重量を低減することができる。

追加の例示的な態様では、Ｐ３Ｘ空気は、圧縮機の後段（例えば、インペラ）を冷却するために使用することができる。このようにして、軽量の材料をこのような圧縮機構成要素に使用することができ、最終的にエンジンの重量を低減することができる。さらに、いくつかの例示的な態様では、Ｐ３Ｘ空気は、タービンロータ、ステータベーン、および／またはタービンブレードの１つまたは複数の段を冷却するために使用することができる。さらに、いくつかの例示的な態様では、Ｐ３Ｘ空気は、ガスタービンエンジンの１つまたは複数の他のサンプアセンブリを冷却および加圧するために使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ガスタービンエンジンは、第１の軸受アセンブリを収容するためにガスタービンエンジンの入口に近接して配置されたＡサンプアセンブリを含むことができ、ガスタービンエンジンは、第２の軸受アセンブリを収容するためにガスタービンエンジンのタービンの圧縮機の間に配置されたＢサンプアセンブリを含むことができる。そのような実施形態では、まずＰ３Ｘ空気をＢサンプアセンブリを加圧するために送達することができ、次いでＡサンプアセンブリを加圧および／または冷却するように送ることができる。代替の実施形態では、Ｐ３Ｘ空気は、Ａサンプアセンブリに直接送達することができる。

さらに他の追加の例示的な態様では、熱交換器は、空気−空気熱交換器であってもよい。熱交換器の冷却流は、中間圧縮機空気、またはＰ２５空気とベイ空気との組合せであり得る。ガスタービンエンジンのサンプアセンブリの１つまたは複数の必要な加圧および／またはガスタービンエンジンの１つまたは複数の構成要素の冷却の必要性に応じて、異なる量のＰ２５空気を圧縮機から抽気して、熱交換器に送達される冷却空気混合物とＰ３空気との間の熱交換を増加させることができる。さらに、冷却混合物がＰ３空気を冷却するために使用された後、冷却空気混合物は、ガスタービンエンジンのタービンの１つまたは複数のタービンケーシングまたはカウリングに送達され得る。このようにして、タービンブレード先端とその対応するシュラウドとの間のより良好な能動的なクリアランス制御を達成することができる。

さらに、本開示の例示的な態様によれば、冷却された高圧Ｐ３Ｘ空気および他の流れの再使用により、全体的な冷却流要求が低減される。結果として、ガスタービンエンジンのコア空気流路から抽気される必要のある空気の量が少なくて済むので、より多くの作動流体が有用な仕事のために利用可能となる。このようにして、エンジン性能が改善される。

ここで図面を参照すると、図１は、本開示の例示的な実施形態によるガスタービンエンジン１００の概略断面図を示す。より具体的には、図１の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、ターボプロップとして構成された逆流エンジンである。図１に示すように、ガスタービンエンジン１００は、軸方向Ａ（基準となる中心軸または長手方向中心線１０２に平行に延びる）、半径方向Ｒ、および軸方向Ａの周りに配置された円周方向Ｃ（図示せず）を画定する。ガスタービンエンジン１００は、一般に、ファンセクション１０４と、ファンセクション１０４の下流に配置されたコアタービンエンジン１０６とを含み、ファンセクション１０４は、コアタービンエンジン１０６と共に動作可能であり、コアタービンエンジン１０６によって駆動される。

図示の例示的なコアタービンエンジン１０６は、概して軸方向Ａに沿って延びる実質的に管状の外側ケーシング１０８を含む。外側ケーシング１０８は、一般に、コアタービンエンジン１０６を包囲し、単一のケーシングまたは複数のケーシングから形成することができる。コアタービンエンジン１０６は、直列流れ関係で、圧縮機セクション１２０と、燃焼セクション１５０と、タービンセクション１７０と、排気セクション２００とを含む。圧縮機セクション１２０は、圧縮機１２２と、圧縮機１２２の下流に配置された遠心インペラ１３０とを含む。燃焼セクション１５０は、長手方向中心線１０２の周りに配置され、円周方向Ｃに沿って離間した複数の燃料ノズル１５６を含む。燃焼セクション１５０はまた、燃料ノズル１５６の下流に配置された燃焼器１５２を含む。燃焼器１５２は、燃焼チャンバ１５４を画定する。タービンセクション１７０は、ＨＰタービン１７２と、ＬＰタービン１７４とを含む。この実施形態では、ＨＰタービン１７２は、圧縮機セクション１２０に動力を供給するためのガス生成タービンである。ＬＰタービン１７４は、ガス生成タービン、またはこの実施形態ではＨＰタービン１７２とは独立して長手方向中心線１０２の周りで回転する自由または動力タービンである。圧縮機セクション１２０、燃焼セクション１５０、タービンセクション１７０、および排気セクション２００は、互いに流体連通し、コア空気流路１１０を画定する。

高圧（ＨＰ）シャフトもしくはスプール２１０、またはこの実施形態ではガス生成シャフトは、圧縮機１２２にＨＰタービン１７２を駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトもしくはスプール２１２、またはこの実施形態では動力タービンシャフトは、ガスタービンエンジン１００のファンセクション１０４にＬＰタービン１７４を駆動可能に接続する。図示の実施形態では、ファンセクション１０４は、円周方向Ｃに沿って離間してディスク２２４に結合された複数のファンブレード２２２を有する可変ピッチファン２２０を含む。図示のように、ファンブレード２２２は、概して半径方向Ｒに沿ってディスク２２４から外向きに延びる。各ファンブレード２２２は、ファンブレード２２２のピッチを同時に集合的に変化させるように構成された適切な作動部材２２６に動作可能に結合されたファンブレード２２２により、ピッチ軸Ｐの周りでディスク２２４に対して回転可能である。ファンブレード２２２、ディスク２２４、および作動部材２２６は共に、動力ギアボックス２２８を横切るＬＰシャフト２１２によって長手方向軸１０２の周りで回転可能である。動力ギアボックス２２８は、ＬＰシャフト２１２の回転速度をより効率的な回転速度へと減速するための複数のギアを含み、１つまたは複数の結合システムを介してコアフレームまたはファンフレームの一方または両方に取り付けられる。特に、ＬＰシャフト２１２は、動力ギアボックス２２８内に収容されたギアトレインを駆動し、これは、低ＲＰＭで出力シャフト２１４を介してファンセクション１０４に動力を動作可能に供給する。ディスク２２４は、複数のファンブレード２２２を通る空気流を促進するために空気力学的に輪郭付けられた回転可能なスピナまたはフロントハブ２３０によって覆われる。

ガスタービンエンジン１００の動作中、大量の空気２３２がファン２２０のブレード２２２を通過し、コアタービンエンジン１０６の環状入口２３４に向かって付勢される。より具体的には、ガスタービンエンジン１００は、空気流２３２の入口部分を入口２３４から下流に向かって圧縮機セクション１２０に送る環状入口２３４を画定する入口本体２３６を含む。圧縮機セクション１２０は、圧縮機ステータベーン１２４の１つまたは複数の連続段と、圧縮機ロータブレード１２６の１つまたは複数の連続段と、インペラ１３０とを含む圧縮機１２２を含む。圧縮機ステータベーン１２４の１つまたは複数の連続段は、外側ケーシング１０８に結合され、圧縮機ロータブレード１２６は、ＨＰシャフト２１０に結合され、空気流２３２を徐々に圧縮する。インペラ１３０は、空気２３２をさらに圧縮し、燃焼セクション１５０に圧縮空気２３２を導き、そこで空気２３２が燃料と混合する。燃焼器１５２は、空気／燃料混合物を燃焼させ、燃焼ガス２３８を供給する。

燃焼ガス２３８は、タービンステータベーン１８２の１つまたは複数の連続階と、タービンブレード１８４の１つまたは複数の連続段とを含むＨＰタービン１７２を通って流れる。タービンステータベーン１８２の１つまたは複数の連続段は、外側ケーシング１０８に結合され、タービンブレード１８４は、ＨＰシャフト２１０に結合され、燃焼ガス２３８から熱および／または運動エネルギーを抽出する。次いで、燃焼ガス２３８がＬＰタービン１７４を通って流れ、ＬＰシャフト２１２に結合されたタービンステータベーン１８２およびタービンブレード１８４の追加の段を介して追加の量のエネルギーが抽出される。ＨＰタービン１７２からのエネルギー抽出は、ＨＰシャフト２１０を通って圧縮機１２２およびインペラ１３０の動作を支持し、ＬＰタービン１７４からのエネルギー抽出は、ＬＰシャフト２１２を通ってファンセクション１０４の動作を支持する。燃焼ガス２３８は、排気セクション２００を通ってガスタービンエンジン１００を出る。

図１に示す例示的なガスタービンエンジン１００は単なる例示であり、他の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、任意の他の適切な構成を有してもよいことを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、代わりに、ガスタービンエンジン１００は、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、内燃機関などのような任意の他の適切なタービンエンジンとして構成することができることを理解されたい。さらに、上述したガスタービンエンジン１００は、固定翼またはロータ航空機における使用のための航空ガスタービンエンジンであるが、他の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、陸上の産業用ガスタービンエンジン、または航空転用ガスタービンエンジンなどの任意のいくつかの用途に使用される任意の適切なタイプのガスタービンエンジンとして構成することができる。

加えて、他の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、任意の適切な数の圧縮機、タービン、シャフトなどを含むことができる。例えば、理解されるように、ＨＰシャフト２１０およびＬＰシャフト２１２は、任意の適切な目的のために任意の適切なデバイスにさらに結合されてもよい。例えば、ある特定の例示的な実施形態では、図１のガスタービンエンジン１００は、ヘリコプタの主ロータを駆動するために利用されてもよく、航空転用用途などにおいて利用されてもよい。さらに、他の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、任意の他の適切なタイプの燃焼器を含むことができ、図示の例示的な逆流燃焼器を含まなくてもよい。

図１にさらに示すように、ガスタービンエンジン１００は、Ａサンプアセンブリ２８０と、Ｂサンプアセンブリ２５０と、Ｃサンプアセンブリ３１０とを含む。Ａサンプアセンブリ２８０は、第１の軸受アセンブリ３００（一般に軸受１と呼ばれる）を収容するように構成される。Ｂサンプアセンブリ２５０は、第２の軸受アセンブリ２７０（一般に軸受２と呼ばれる）を収容するように構成される。Ｃサンプアセンブリ３１０は、第３の軸受アセンブリ３２０（一般に軸受３と呼ばれる）、および第４の軸受アセンブリ３３０（一般に軸受４と呼ばれる）を収容するように構成される。この実施形態の場合、Ａサンプアセンブリ２８０および第１の軸受アセンブリ３００は、入口２３４に近接して配置され、コア空気流路１１０と長手方向中心線１０２との間に配置される。Ｂサンプアセンブリ２５０および第２の軸受アセンブリ２７０は、ＨＰタービン１７２に近接して配置され、コア空気流路１１０と長手方向中心線１０２との間に同様に配置される。Ｃサンプアセンブリ３１０ならびに第３および第４の軸受アセンブリ３２０、３３０は、ＬＰタービン１７４に近接して配置され、コア空気流路１１０と長手方向中心線１０２との間に同様に配置される。

図２は、本主題の様々な実施形態による図１の例示的なガスタービンエンジン１００の圧縮機セクション１２０の一部、燃焼セクション１５０、およびタービンセクション１７０の一部の概略図を示す。さらに、図２は、本主題の様々な実施形態によるガスタービンエンジン１００の例示的な空気送達システム４００を示す。図示の実施形態に示すように、圧縮機セクション１２０の圧縮機１２２は、空気流２３２が圧縮機ステータベーン１２４および圧縮機ロータブレード１２６の連続段を通過する際に、空気流２３２を徐々に圧縮する。圧縮機１２２を出た後、大部分の空気流２３２は、インペラ１３０の下流に続き、そこで空気流２３２が半径方向Ｒに沿ってさらに圧縮されて半径方向外側に導かれ、それにより空気流２３２を燃焼セクション１５０に導くことができる。より具体的には、空気流２３２は、ディフューザ１６０を通って圧縮機セクション１２０を出る。ディフューザ１６０は、ディフューザキャビティ１６２を画定し、そこを通って空気流２３２がディフューザ１６０を出る。ディフューザ１６０を通って出る空気流２３２は、一般に圧縮機吐出空気と呼ばれ、Ｐ３空気またはＰ３空気流として本明細書で示される。ディフューザ１６０を通って出た後、図２に示すように、Ｐ３空気の一部が燃焼器１５２に流れ、Ｐ３空気の一部が燃焼器１５２の周りを流れる。

さらに図２を参照すると、燃料は、燃焼器１５２に流れるＰ３空気の部分に燃料ノズル１５６によって導入される。点火器１５８は、空気／燃料混合物を点火して燃焼ガス２３８を供給する。次いで、燃焼ガス２３８は、ＨＰタービン１７２に送られる。この実施形態では、ＨＰタービン１７２は、タービンステータベーンおよびロータブレード１８２、１８４の第１段１７８と、タービンステータベーンおよびロータブレード１８２、１８４の第２段１８０とを含む。第１および第２段１７８、１８０は、燃焼ガス２３８から熱および／または運動エネルギーを抽出する。特に、ＨＰタービン１７２は、ＨＰシャフト２１０（またはガス生成シャフト）を駆動するための有用な仕事を発生するためのエネルギーを抽出し、これは、圧縮機セクション１２０を駆動する。ＨＰタービン１７２を出た後、燃焼ガス２３８は、ＬＰタービン１７４（または動力タービン）へとコア空気流路１１０に沿って下流に流れ、そこでタービンステータベーン１８２およびタービンロータブレード１８４の連続段が燃焼ガス２３８からエネルギーをさらに抽出する。このようにして、ＬＰタービン１７４は、ファンセクション１０４（図１）を駆動する。

ＬＰタービン１７４は、ステータベーン１８２およびタービンブレード１８４を冷却するためのタービン冷却ケース１８８を含む。この実施形態では、タービン冷却ケース１８８は、ＬＰタービン１７４のステータベーンおよびタービンブレード１８２、１８４の半径方向外側に配置される。特に、この実施形態では、タービン冷却ケース１８８は、熱交換器４０２と空気流連通するが、これについては後に詳述する。いくつかの実施形態では、タービン冷却ダクト４２６は、熱交換器４０２からタービン冷却ケース１８８に延び、このような空気流連通を提供する。いくつかの実施形態では、熱交換器４０２は、ＬＰタービン１７４のカウリング１７６（図５）の半径方向外側に直接配置され、タービン冷却ケース１８８と直接空気流連通する。本明細書でより詳細に説明するように、冷却空気流がＰ３空気流と熱交換した後、冷却空気流は、タービン冷却ダクト４２６を介してタービン冷却ケース１８８の下流に、または上述のようにタービン冷却ケース１８８に直接続くことができる。

図２にさらに示すように、圧縮機１２２を出た後、空気流２３２の一部は、インペラ１３０に達する前に抽気することができる。特に、一定量の空気流２３２は、圧縮機抽気バルブ１２８を通ってコア空気流路１１０から抽気することができる。圧縮機抽気バルブ１２８を通って抽気される空気は、一般にＰ２５空気またはＰ２５空気流と呼ばれる。圧縮機抽気バルブ１２８は、ガスタービンエンジン１００の様々な構成要素の加圧および冷却の必要性に応じて、圧縮機セクション１２０からＰ２５空気流を選択的に出すことを可能にする。さらに、代替の例示的な実施形態では、前述のように、１つまたは複数の固定オリフィスが、コア空気流路１１０と冷却ダクト４１０との間の流体連通を提供することができる。１つまたは複数のオリフィスは、一定量のＰ２５が冷却ダクト４１０に抽気されることを可能にするように動作可能に構成することができる。例えば、オリフィスの幾何学的形状は、冷却ダクト４１０への所定の量のＰ２５空気流を選択的に可能にすることができる。さらに他の例示的な実施形態では、１つまたは複数のオリフィスは、可変の幾何学的形状を含むことができ、それにより冷却ダクト４１０に抽気されるＰ２５空気流の量は、ガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素の冷却および／または加圧の必要性に応じて制御することができる。

加えて、図２にさらに示すように、一定量の空気流２３２は、インペラ１３０の先端でコア空気流路１１０から漏れ、インペラ１３０の後壁１３２に沿って長手方向中心線１０２に向かって概して半径方向内向きに流れる。インペラフレーム１３４は、その後壁１３２に沿ってインペラ１３０に近接して配置される。インペラフレーム１３４およびインペラ１３０の後壁１３２は、インペラキャビティ１３８を画定する。このようにして、インペラフレーム１３４は、インペラキャビティ１３８を部分的に画定し、インペラ１３０の後壁１３２は、インペラキャビティ１３８を部分的に画定する。空気は、インペラ１３０の先端１４０でコア空気流路１１０から漏れ、インペラキャビティ１３８に流れる。インペラキャビティ１３８に漏れる空気は、Ｐ３空気である。

図３は、本主題の様々な実施形態による図１のガスタービンエンジンの例示的なＢサンプアセンブリ２５０の断面図を示す。図示のように、Ｂサンプアセンブリ２５０は、サンプフレーム２５２を含み、第２の軸受アセンブリ２７０を収容する。第２の軸受アセンブリ２７０は、サンプフレーム２５２とシャフト、またはこの実施形態ではＨＰシャフト２１０との間に配置される。サンプフレーム２５２は、サンプキャビティ２５４を少なくとも部分的に画定する。サンププレナム２５６は、サンプキャビティ２５４に対向するサンプフレーム２５２によって少なくとも部分的に画定される。代替的に言えば、サンププレナム２５６は、この実施形態ではＢサンプアセンブリ２５０である、サンプアセンブリを囲む領域または面積である。

サンプフレーム２５２は、Ｂサンプアセンブリ２５０の後方または後部部分で第１のシール要素２５８に接続し、Ｂサンプアセンブリ２５０の前方部分で第２のシール要素２６０に接続するように示されている。この実施形態では、第１および第２のシール要素２５８、２６０は、カーボンシールである。第１および第２のシール要素２５８、２６０にわたるオイルミストおよび流体漏れを防止するために、適切な圧力差が、サンプキャビティ２５４とサンププレナム２５６との間に設定されなければならない。

図４は、本主題の様々な実施形態による図１のガスタービンエンジン１００の例示的なＡサンプアセンブリ２８０の断面図を示す。図示のように、Ａサンプアセンブリ２８０は、ガスタービンエンジン１００の入口本体２３６によって画定された入口２３４に近接して配置される。Ａサンプアセンブリ２８０は、第１の軸受アセンブリ３００を収容するＡサンプフレーム２８２を含む。第１の軸受アセンブリ３００は、Ａサンプフレーム２８２とシャフト、またはこの実施形態ではＨＰシャフト２１０との間に配置される。Ａサンプフレーム２８２は、Ａサンプキャビティ２８４を少なくとも部分的に画定する。Ａサンププレナム２８６は、Ａサンプキャビティ２８４に対向するＡサンプフレーム２８２によって少なくとも部分的に画定される。言い換えると、Ａサンププレナム２８６は、Ａサンプアセンブリ２８０を囲む領域または面積である。

Ａサンプフレーム２８２は、Ａサンプアセンブリ２８０の前方部分で第１のシール要素２９０に接続するように示されている。この実施形態では、第１のシール要素２９０は、カーボンシールである。第１のシール要素２９０にわたるオイルミストおよび流体漏れを防止するために、適切な圧力差が、Ａサンプキャビティ２８４とＡサンププレナム２８６との間に設定されなければならない。

ここで図２および図５を参照して、空気送達システム４００について説明する。図５は、本主題の様々な実施形態による空気送達システム４００の様々な構成要素を示す、図１の例示的なガスタービンエンジン１００の側面図を示す。この実施形態では、空気送達システム４００は、熱交換器４０２と、エジェクタ４０４と、ガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素に空気を送るための様々なダクトおよび通路とを含む。

図２および図５に示すように、この実施形態では、熱交換器４０２は、空気−空気熱交換器である。しかし、熱交換器４０２は、熱伝達プロセスで使用するための任意の適切な数およびタイプの流体を受け入れるように構成することができる。さらに、この実施形態では、熱交換器４０２は、比較的高温の加圧圧縮機吐出空気（Ｐ３空気）を冷却するために冷却空気流ＣＡの流れを使用するように構成され、ガスタービンエンジン１００の様々な構成要素を冷却および／または加圧するために使用することができる。より具体的には、本明細書でＰ３Ｘ空気またはＰ３Ｘ空気流と呼ばれる冷却されたＰ３空気流は、ＨＰタービン１７２のケーシング、ＬＰタービン１７４のケーシング、ＬＰタービン１７４ならびに／またはＨＰタービン１７２の１つまたは複数のタービンステータベーン１８２およびタービンブレード１８４、インペラ１３０の後壁１３２、Ａサンプアセンブリ２８０を冷却し、Ｂサンプアセンブリ２５０を冷却／加圧するために使用することができる。追加的にまたは代替的に、Ｐ３Ｘ空気流は、同様にガスタービンエンジン１００の他の構成要素を冷却／加圧するために使用することができる。

図５では、熱交換器４０２は、ガスタービンエンジン１００の外側ケーシング１０８の外部にまたは外側ケーシング１０８と一体的に配置されて示されている。特に、この実施形態では、熱交換器４０２は、タービンセクション１７０に近接して配置される。より具体的にはさらに、熱交換器４０２は、タービンケーシングを囲むカウリング１７６に近接して配置され、タービンケーシングは、ＨＰおよびＬＰタービン１７２、１７４の作動構成要素を囲む。代替の実施形態では、熱交換器４０２は、熱伝達のための流体温度差を利用するために、ガスタービンエンジン１００内の任意の他の適切な位置に、ガスタービンエンジン１００と一体的に、またはガスタービンエンジン１００に沿って配置されてもよい。

本主題の例示的な実施形態によれば、冷却空気または冷却空気流は、任意の適切な供給源から熱交換器４０２に供給することができる。図２に概略的に示すように、ＣＡで示される冷却空気流は、エジェクタ４０４によって熱交換器４０２に供給される。エジェクタ４０４は、圧縮機セクション１２０からの抽気空気流をベイ空気またはベイ空気流ＢＡと同伴させるように構成され、ベイ空気またはベイ空気流ＢＡは、例えば、周囲空気、外側ケーシング１０８とエンジンのナセルとの間を流れる空気、またはガスタービンエンジン１００がバイパスターボファンエンジンとして構成されている実施形態では、エンジンのバイパスダクトから抽出されたバイパス空気流であってもよい。このように、冷却空気流ＣＡは、圧縮機抽気空気（例えば、Ｐ２５空気）とベイ空気ＢＡとの混合物とすることができる。圧縮機セクション１２０から抽出されたＰ２５空気は、熱交換器４０２を通過する冷却空気流ＣＡの流量または量を増減するために使用することができる。このようにして、Ｐ２５空気は、空気流が熱交換器４０２を通過するときに、Ｐ３空気流を伴う冷却空気流ＣＡの熱伝達率を調節することができる。

いくつかの実施形態では、Ｐ２５空気は、冷却空気流ＣＡの一部として使用されない。そのような実施形態では、ベイ空気流ＢＡまたはいくつかの他の冷却流体は、Ｐ３空気を冷却するために使用される。上述の実施形態は、可能な冷却構成の例であることを理解されたい。他の構成要素、特徴、および構成が可能であり、本主題の範囲内に包含されることがさらに理解されるであろう。

図２および５を参照すると、上述のように、空気送達システム４００は、ガスタービンエンジン１００の様々な構成要素に冷却／加圧空気流を送達するための様々なダクトおよび通路を含む。特に、図示の実施形態では、空気送達システム４００は、圧縮機セクション１２０から熱交換器４０２に延びる冷却ダクト４１０を含む。より具体的には、冷却ダクト４１０は、圧縮機１２２の下流かつインペラ１３０の上流の位置で圧縮機セクション１２０から延びる。圧縮機抽気バルブ１２８は、ガスタービンエンジン１００の構成要素の冷却／加圧の必要性に基づいて冷却ダクト４１０を通るＰ２５空気流を選択的に可能にする。代替の例示的な実施形態では、１つまたは複数の固定オリフィスが、コア空気流路１１０と冷却ダクト４１０との間の流体連通を提供することができる。１つまたは複数のオリフィスは、一定量のＰ２５が冷却ダクト４１０に抽気されることを可能にするように動作可能に構成することができる。例えば、オリフィスの幾何学的形状は、冷却ダクト４１０への所定の量のＰ２５空気流を選択的に可能にすることができる。さらに他の例示的な実施形態では、１つまたは複数のオリフィスは、可変の幾何学的形状を含むことができ、それにより冷却ダクト４１０に抽気されるＰ２５空気流の量は、ガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素の冷却および／または加圧の必要性に応じて制御することができる。

特に図５を参照すると、この実施形態では、冷却ダクト４１０は、軸方向Ａに沿って概して前方方向に延び、コアタービンエンジン１０６の外部に延びる。エジェクタ４０４は、冷却ダクト４１０に沿って配置されるように示され、それによりエジェクタ４０４が圧縮機セクション１２０からのＰ２５空気を受け入れ、冷却空気流ＣＡを形成するためにＰ２５空気流をベイ空気流ＢＡと同伴させることができる。次に冷却空気流ＣＡは、冷却ダクト４１０に沿って熱交換器４０２に送られる。

いくつかの例示的な実施形態では、冷却ダクト４１０は、圧縮機セクション１２０に沿って異なる位置から延びることができる。例えば、冷却ダクト４１０は、コア空気流路１１０に沿った場所から圧縮機１２２の半径方向外側に延びることができる。他の例示的な実施形態では、特にガスタービンエンジン１００がバイパスターボファンエンジンである場合、冷却ダクト４１０は、ターボファンエンジンのバイパスダクトから延びることができる。冷却ダクト４１０は、他の適切な位置から延びることができることが理解されよう。

図２および５にさらに示すように、空気送達システム４００はまた、燃焼セクション１５０から熱交換器４０２に延びるＨＰ抽気ダクト４１４を含む。この実施形態では、ＨＰ抽気ダクト４１４は、燃焼セクション１５０からディフューザ１６０の下流かつ燃焼器１５２の上流に延びる。ＨＰ抽気ダクト４１４は、熱交換器４０２に一定量のＰ３空気流を送達するように構成される。ＨＰ抽気ダクトバルブ１９０は、ガスタービンエンジン１００の構成要素の冷却および／または加圧の必要性に基づいてＰ３空気流を熱交換器４０２に選択的に送達することを可能にする。例えば、Ｂサンプアセンブリ２５０が加圧の増加を必要とする場合、ＨＰ抽気ダクトバルブ１９０は、Ｐ３空気が冷却され、続いてＢサンプアセンブリ２５０に送られるように、一定量のＰ３空気流が熱交換器４０２に流れるように開位置に作動させることができる。ＨＰ抽気ダクト４１４は、任意の適切な位置から、燃焼セクション１５０から延びることができることが理解されよう。いくつかの例示的な実施形態では、１つまたは複数の固定オリフィスが、燃焼セクション１５０に沿ったコア空気流路１１０とＨＰ抽気ダクト４１４との間の流体連通を提供することができる。１つまたは複数のオリフィスは、一定量のＰ３がＨＰ抽気ダクト４１４に抽気されることを可能にするように動作可能に構成することができる。例えば、オリフィスの幾何学的形状は、ＨＰ抽気ダクト４１４への所定の量のＰ３空気流を選択的に可能にすることができる。さらに他の例示的な実施形態では、１つまたは複数のオリフィスは、可変の幾何学的形状を含むことができ、それによりＨＰ抽気ダクト４１４に抽気されるＰ３空気流の量は、ガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素の冷却および／または加圧の必要性に応じて制御することができる。

図２および図５を参照すると、特に図２に示すように、空気送達システム４００はまた、熱交換器４０２からＢサンプアセンブリ２５０に延びるＨＰダクト４１２を含む。特に、ＨＰダクト４１２は、熱交換器４０２からサンププレナム２５６に、またはこの実施形態では、Ｂサンププレナムに延びる。ＨＰダクト４１２は、適切な圧力差がシーリング要素にわたって設定され得るように、第１および第２のシール要素２５８、２６０を加圧するためにＢサンプアセンブリ２５０にＰ３Ｘ空気を送達するように構成される。特に図５に示すように、ＨＰダクト４１２は、コアタービンエンジン１０６の外部に、熱交換器４０２から圧縮機セクション１２０の後方端部に近接した場所まで、軸方向Ａに沿った後部または後方方向に延びる。

再び図３を参照すると、空気送達システム４００は、Ｂサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６からＨＰタービン１７２の第２段１８０のタービンブレード１８４に延びるタービン冷却通路４１６を含む。タービン冷却通路４１６は、ＨＰシャフト２１０によって少なくとも部分的に画定される。さらに、図３に示すように、ＨＰシャフト２１０は、サンププレナム２５６とタービン冷却通路４１６との間の空気流連通を提供するＨＰシャフト開口４２６を画定する。この実施形態では、タービン冷却通路４１６は、ＨＰシャフト２１０を通って軸方向Ａに沿って延び、次に半径方向Ｒに沿って半径方向外側に移行する。特に、タービン冷却通路４１６が半径方向外側に延びるので、タービン冷却通路４１６は、第２段のタービンブレード１８４のロータに沿って延びる。次いでタービン冷却通路４１６は、軸方向Ａに沿って後部または後方方向に移行し、最終的に、タービン冷却通路４１６は、第２段のタービンブレード１８４に向かって再び半径方向外側に延びる。他の例示的な実施形態では、ＨＰシャフト２１０は、ＨＰタービン１７２の第１段のロータおよびタービンブレードに空気流連通を提供する他のＨＰシャフト開口を含むことができる。さらに別の例示的な実施形態では、タービン冷却通路４１６は、第２段のステータベーン１８２を冷却するために延びることができる。

再び図２を参照すると、空気送達システム４００は、タービンフレーム部材１８６によって少なくとも部分的に画定されたＬＰタービン通路４２２を含む。この例示的な実施形態では、タービンフレーム部材１８６は、ＨＰタービン１７２とＬＰタービン１７４との間に配置される。より具体的には、タービンフレーム部材１８６は、ＨＰタービン１７２とＬＰタービン１７４とを分離する。ＬＰタービン通路４２２は、ＨＰタービン１７２とＬＰタービン１７４との間の空気流連通を提供する。このようにして、ＨＰシャフト２１０の半径方向内向きに軸方向Ａに沿って前方方向に流れるＰ３Ｘ空気は、ＬＰタービン通路４２２を通ってＬＰタービン１７４のロータアセンブリに向かって流れ、ＬＰタービン１７４のロータアセンブリおよび他の構成要素を冷却することができる。

さらに、図２および図４に示すように、空気送達システム４００は、サンププレナム２５６からＡサンプアセンブリ２８０に、より具体的にはＢサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６およびＡサンプアセンブリ２８０のＡサンププレナム２８６から延びるＡサンプ通路４１８を含む。図示のように、Ａサンプ通路４１８は、軸方向中心線１０２の近傍に沿って概して軸方向Ａに沿って延びる。Ａサンプ通路４１８は、冷却された高圧Ｐ３Ｘ空気流がＡサンプアセンブリ２８０の第１のシール要素２９０を加圧することができるように、Ａサンププレナム２８６にＰ３Ｘ空気流の一部を送達するように構成される。さらに、図４に示すように、ＨＰシャフト２１０は、Ａサンプ開口４２４を画定する。Ａサンプ開口４２４は、Ａサンプ通路４１８とＡサンププレナム２８６との間の空気流連通を提供する。このようにして、Ｐ３Ｘ空気流は、高圧Ｐ３Ｘ空気がＡサンプアセンブリ２８０を加圧することができるように、サンププレナム２５６からＡサンププレナム２８６に流れることができる。

加えて、図３にさらに詳細に示すように、インペラ通路１３６は、Ｂサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６からインペラキャビティ１３８に延びる。インペラ通路１３６は、静止フレーム部材２６２およびＨＰシャフト２１０によって少なくとも部分的に画定される。インペラ通路１３６は、サンププレナム２５６とインペラキャビティ１３８との間の空気流連通を提供する。このようにして、一定量のＰ３Ｘ空気流を、インペラ１３０を冷却するためにインペラキャビティ１３８に送達することができる。

特に図３に示すように、混合空気流ダクト４２０（図３に破線で示す）が、インペラキャビティ１３８からＢサンプアセンブリ２５０の前方の位置に延びる。混合空気流ダクト４２０は、一定量の混合空気流ＭＡを送達する。混合空気流ＭＡは、インペラキャビティ１３８を通ってインペラ１３０の後壁１６３を上昇した冷却されたＰ３Ｘ空気と、インペラ１３０の先端に近接したコア空気流路１１０から漏れたＰ３空気とを含む。混合空気流ダクト４２０は、ガスタービンエンジン１００の様々な構成要素を冷却するためにＰ３Ｘ空気および高圧Ｐ３空気の送達および再使用を可能にする。例えば、混合空気流ＭＡは、ＨＰタービン１７２のステータベーンおよびタービンブレード１８２、１８４の１つまたは複数の段の、ならびに／またはＬＰタービン１７４の１つまたは複数の構成要素を冷却するために再使用することができる。

前述のように、図２および図５にさらに示すように、空気送達システム４００は、熱交換器４０２から動力またはＬＰタービン１７４に延びるタービン冷却ダクト４２６をさらに含む。いくつかの例示的な実施形態では、熱交換器４０２からＬＰタービン１７４に延びるタービン冷却ダクト４２６は存在しない。むしろ、そのような例示的な実施形態では、Ｐ３空気を冷却するために使用される冷却空気ＣＡは、タービン冷却ケース１８８に直接供給される。

ここで図２〜図５を参照して、空気送達システム４００がガスタービンエンジン１００の様々な構成要素に冷却／加圧空気流を送達する方法を説明する。空気送達システム４００がガスタービンエンジンの様々な構成要素に冷却／加圧空気流を送達する方法を説明し図示する以下の説明および添付の図は、例示目的であり、以下に記載される様々な特徴は、本主題の範囲から逸脱することなく、様々な方法で変更、適合、拡張、再構成および／または省略することができることが理解されよう。

図２に示すように、中間圧縮機空気、またはＰ２５空気は、コア空気流路１１０から冷却ダクト４１０に抽気される。冷却ダクト４１０は、エジェクタ４０４にＰ２５空気を送る。エジェクタ４０４は、Ｐ２５空気流ジェットによってベイ空気流ＢＡを同伴させる。いくつかの実施形態では、ベイ空気流ＢＡは、ターボファンエンジンの高バイパスダクトから抽出されたバイパス空気流、周囲空気、エンジンのナセルとコアタービンエンジンとの間に画定された空間の間から抽出された空気、これらの組合せなどとすることができるエジェクタ４０４がＰ２５空気流をベイ空気流ＢＡと同伴させて一定量の冷却空気流ＣＡを形成した後、冷却空気流ＣＡは、冷却ダクト４１０を介して熱交換器４０２に送られる。圧縮機抽気バルブ１２８は、ガスタービンエンジン１００の様々な構成要素の加圧および冷却の必要性に応じて、圧縮機セクション１２０から一定量のＰ２５空気流を選択的に出すことを可能にする（または、１つもしくは複数のオリフィスにより一定量のＰ２５空気流が圧縮機セクション１２０から抽気されることが可能になる）。同時に、圧縮機吐出空気、またはＰ３空気は、燃焼セクション１５０から抽気され、ＨＰ抽気ダクト４１４を介して熱交換器４０２に送られる。ＨＰ抽気バルブ１９０は、熱交換器４０２への所定の量のＰ３空気の抽気を選択的に可能にすることができる。

熱交換器４０２は、エジェクタ４０４からの冷却空気流ＣＡ、および燃焼セクション１５０からの比較的高温および高圧のＰ３空気流を受け入れる。空気−空気の熱交換では、比較的高温のＰ３空気流が冷却空気流ＣＡと熱交換する。この実施形態では、冷却空気流ＣＡは、高温Ｐ３空気と混合しない。熱交換器４０２は、Ｐ３空気を冷却し、冷却された高圧空気、またはＰ３Ｘ空気をもたらす。Ｐ３Ｘ空気流は、Ｐ３空気流よりも冷たく、ガスタービンエンジン１００のサンプアセンブリの１つまたは複数内の圧力に匹敵する圧力にある。

この実施形態では、Ｐ３空気を冷却するために使用される冷却空気流ＣＡは、図２に示すように、タービン冷却ダクト４２６を介して送られてＬＰタービン１７４の構成要素を冷却する。追加的にまたは代替的に、いくつかの実施形態では、Ｐ３空気を冷却するために使用される冷却空気流ＣＡは、周囲環境に放出されるか、またはガスタービンエンジン１００の他の構成要素を冷却するために使用される。例えば、いくつかの例示的な実施形態では、冷却空気流ＣＡは、ＨＰタービン１７２のタービンケーシングに冷却を行うかまたは衝突するように送ることができる。

さらに図２を参照すると、冷却された高圧Ｐ３Ｘ空気流は、熱交換器４０２を出て、ＨＰダクト４１２を介してＢサンプアセンブリ２５０に送られ、より具体的には、Ｐ３Ｘ空気流は、Ｂサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６に送られる。この実施形態では、ＨＰダクト４１２は、熱交換器４０２からケーシング１０８（図２および図５）に画定された開口部１１２を通って延びる。次いで、ＨＰダクト４１２は、圧縮機セクション１２０の最終段（すなわち、インペラ１３０）と燃焼セクション１５０の燃焼器１５２との間に長手方向中心線１０２に向かって半径方向Ｒに沿って延び、Ｂサンプアセンブリ２５０の近傍で終端する。特に、ＨＰダクトは、Ｂサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６内に開口する。この実施形態では、ＨＰダクト４１２は、サンププレナム２５６の前方、中間、および後方部分へのＰ３Ｘ空気流のより均一な分配を可能にする複数の通路を含む。

図３に示すように、高圧Ｐ３Ｘ空気は、Ｂサンプアセンブリ２５０に送達され、一般に、サンプフレーム２５２の上またはその周りに分配される。Ｐ３Ｘ空気流の第１の部分４３０は、軸方向Ａに沿って概して後方または後部方向にサンプフレーム２５２に沿って移動し、Ｐ３Ｘ空気流の第２の部分４３２は、軸方向Ａに沿って概して前方方向にサンプフレーム２５２に沿って移動する。Ｐ３Ｘ空気流の第１の部分４３０は、Ｂサンプアセンブリ２５０の第１のシール要素２５８を加圧する。Ｐ３Ｘ空気が十分に加圧されるので、第１のシール要素２５８にわたる圧力差により、オイルミストがサンプキャビティ２５４内に維持され、第１のシール要素２５８にわたるオイル漏れが最小限に抑えられ、かつ／または低減される。さらに、Ｐ３Ｘ空気流が熱交換器４０２によって十分に冷却される実施形態では、高圧Ｐ３Ｘ空気流は、Ｂサンプアセンブリ２５０内またはその周囲にコーキングおよび／またはオイル火災を引き起こさない。

図３をさらに参照すると、この例示的な実施形態に示すように、Ｐ３Ｘ空気が第１のシール要素２５８を通って流れた後、Ｐ３Ｘ空気流の第１の部分４３０の少なくとも一部は、概して半径方向Ｒに沿って後方または後部方向に流れ続ける。特に、Ｐ３Ｘ空気流の第１の部分４３０の少なくとも一部は、後方シール要素１４４を通過してインペラ通路１３６に入る。Ｐ３Ｘ空気の第１の部分４３０は、半径方向Ｒに沿ってインペラ通路１３６を通って上方に流れてインペラキャビティ１３８に入る。同時に、Ｐ３空気は、インペラ１３０の先端１７３またはその付近でインペラキャビティ１３８に漏れる。Ｐ３Ｘ空気流は、Ｐ３空気と混合する。インペラ後壁１３２に沿って流れるＰ３Ｘ空気とＰ３空気流との混合物は、インペラ１３０を冷却する。いくつかの例示的な実施形態では、Ｐ３Ｘ空気とＰ３空気との混合物は、動作中にガスタービンエンジン１００が受ける最も極端な圧力比であってもインペラ１３０の軽量の材料が実現可能な程度に、インペラ１３０を冷却するのに十分に冷たい。このようにして、いくつかの例示的な実施形態では、インペラ１３０は、チタンまたはチタン合金、他の適切な軽量の材料、またはこれらの組合せで形成することができる。したがって、このような実施形態では、ガスタービンエンジン１００の重量は、低減することができる。

ここで図３および図４を参照すると、図３に示すように、後方シール要素１４４を通過したＰ３Ｘ空気の一部は、ＨＰシャフト２１０を横切って長手方向中心線に向かって軸方向Ａに沿って概して後方または後部に流れ続け、インペラ１３０のハブ１６５を通過する。加えて、インペラキャビティ１３８からの混合空気流ＭＡの一部は、長手方向中心線１０２に向かって半径方向内向きに流れ、ＨＰシャフト２１０を横切ったＰ３Ｘ空気と結合する。Ｐ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡは、軸方向Ａに沿ってＡサンプアセンブリ２８０に向かって後方または後部に続く。図４に示すように、Ｐ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡは、ＨＰシャフト２１０に沿って続き、Ａサンプ通路４１８を通って半径方向外側に流れてＡサンププレナム２８６に入り、Ａサンプアセンブリ２８０の第１のシール要素２９０を加圧する。このようにして、第１のシール要素２９０にわたる適切な圧力差を達成することができる。さらに、Ｐ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡの一部は、ラックシール要素１９２を横切って半径方向外側に流れ、圧縮機１２２の１つまたは複数の構成要素を冷却する。加えて、Ｐ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡが既に加圧されているので、圧縮機１２２に沿ってコア空気流路１１０に入るＰ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡは、圧縮機１２２の効率を改善する。このようにして、Ｐ３Ｘ空気流および／または混合空気流ＭＡの再使用は、エンジンの効率を改善する。

図３を参照すると、前述のように、冷却された高圧Ｐ３Ｘ空気の第２の部分４３２は、サンププレナム２５６に送達され、軸方向Ａに沿って概して前方にサンプフレーム２５２の上にまたはその周りに分配される。Ｐ３Ｘ空気流は、Ｂサンプアセンブリ２５０の第２のシール要素２６０を加圧する。Ｐ３Ｘ空気が十分に加圧されるので、第２のシール要素２６０にわたる圧力差により、オイルミストがサンプキャビティ２５４内に維持され、第２のシール要素２６０にわたるオイル漏れが最小限に抑えられ、かつ／または低減される。さらに、Ｐ３Ｘ空気流の組合せが熱交換器４０２によって十分に冷却される実施形態では、Ｐ３Ｘは、Ｂサンプアセンブリ２５０内またはその周囲にコーキングおよび／またはオイル火災を引き起こさない。

第２のシール要素２６０およびＢサンプアセンブリ２５０を加圧した後、より一般的には、Ｐ３Ｘ空気流の第２の部分４３２は、前方シール要素１４６を横切って流れ、サンププレナム２５６を出る。次いで、Ｐ３Ｘ空気流の第２の部分４３２は、混合空気流ダクト４２０によって送達された混合空気流ＭＡと、Ｂサンプアセンブリ２５０の前方の位置にある加速器４２８によって送達されたＰ３空気と混合する。得られた空気流は、ここでは複合空気流ＣＭとみなされる。混合空気流ＭＡおよびＰ３空気流の再使用は、ガスタービンエンジン１００の他の様々な構成要素を冷却するのに必要なＰ３Ｘ空気の量を効果的に減少させる。このようにして、抽気空気の量を減少させることができ（すなわち、Ｐ２５空気、Ｐ３空気など）、したがって、エンジンの全体的なサイクル効率を改善することができる。

さらに図３を参照すると、図示のように、複合空気流ＣＭは、例えば、ＨＰタービン１７２の様々な構成要素のような、ガスタービンエンジン１００の他の様々な構成要素を冷却するために前方に続くことができる。特に、図３の図示の実施形態に示すように、複合空気流ＣＭは、Ｂサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６からＨＰタービン１７２の第２段１８０のタービンブレード１８４に送ることができる。複合空気流ＣＭは、ＨＰシャフト開口４２６を通ってサンププレナム２５６を出て、次にタービン冷却通路４１６を通って軸方向Ａに沿って概して前方に流れる。次に複合空気流ＣＭは、半径方向Ｒに沿って、第２段のタービンブレードのロータに沿って半径方向外側に移行する。次いで複合空気流ＣＭは、軸方向Ａに沿って後部または後方方向にタービン冷却通路４１６に流れ、次に第２段１８０のハブおよびタービンブレード１８４に向かって半径方向外側に延びる。このようにして、Ｐ３Ｘ空気流および他の再使用される空気流を含む複合空気流ＣＭは、第２段１８０のタービンブレード１８４を冷却する。他の例示的な実施形態では、ＨＰシャフト２１０は、ＨＰタービン１７２の第１段のロータおよびタービンブレードに空気流連通を提供する他のＨＰシャフト開口を含むことができる。さらに別の例示的な実施形態では、タービン冷却通路４１６は、第２段１８０のステータベーン１８２を冷却するために延びることができる。

再び図２を参照すると、Ｂサンプアセンブリ２５０の後部部分に示すように、Ｐ３Ｘ空気流の一部は、ＨＰシャフト２１０の半径方向内向きに軸方向Ａに沿って前方方向に流れる。次に、Ｐ３Ｘ空気流は、ＬＰタービン１７４のロータアセンブリに向かってＬＰタービン通路４２２を通って流れ、ＬＰタービン１７４のロータアセンブリおよび他の構成要素、例えば、ＬＰタービン１７４の１つまたは複数のステータベーンおよび１つまたは複数のタービンブレードを冷却することができる。

図６は、本開示の例示的な実施形態による、例えば、本明細書に図示され記載された例示的なガスタービンエンジン１００などのガスタービンエンジンの１つまたは複数の構成要素を冷却および／または加圧するための例示的な方法（５００）の流れ図を示す。方法（５００）の一部またはすべては、本明細書に開示される空気送達システム４００によって実施することができる。加えて、図６は、図示および説明の目的のために特定の順序で方法（５００）を示す。例示的な方法（５００）は、本主題の範囲から逸脱することなく、様々な方法で変更、適合、拡張、再構成および／または省略することができることが理解されよう。

（５０２）において、例示的な方法（５００）は、冷却空気流ＣＡを抽出することを含む。例えば、冷却空気流ＣＡは、ベイ空気流ＢＡ、Ｐ２５空気流、追加の空気流、および／またはこれらの組合せであり得る。いくつかの実施態様では、冷却空気流ＣＡは、ベイ空気流ＢＡとＰ２５空気流との混合物である。そのような実施態様では、冷却空気流ＣＡの大部分は、ベイ空気であり得、熱交換器４０２に送達される抽出されたＰ３空気を十分に冷却するのに必要な熱伝達率に応じて、所定の量のＰ２５空気を圧縮機セクション１２０から抽出することができる。

（５０４）において、例示的な方法（５００）は、ディフューザキャビティ１６２の下流かつ燃焼チャンバ１５４の上流の燃焼セクション１５０からＰ３空気流を抽出することを含む。ガスタービンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素（例えば、Ｂサンプアセンブリ２５０の１つまたは複数の構成要素など）の加圧および冷却の必要性に応じて、例示的なＨＰ抽気バルブ１９０は、Ｐ３空気が熱交換器４０２に送達され得るように、例示的なＨＰ抽気ダクト４１４への所定の量のＰ３空気を選択的に可能にすることができる。例えば、Ｂサンプアセンブリ２５０に近接して配置された１つまたは複数のセンサは、Ｂサンプアセンブリ２５０の１つまたは複数のシール要素にわたる圧力差を示す１つまたは複数の信号をエンジンのコントローラに送ることができる。１つまたは複数の信号に基づいて、ＨＰ抽気バルブ１９０に通信可能に結合されたコントローラは、バルブ位置を選択的に制御して、燃焼セクション１５０から抽気されるＰ３空気の流れを制御することができる。燃焼セクション１５０から抽気されるＰ３空気の量、ひいてはＰ２５空気の量を制御することによって、所要の量の抽気空気のみがコア空気流路１１０から実際に抽気される。このようにして、より多くの空気が有用な仕事のためにコア空気流路１１０に残ることができ、それによってエンジンの効率を改善する。いくつかの実施形態では、エンジンコントローラは、全デジタルエンジン制御装置（ＦＡＤＥＣ）機能を有する電子エンジンコントローラであってもよい。

（５０６）において、例示的な方法（５００）は、熱交換器４０２に冷却空気流ＣＡおよびＰ３空気流を送達することを含む。冷却空気流ＣＡは、燃焼セクション１５０から抽出されたＰ３空気を冷却するために使用され得るように、熱交換器４０２に送達される。

（５０８）において、例示的な方法（５００）は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために熱交換器４０２を介して冷却空気流ＣＡでＰ３空気流を冷却することを含む。いくつかの実施態様では、Ｐ３空気流は、空気−空気交換において冷却空気流ＣＡと熱交換することができる。さらに、追加的にまたは代替的に、Ｐ３空気流は、他の適切な手段および適切な流体によって冷却することができる。

（５１０）において、例示的な方法（５００）は、サンプキャビティを加圧するためサンププレナムにＰ３Ｘ空気流を送ることを含む。いくつかの例示的な実施態様では、Ｐ３Ｘ空気流は、サンプキャビティ２５４を加圧するためにＢサンプアセンブリ２５０のサンププレナム２５６に送ることができる。サンププレナム２５６にＰ３Ｘ空気流を送ることによって、Ｐ３Ｘ空気流は、サンプフレーム２５２の上および／またはその周りに、かつＢサンプアセンブリ２５０の第１および第２のシール要素２５８、２６０の周りに分配することができる。このようにして、いくつかの実施形態では、第１および第２のシール要素２５８、２６０にわたる圧力差を適切に設定することができ、Ｐ３Ｘ空気が十分に冷却されるので、Ｐ３Ｘ空気は、Ｂサンプアセンブリ２５０内またはその周囲にコーキングおよび／またはオイル火災を引き起こさない。

いくつかの例示的な実施態様では、方法（５００）は、圧縮機セクションからＰ２５空気流を抽出することと、ベイ空気流ＢＡを抽出することと、冷却空気流ＣＡを形成するためにＰ２５空気流をベイ空気流ＢＡと同伴させることとを含む。

いくつかの例示的な実施態様では、圧縮機セクション１２０は、後壁１３２を有するインペラをさらに含む。さらに、ガスタービンエンジン１００は、後壁１３２に近接して配置されたインペラフレーム１３４をさらに含む。後壁１３２およびインペラフレーム１３４は、前述のように、インペラキャビティ１３８を少なくとも部分的に画定する。そのような例示的な実施態様では、方法（５００）は、インペラ１３０を冷却するためにインペラキャビティ１３８にＰ３Ｘ空気流を送ることをさらに含む。このようにして、インペラ１３０を形成するために軽量の材料、例えばチタンなどを使用することができる。

いくつかの例示的な実施態様では、ガスタービンエンジン１００は、ガスタービンエンジン１００の入口本体２３６によって画定された入口２３４に近接して配置されたＡサンプアセンブリ２８０をさらに含む。Ａサンプアセンブリ２８０は、Ａサンプキャビティ２８４を少なくとも部分的に画定し、かつＡサンプキャビティ２８４に対向するＡサンププレナム２８６を少なくとも部分的に画定するＡサンプフレーム２８２を含む。そのような例示的な実施態様では、方法（５００）は、Ａサンプキャビティ２８４を加圧するためにＡサンププレナム２８６にＰ３Ｘ空気を送ることをさらに含む。

いくつかの例示的な実施態様では、サンプアセンブリは、圧縮機セクション１２０とタービンセクション１７０との間に配置されたＢサンプアセンブリ２５０である。さらに、いくつかの例示的な実施態様では、サンプアセンブリは、軸方向Ａに沿って圧縮機セクション１２０とタービンセクション１７０との間に配置されたＢサンプアセンブリである。

いくつかの例示的な実施態様では、タービンは、タービンステータベーンおよびタービンブレードの第１段および第２段をさらに含む。そのような例示的な実施態様では、方法（５００）は、タービンステータベーンおよびタービンブレードの第２段にＰ３Ｘ空気の少なくとも一部を送ることをさらに含む。さらに他の例示的な実施態様では、タービンステータベーンおよびタービンブレードの第２段にＰ３Ｘ空気を送る前に、方法（５００）は、Ｐ３Ｘ空気をＰ３空気流と混合することをさらに含む。いくつかの例示的な実施態様では、タービンは、ＨＰタービンである。

いくつかの例示的な実施態様では、方法（５００）は、ＬＰタービン１７４のロータアセンブリおよび他の構成要素が冷却され得るように、ＬＰタービン通路４２２を通してＰ３Ｘ空気の少なくとも一部を送ることをさらに含む。ＬＰタービン通路４２２は、ガスタービンエンジン１００のＨＰタービン１７２とＬＰタービン１７４とを分離するタービンフレーム部材１８６によって少なくとも部分的に画定することができる。

いくつかの例示的な実施態様では、ガスタービンエンジン１００は、ターボプロップエンジンとして構成された逆流ガスタービンエンジンである。さらに他の例示的な実施態様では、ガスタービンエンジン１００は、ターボシャフトエンジンとして構成された逆流ガスタービンエンジンである。

本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するガスタービンエンジン（１００）であって、
前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能な圧縮機（１２２）を有する圧縮機セクション（１２０）と、
前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能なタービン（１７２、１７４）を有するタービンセクション（１７０）と、
前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に延び、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）とを結合するシャフト（２１０、２１２）と、
前記圧縮機セクション（１２０）の下流かつ前記タービンセクション（１７０）の上流に配置された燃焼セクション（１５０）であって、前記燃焼セクション（１５０）は、ディフューザキャビティ（１６２）を画定し、燃焼チャンバ（１５４）を画定する燃焼器（１５２）を含み、前記ディフューザキャビティ（１６２）は、前記燃焼チャンバ（１５４）の上流に位置する燃焼セクション（１５０）と、
サンプフレーム（２５２）と、前記サンプフレーム（２５２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された軸受アセンブリとを備えるサンプアセンブリ（２８０）であって、前記サンプフレーム（２５２）は、サンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定するサンプアセンブリ（２８０）と、
前記サンプキャビティ（２８４）に対向する前記サンプフレーム（２５２）によって少なくとも部分的に画定されたサンププレナム（２５６）と、
熱交換器（４０２）、
前記熱交換器（４０２）に冷却空気流（ＣＡ）を供給するために前記圧縮機セクション（１２０）から前記熱交換器（４０２）に延びる冷却ダクト（４１０）、
前記燃焼セクション（１５０）から前記熱交換器（４０２）に延びて前記ディフューザキャビティ（１６２）と空気流連通し、前記熱交換器（４０２）にＰ３空気流を送達するための高圧抽気ダクト（４１４）、および
前記熱交換器（４０２）から前記サンププレナム（２５６）に延びる高圧ダクト（４１２）
を備える空気送達システム（４００）と
を備え、
前記熱交換器（４０２）は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために前記冷却空気流（ＣＡ）を使用して前記Ｐ３空気流を冷却するように構成され、前記高圧ダクト（４１２）は、前記サンプアセンブリの前記サンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記サンププレナム（２５６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送達するように構成される、ガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様２］
前記圧縮機セクション（１２０）が、後壁（１３２）を有するインペラ（１３０）を含み、前記ガスタービンエンジン（１００）が、
前記後壁（１３２）に近接して配置されたインペラフレーム（１３４）であって、前記インペラ（１３０）の前記後壁（１３２）および前記インペラフレーム（１３４）が、インペラキャビティ（１３８）を少なくとも部分的に画定するインペラフレーム（１３４）
をさらに備え、
前記インペラフレーム（１３４）および前記サンプフレーム（２５２）が、前記サンププレナム（２５６）と前記インペラキャビティ（１３８）との間の空気流連通を提供するインペラ通路（１３６）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記インペラ（１３０）を冷却するために前記インペラ通路（１３６）を通って前記インペラキャビティ（１３８）に流れる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様３］
前記インペラ（１３０）が、チタンで形成される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様４］
前記空気送達システム（４００）が、
前記冷却空気流（ＣＡ）をベイ空気流（ＢＡ）と同伴させるために前記冷却ダクト（４１０）に沿って配置されたエジェクタ（４０４）
をさらに備える、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様５］
前記冷却空気流（ＣＡ）が、前記圧縮機（１２２）からのＰ２５空気流およびベイ空気流（ＢＡ）からなる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様６］
前記タービン（１７２、１７４）が、タービンステータベーン（１８２）およびタービンブレード（１８４）の第１段（１７８）および第２段（１８０）をさらに備え、前記シャフト（２１０、２１２）が、前記サンププレナム（２５６）から前記第２段（１８０）のタービンブレード（１８４）に延びるタービン冷却通路（４１６）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記タービンブレード（１８４）を冷却するために前記タービン冷却通路（４１６）を通って前記第２段（１８０）のタービンブレード（１８４）に流れる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様７］
前記サンプアセンブリが、前記軸方向（Ａ）に沿って前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に配置されたＢサンプアセンブリ（２５０）である、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様８］
前記ガスタービンエンジン（１００）が、
前記ガスタービンエンジン（１００）の入口本体（２３６）によって画定された入口（２３４）に近接して配置されたＡサンプアセンブリ（２８０）をさらに備え、前記Ａサンプアセンブリ（２８０）が、Ａサンプフレーム（２８２）と、前記Ａサンプフレーム（２８２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された第１の軸受アセンブリ（３００）とを備え、前記Ａサンプフレーム（２８２）が、前記第１の軸受アセンブリ（３００）が収容されるサンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定し、前記Ａサンプキャビティ（２８４）に対向するＡサンププレナム（２８６）を少なくとも部分的に画定し、前記シャフト（２１０、２１２）が、前記サンププレナム（２５６）から前記Ａサンププレナム（２８６）に延びるＡサンプ通路（４１８）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記Ａサンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記Ａサンプ通路（４１８）を通って前記Ａサンププレナム（２８６）に流れる、実施態様７に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様９］
前記ガスタービンエンジン（１００）が、
前記タービン（１７２、１７４）に近接して配置され、前記熱交換器（４０２）と空気流連通するタービン冷却ケース（１８８）
をさらに備え、
前記冷却空気流（ＣＡ）が前記Ｐ３空気と熱交換した後、前記冷却流（ＣＡ）が、前記タービン冷却ケース（１８８）に送られる、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様１０］
前記サンプアセンブリが、
前記軸方向（Ａ）に沿って前記軸受アセンブリの後方に配置され、前記サンプフレーム（２５２）に接続された第１のシール要素（２５８）と、
前記軸方向（Ａ）に沿って前記軸受アセンブリの前方に配置され、前記サンプフレーム（２５２）に接続された第２のシール要素（２６０）と
をさらに備え、
前記サンププレナム（２５６）が、前記第１のシール要素（２５８）および前記第２のシール要素（２６０）と空気流連通する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様１１］
軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するガスタービンエンジン（１００）であって、
前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能な圧縮機（１２２）を有する圧縮機セクション（１２０）と、
前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能なタービン（１７２、１７４）を有するタービンセクション（１７０）と、
前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に延び、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）とを結合するシャフト（２１０、２１２）と、
前記圧縮機セクション（１２０）の下流かつ前記タービンセクション（１７０）の上流に配置され、燃焼チャンバ（１５４）を画定する燃焼セクション（１５０）と、
サンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定するサンプフレーム（２５２）を備えるサンプアセンブリと、
前記サンプキャビティ（２８４）に対向する前記サンプフレーム（２５２）によって少なくとも部分的に画定されたサンププレナム（２５６）と、
冷却空気流（ＣＡ）およびＰ３空気流を受け入れるように構成された熱交換器（４０２）であって、前記熱交換器（４０２）は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために前記冷却空気流（ＣＡ）を使用して前記Ｐ３空気流を冷却するように構成される熱交換器（４０２）、および
前記サンプアセンブリの前記サンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記サンププレナム（２５６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送達するように前記熱交換器（４０２）から前記サンププレナム（２５６）に延びる高圧ダクト（４１２）
を備える空気送達システム（４００）と
を備える、ガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様１２］
前記空気送達システム（４００）が、
前記圧縮機（１２２）からのＰ２５空気流を選択的に可能にするための圧縮機抽気バルブ（１２８）と、
前記圧縮機セクション（１２０）から前記熱交換器（４０２）に延び、前記圧縮機抽気バルブ（１２８）と空気流連通する冷却ダクト（４１０）と、
前記冷却空気流（ＣＡ）を形成するために前記Ｐ２５空気流をベイ空気流（ＢＡ）と同伴させるための前記冷却ダクト（４１０）に沿って配置されたエジェクタ（４０４）と
をさらに備える、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様１３］
前記圧縮機セクション（１２０）が、後壁（１３２）を有するインペラ（１３０）を含み、前記ガスタービンエンジン（１００）が、
前記後壁（１３２）に近接して配置されたインペラフレーム（１３４）であって、前記インペラ（１３０）の前記後壁（１３２）および前記インペラフレーム（１３４）が、インペラキャビティ（１３８）を少なくとも部分的に画定するインペラフレーム（１３４）
をさらに備え、
前記インペラフレーム（１３４）および前記サンプフレーム（２５２）が、前記サンププレナム（２５６）と前記インペラキャビティ（１３８）との間の空気流連通を提供するインペラ通路（１３６）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記インペラ（１３０）を冷却するために前記インペラ通路（１３６）を通って前記インペラキャビティ（１３８）に流れる、実施態様１１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
［実施態様１４］
ガスタービンエンジン（１００）の１つまたは複数の構成要素を冷却および加圧するための方法（５００）であって、前記ガスタービンエンジン（１００）は、圧縮機（１２２）を有する圧縮機セクション（１２０）と、タービン（１７２、１７４）と、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に延び、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）とを結合するシャフト（２１０、２１２）と、前記圧縮機（１２２）の下流かつ前記タービン（１７２、１７４）の上流に配置された燃焼セクション（１５０）とを含み、前記燃焼セクション（１５０）は、ディフューザキャビティ（１６２）および燃焼チャンバ（１５４）を画定し、前記ディフューザキャビティ（１６２）は、前記燃焼チャンバ（１５４）の上流に位置し、前記ガスタービンエンジン（１００）は、サンプフレーム（２５２）と、前記サンプフレーム（２５２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された軸受アセンブリとを備えるサンプアセンブリをさらに備え、前記サンプフレーム（２５２）は、前記軸受アセンブリが収容されるサンプキャビティ（２８４）、および前記サンプキャビティ（２８４）に対向するサンププレナム（２５６）を少なくとも部分的に画定し、前記ガスタービンエンジン（１００）は、熱交換器（４０２）と、エジェクタ（４０４）とを備える空気送達システム（４００）をさらに備え、前記方法（５００）は、
冷却空気流（ＣＡ）を抽出することと、
前記ディフューザキャビティ（１６２）の下流かつ前記燃焼チャンバ（１５４）の上流の前記燃焼セクション（１５０）からＰ３空気流を抽出することと、
前記熱交換器（４０２）に前記冷却空気流（ＣＡ）および前記Ｐ３空気流を送達することと、
Ｐ３Ｘ空気流を形成するために前記熱交換器（４０２）を介して前記冷却空気流（ＣＡ）で前記Ｐ３空気流を冷却することと、
前記サンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記サンププレナム（２５６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ることと
を含む、方法（５００）。
［実施態様１５］
前記方法（５００）が、
前記圧縮機セクション（１２０）からＰ２５空気流を抽出することと、
ベイ空気流（ＢＡ）を抽出することと、
前記冷却空気流（ＣＡ）を形成するために前記Ｐ２５空気流をベイ空気流（ＢＡ）と同伴させることと
を含む、実施態様１４に記載の方法（５００）。
［実施態様１６］
前記圧縮機セクション（１２０）が、後壁（１３２）を有するインペラ（１３０）をさらに備え、前記ガスタービンエンジン（１００）が、前記後壁（１３２）に近接して配置されたインペラフレーム（１３４）をさらに備え、前記後壁（１３２）および前記インペラフレーム（１３４）が、インペラキャビティ（１３８）を少なくとも部分的に画定し、前記方法（５００）が、
前記インペラ（１３０）を冷却するために前記インペラキャビティ（１３８）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ること
をさらに含む、実施態様１４に記載の方法（５００）。
［実施態様１７］
タービンステータベーン（１８２）およびタービンブレード（１８４）の第２段（１８０）に前記Ｐ３Ｘ空気を送る前に、前記方法（５００）が、
前記Ｐ３Ｘ空気流を前記インペラキャビティ（１３８）から送られた混合空気流（ＭＡ）と混合することをさらに含み、前記混合空気流（ＭＡ）が、前記Ｐ３Ｘ空気流の少なくとも一部と、前記インペラ（１３０）の先端（１７３）に近接した前記インペラキャビティ（１３８）に漏れたＰ３空気流とを含む、実施態様１６に記載の方法（５００）。
［実施態様１８］
前記ガスタービンエンジン（１００）が、前記ガスタービンエンジン（１００）の入口本体（２３６）によって画定された入口（２３４）に近接して配置されたＡサンプアセンブリ（２８０）をさらに備え、前記Ａサンプアセンブリ（２８０）が、Ａサンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定し、かつ前記Ａサンプキャビティ（２８４）に対向するＡサンププレナム（２８６）を少なくとも部分的に画定するＡサンプフレーム（２８２）を備え、前記方法（５００）が、
前記Ａサンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記Ａサンププレナム（２８６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ること
をさらに含む、実施態様１４に記載の方法（５００）。
［実施態様１９］
前記サンプアセンブリが、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に配置されたＢサンプアセンブリ（２５０）である、実施態様１４に記載の方法（５００）。
［実施態様２０］
前記タービン（１７２、１７４）が、前記タービンステータベーン（１８２）および前記タービンブレード（１８４）の第１段（１７８）および前記第２段（１８０）をさらに備え、前記方法（５００）が、
前記タービンステータベーン（１８２）および前記タービンブレード（１８４）の前記第２段（１８０）に前記Ｐ３Ｘ空気流の少なくとも一部を送ること
をさらに含む、実施態様１４に記載の方法（５００）。

１００ ガスタービンエンジン
１０２ 長手方向軸、軸方向中心線、長手方向中心線
１０４ ファンセクション
１０６ コアタービンエンジン
１０８ 外側ケーシング
１１０ コア空気流路
１１２ 開口部
１２０ 圧縮機セクション
１２２ 圧縮機
１２４ 圧縮機ステータベーン
１２６ 圧縮機ロータブレード
１２８ 圧縮機抽気バルブ
１３０ 遠心インペラ
１３２ インペラ後壁
１３４ インペラフレーム
１３６ インペラ通路
１３８ インペラキャビティ
１４０ 先端
１４４ 後方シール要素
１４６ 前方シール要素
１５０ 燃焼セクション
１５２ 燃焼器
１５４ 燃焼チャンバ
１５６ 燃料ノズル
１５８ 点火器
１６０ ディフューザ
１６２ ディフューザキャビティ
１６３ 後壁
１６５ ハブ
１７０ タービンセクション
１７２ ＨＰタービン
１７３ 先端
１７４ ＬＰタービン
１７６ カウリング
１７８ 第１段
１８０ 第２段
１８２ ロータブレード、タービンステータベーン、タービンブレード
１８４ タービンロータブレード
１８６ タービンフレーム部材
１８８ タービン冷却ケース
１９０ ＨＰ抽気ダクトバルブ
１９２ ラックシール要素
２００ 排気セクション
２１０ ＨＰシャフトもしくはスプール
２１２ ＬＰシャフトもしくはスプール
２１４ 出力シャフト
２２０ 可変ピッチファン
２２２ ファンブレード
２２４ ディスク
２２６ 作動部材
２２８ 動力ギアボックス
２３０ フロントハブ
２３２ 圧縮空気、空気流
２３４ 環状入口
２３６ 入口本体
２３８ 燃焼ガス
２５０ Ｂサンプアセンブリ
２５２ サンプフレーム
２５４ サンプキャビティ
２５６ サンププレナム
２５８ 第１のシール要素
２６０ 第２のシール要素
２６２ 静止フレーム部材
２７０ 第２の軸受アセンブリ
２８０ Ａサンプアセンブリ
２８２ Ａサンプフレーム
２８４ Ａサンプキャビティ
２８６ Ａサンププレナム
２９０ 第１のシール要素
３００ 第１の軸受アセンブリ
３１０ Ｃサンプアセンブリ
３２０ 第３の軸受アセンブリ
３３０ 第４の軸受アセンブリ
４００ 空気送達システム
４０２ 熱交換器
４０４ エジェクタ
４１０ 冷却ダクト
４１２ ＨＰダクト
４１４ ＨＰ抽気ダクト
４１６ タービン冷却通路
４１８ Ａサンプ通路
４２０ 混合空気流ダクト
４２２ ＬＰタービン通路
４２４ Ａサンプ開口
４２６ タービン冷却ダクト、ＨＰシャフト開口
４２８ 加速器
４３０ 第１の部分
４３２ 第２の部分
Ａ 軸方向
ＢＡ ベイ空気流
ＢＡ ベイ空気
Ｃ 円周方向
ＣＡ 冷却空気
ＣＡ 冷却空気流
ＣＭ 複合空気流
ＭＡ 混合空気流
Ｐ ピッチ軸
Ｐ２５ ベイ空気流
Ｐ３ 高温、高圧
Ｐ３Ｘ 高圧
Ｒ 半径方向

Claims (15)

1. 軸方向（Ａ）、半径方向（Ｒ）、および円周方向（Ｃ）を画定するガスタービンエンジン（１００）であって、
   前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能な圧縮機（１２２）を有する圧縮機セクション（１２０）と、
   前記軸方向（Ａ）の周りで回転可能なタービン（１７２、１７４）を有するタービンセクション（１７０）と、
   前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に延び、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）とを結合するシャフト（２１０、２１２）と、
   前記圧縮機セクション（１２０）の下流かつ前記タービンセクション（１７０）の上流に配置された燃焼セクション（１５０）であって、前記燃焼セクション（１５０）は、ディフューザキャビティ（１６２）を画定し、燃焼チャンバ（１５４）を画定する燃焼器（１５２）を含み、前記ディフューザキャビティ（１６２）は、前記燃焼チャンバ（１５４）の上流に位置する燃焼セクション（１５０）と、
   サンプフレーム（２５２）と、前記サンプフレーム（２５２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された軸受アセンブリとを備えるサンプアセンブリ（２８０）であって、前記サンプフレーム（２５２）は、サンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定するサンプアセンブリ（２８０）と、
   前記サンプキャビティ（２８４）に対向する前記サンプフレーム（２５２）によって少なくとも部分的に画定されたサンププレナム（２５６）と、
   熱交換器（４０２）、
   前記熱交換器（４０２）に冷却空気流（ＣＡ）を供給するために前記圧縮機セクション（１２０）から前記熱交換器（４０２）に延びる冷却ダクト（４１０）、
   前記燃焼セクション（１５０）から前記熱交換器（４０２）に延びて前記ディフューザキャビティ（１６２）と空気流連通し、前記熱交換器（４０２）にＰ３空気流を送達するための高圧抽気ダクト（４１４）、および
   前記熱交換器（４０２）から前記サンププレナム（２５６）に延びる高圧ダクト（４１２）
   を備える空気送達システム（４００）と
   を備え、
   前記熱交換器（４０２）は、Ｐ３Ｘ空気流を形成するために前記冷却空気流（ＣＡ）を使用して前記Ｐ３空気流を冷却するように構成され、前記高圧ダクト（４１２）は、前記サンプアセンブリの前記サンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記サンププレナム（２５６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送達するように構成される、ガスタービンエンジン（１００）。
2. 前記圧縮機セクション（１２０）が、後壁（１３２）を有するインペラ（１３０）を含み、前記ガスタービンエンジン（１００）が、
   前記後壁（１３２）に近接して配置されたインペラフレーム（１３４）であって、前記インペラ（１３０）の前記後壁（１３２）および前記インペラフレーム（１３４）が、インペラキャビティ（１３８）を少なくとも部分的に画定するインペラフレーム（１３４）
   をさらに備え、
   前記インペラフレーム（１３４）および前記サンプフレーム（２５２）が、前記サンププレナム（２５６）と前記インペラキャビティ（１３８）との間の空気流連通を提供するインペラ通路（１３６）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記インペラ（１３０）を冷却するために前記インペラ通路（１３６）を通って前記インペラキャビティ（１３８）に流れる、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
3. 前記インペラ（１３０）が、チタンで形成される、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
4. 前記空気送達システム（４００）が、
   前記冷却空気流（ＣＡ）をベイ空気流（ＢＡ）と同伴させるために前記冷却ダクト（４１０）に沿って配置されたエジェクタ（４０４）
   をさらに備える、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
5. 前記冷却空気流（ＣＡ）が、前記圧縮機（１２２）からのＰ２５空気流およびベイ空気流（ＢＡ）からなる、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
6. 前記タービン（１７２、１７４）が、タービンステータベーン（１８２）およびタービンブレード（１８４）の第１段（１７８）および第２段（１８０）をさらに備え、前記シャフト（２１０、２１２）が、前記サンププレナム（２５６）から前記第２段（１８０）のタービンブレード（１８４）に延びるタービン冷却通路（４１６）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記タービンブレード（１８４）を冷却するために前記タービン冷却通路（４１６）を通って前記第２段（１８０）のタービンブレード（１８４）に流れる、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
7. 前記サンプアセンブリが、前記軸方向（Ａ）に沿って前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に配置されたＢサンプアセンブリ（２５０）である、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１００）。
8. 前記ガスタービンエンジン（１００）が、
   前記ガスタービンエンジン（１００）の入口本体（２３６）によって画定された入口（２３４）に近接して配置されたＡサンプアセンブリ（２８０）をさらに備え、前記Ａサンプアセンブリ（２８０）が、Ａサンプフレーム（２８２）と、前記Ａサンプフレーム（２８２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された第１の軸受アセンブリ（３００）とを備え、前記Ａサンプフレーム（２８２）が、前記第１の軸受アセンブリ（３００）が収容されるサンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定し、前記Ａサンプキャビティ（２８４）に対向するＡサンププレナム（２８６）を少なくとも部分的に画定し、前記シャフト（２１０、２１２）が、前記サンププレナム（２５６）から前記Ａサンププレナム（２８６）に延びるＡサンプ通路（４１８）を画定し、前記高圧ダクト（４１２）が前記サンププレナム（２５６）にＰ３Ｘ空気を供給すると、前記Ｐ３Ｘ空気の少なくとも一部が、前記Ａサンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記Ａサンプ通路（４１８）を通って前記Ａサンププレナム（２８６）に流れる、請求項７に記載のガスタービンエンジン（１００）。
9. ガスタービンエンジン（１００）の１つまたは複数の構成要素を冷却および加圧するための方法（５００）であって、前記ガスタービンエンジン（１００）は、圧縮機（１２２）を有する圧縮機セクション（１２０）と、タービン（１７２、１７４）と、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に延び、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）とを結合するシャフト（２１０、２１２）と、前記圧縮機（１２２）の下流かつ前記タービン（１７２、１７４）の上流に配置された燃焼セクション（１５０）とを含み、前記燃焼セクション（１５０）は、ディフューザキャビティ（１６２）および燃焼チャンバ（１５４）を画定し、前記ディフューザキャビティ（１６２）は、前記燃焼チャンバ（１５４）の上流に位置し、前記ガスタービンエンジン（１００）は、サンプフレーム（２５２）と、前記サンプフレーム（２５２）と前記シャフト（２１０、２１２）との間に配置された軸受アセンブリとを備えるサンプアセンブリをさらに備え、前記サンプフレーム（２５２）は、前記軸受アセンブリが収容されるサンプキャビティ（２８４）、および前記サンプキャビティ（２８４）に対向するサンププレナム（２５６）を少なくとも部分的に画定し、前記ガスタービンエンジン（１００）は、熱交換器（４０２）と、エジェクタ（４０４）とを備える空気送達システム（４００）をさらに備え、前記方法（５００）は、
   冷却空気流（ＣＡ）を抽出することと、
   前記ディフューザキャビティ（１６２）の下流かつ前記燃焼チャンバ（１５４）の上流の前記燃焼セクション（１５０）からＰ３空気流を抽出することと、
   前記熱交換器（４０２）に前記冷却空気流（ＣＡ）および前記Ｐ３空気流を送達することと、
   Ｐ３Ｘ空気流を形成するために前記熱交換器（４０２）を介して前記冷却空気流（ＣＡ）で前記Ｐ３空気流を冷却することと、
   前記サンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記サンププレナム（２５６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ることと
   を含む、方法（５００）。
10. 前記方法（５００）が、
    前記圧縮機セクション（１２０）からＰ２５空気流を抽出することと、
    ベイ空気流（ＢＡ）を抽出することと、
    前記冷却空気流（ＣＡ）を形成するために前記Ｐ２５空気流をベイ空気流（ＢＡ）と同伴させることと
    を含む、請求項９に記載の方法（５００）。
11. 前記圧縮機セクション（１２０）が、後壁（１３２）を有するインペラ（１３０）をさらに備え、前記ガスタービンエンジン（１００）が、前記後壁（１３２）に近接して配置されたインペラフレーム（１３４）をさらに備え、前記後壁（１３２）および前記インペラフレーム（１３４）が、インペラキャビティ（１３８）を少なくとも部分的に画定し、前記方法（５００）が、
    前記インペラ（１３０）を冷却するために前記インペラキャビティ（１３８）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ること
    をさらに含む、請求項９に記載の方法（５００）。
12. タービンステータベーン（１８２）およびタービンブレード（１８４）の第２段（１８０）に前記Ｐ３Ｘ空気を送る前に、前記方法（５００）が、
    前記Ｐ３Ｘ空気流を前記インペラキャビティ（１３８）から送られた混合空気流（ＭＡ）と混合することをさらに含み、前記混合空気流（ＭＡ）が、前記Ｐ３Ｘ空気流の少なくとも一部と、前記インペラ（１３０）の先端（１７３）に近接した前記インペラキャビティ（１３８）に漏れたＰ３空気流とを含む、請求項９に記載の方法（５００）。
13. 前記ガスタービンエンジン（１００）が、前記ガスタービンエンジン（１００）の入口本体（２３６）によって画定された入口（２３４）に近接して配置されたＡサンプアセンブリ（２８０）をさらに備え、前記Ａサンプアセンブリ（２８０）が、Ａサンプキャビティ（２８４）を少なくとも部分的に画定し、かつ前記Ａサンプキャビティ（２８４）に対向するＡサンププレナム（２８６）を少なくとも部分的に画定するＡサンプフレーム（２８２）を備え、前記方法（５００）が、
    前記Ａサンプキャビティ（２８４）を加圧するために前記Ａサンププレナム（２８６）に前記Ｐ３Ｘ空気流を送ること
    をさらに含む、請求項９に記載の方法（５００）。
14. 前記サンプアセンブリが、前記圧縮機（１２２）と前記タービン（１７２、１７４）との間に配置されたＢサンプアセンブリ（２５０）である、請求項９に記載の方法（５００）。
15. 前記タービン（１７２、１７４）が、前記タービンステータベーン（１８２）および前記タービンブレード（１８４）の第１段（１７８）および前記第２段（１８０）をさらに備え、前記方法（５００）が、
    前記タービンステータベーン（１８２）および前記タービンブレード（１８４）の前記第２段（１８０）に前記Ｐ３Ｘ空気流の少なくとも一部を送ること
    をさらに含む、請求項９に記載の方法（５００）。