KR101890955B1 - 터보축 엔진용 무윤활 구조 - Google Patents

터보축 엔진용 무윤활 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR101890955B1
KR101890955B1 KR1020137000730A KR20137000730A KR101890955B1 KR 101890955 B1 KR101890955 B1 KR 101890955B1 KR 1020137000730 A KR1020137000730 A KR 1020137000730A KR 20137000730 A KR20137000730 A KR 20137000730A KR 101890955 B1 KR101890955 B1 KR 101890955B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
shaft
helicopter
turbine
gas generator
turbine engine
Prior art date
Application number
KR1020137000730A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130086340A (ko
Inventor
올리비에르 베드린느
제라드 패티
Original Assignee
사프란 헬리콥터 엔진스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 사프란 헬리콥터 엔진스 filed Critical 사프란 헬리콥터 엔진스
Publication of KR20130086340A publication Critical patent/KR20130086340A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101890955B1 publication Critical patent/KR101890955B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/12Rotor drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18Lubricating arrangements
    • F01D25/22Lubricating arrangements using working-fluid or other gaseous fluid as lubricant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/10Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
    • F02C3/103Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor the compressor being of the centrifugal type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/06Arrangements of bearings; Lubricating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/329Application in turbines in gas turbines in helicopters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/70Application in combination with
    • F05D2220/76Application in combination with an electrical generator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/51Magnetic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/52Axial thrust bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/50Bearings
    • F05D2240/54Radial bearings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • General Details Of Gearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

본 발명은 헬리콥터(200)에 연결되기 위한 터빈 엔진(100)에 대한 것으로서, 상기 헬리콥터는 메인 기어박스와, 로터(204), 및 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(202) 내에 완전히 장착되어 있고 상기 로터(204)에도 연결되어 있는 감속장치(206)를 구비하고, 상기 터빈 엔진(100)은 케이싱(102)과, 가스 발생기 축(115)을 구비한 가스 발생기(114), 및 상기 가스 발생기에 의해 발생된 가스 흐름에 의해 회전 구동되기 위한 자유 터빈(124)을 구비하고, 상기 자유 터빈(124)은 자유 터빈 축(128)을 구비하고, 상기 터빈 엔진(100)에서, 상기 터빈 엔진이 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB)에 고정되었을 때, 상기 감속장치에 직접 연결되기 위하여 상기 자유 터빈 축이 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB) 안으로 축방향으로 연장하게 되어 있다.

Description

터보축 엔진용 무윤활 구조{A non-lubricated architecture for a turboshaft engine}
본 발명은 가스 터빈 분야에 대한 것으로, 특히 헬리콥터와 같은 비행장치용 터보축 엔진(turboshaft engine)의 가스터빈에 대한 것이다.
더욱이, 본 발명은, 가스 발생기와, 이 가스 발생기에 의해 발생된 가스의 흐름에 의해 회전구동되는 자유 터빈을 구비하는 특히 헬리콥터용 터보축 엔진에 대한 것이다.
종래에, 상기 가스 발생기는 적어도 하나의 압축기와, 함께 회전하도록 결합되어 있는 터빈을 구비한다. 작동 원리는 다음과 같다 : 엔진으로 들어오는 신선한 공기가 연료와 혼합되는 연소실로 전달되기 전에 회전하는 압축기에 의해 압축된다. 연소실에서 태워진 가스는 고속으로 배출되게 된다.
그리고 나서 상기 가스 발생기의 터빈에서 제1 팽창이 일어나고, 그 팽창 동안에 상기 터빈은 압축기와, 가스발생기의 적절한 작동에 필수적인 장치를 구동하기 위한 에너지를 뽑아낸다. 상기 장치는 일반적으로 가스 터빈의 보조 박스에 위치된다.
상기 가스 발생기의 터빈은 연소된 가스로부터 모든 운동에너지를 흡수하지는 않고, 초과 운동에너지는 상기 가스 발생기에 의해 발생된 가스 흐름에 상응한다.
그리하여, 상기 가스 발생기는 운동에너지를 상기 자유 터빈으로 전달하여, 상기 자유 터빈에서 제2 팽창이 일어나고, 직접 또는 감속기를 통해 수용 부재를 구동하기 위하여 상기 자유 터빈은 운동에너지를 기계적 에너지로 변환하는데, 상기 수용부재로는 헬리콥터의 메인 기어박스(main gearbox, MGB)가 될 수 있다.
종래 기술에서, 상기 가스 발생기, 상기 자유 터빈, 상기 보조 박스 및 때로는 감속기는 모두, 헬리콥터의 바닥에 고정되도록 설계된 터보축 엔진이라 불리는 단일 조립체의 부품들을 형성한다.
헬리콥터의 메인 기어박스의 목적은 1차적으로 로터로부터 헬리콥터의 전체 구조로 양력을 전달하기 위한 것이고, 2차적으로 상기 엔진과 상기 로터 사이에서 기어 구조에 의해 속도를 줄이기 위한 것이며, 또한 장치의 여러 부품을 지지하기도 한다. 상기 메인 기어박스는 엔진에 있는 윤활 회로와 동일한 윤활 회로 구성을 가지는 자체의 윤활 시스템을 구비한다.
상기 자유 터빈과 헬리콥터의 메인 기어박스 사이에서 속도를 감속하기 위해 동력 감소 부분에 구비된, 엔진에 일체화된 감속기와 보조 기어박스에 있는 기어구조는 윤활 회로에 의해 연속적으로 윤활된다.
그러한 윤활 시스템은 일반적으로 펌프와, 필터 조립체, 배관 구조, 탱크, 압력과 온도를 감시하기 위한 센서, 냉각 시스템 및 가스 제거 시스템을 포함하여 이루어진다.
그러한 윤활 시스템은 특히 제약이 많다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 종래의 윤활 시스템은 작동자에게 골치가 되는 누출의 근원이 되고, 이 때문에 조종사는 윤활유의 수위를 확인해야 할 필요가 있다. 더욱이, 상기 엔진은 일정한 시간 동안 윤활이 중단되는 것을 견디어 낼 수 있다는 점이 증명되어야 한다. 최종적으로, 상기 윤활 시스템은 무겁고, 비용이 많이 들고, 통상 오염을 많이 시키는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기 윤활 시스템의 크기를 줄일 수 있는, 헬리콥터용 터빈 엔진 구조를 제공하기 위한 것이다.
그리하여, 우선 본 발명은 헬리콥터 터빈 엔진을 제공하는데, 상기 헬리콥터는 메인 기어박스와, 로터, 및 상기 헬리콥터의 메인 기어박스 내에 완전히 장착되어 있고 상기 로터에도 연결되어 있는 감속장치를 구비하고, 상기 터빈 엔진은 케이싱과, 가스 발생기 축을 구비한 가스 발생기, 및 상기 가스 발생기에 의해 발생된 가스 흐름에 의해 회전 구동되기 위한 자유 터빈을 구비하고, 상기 자유 터빈은 자유 터빈 축을 구비하고, 상기 터빈 엔진에서, 상기 터빈 엔진이 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB)에 고정되었을 때, 상기 감속장치에 직접 연결되기 위하여 상기 자유 터빈 축이 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB) 안으로 축방향으로 연장하게 되어 있다.
본 발명의 터빈 엔진은 앞에서 설명한 종래 기술과 달리, 감속기를 구비하지 않고, 바람직하게는 보조 기어박스를 구비하지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 자유 터빈의 속도는 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB)에 장착된 감속장치에 의해서만 감속된다. 따라서, 감속장치의 기어구조는 상기 메인 기어박스 내에서 그 자체의 윤활회로에 의해 윤활되고, 종래 기술에서 사용되던 것과 같이 엔진 안에서는 더 이상 윤활되지 않는다. 그리하여 본 발명에 의해, 엔진 내에서의 윤활은 상당히 감소되게 된다.
종래 기술에서, 상기 자유 터빈 축과 상기 가스 발생기 축은 구름 베어링에 의해 회전 안내된다. 그러한 베어링은 이들 축들이 받게 되는 방사상 및/또는 축방향 힘을 떠맡아야 된다. 종래 기술에서, 이러한 베어링은 마찬가지로 윤활 시스템에 의해 윤활된다.
바람직스럽게는, 본 발명의 터빈 엔진은 상기 엔진 케이싱과 상기 자유 터빈 축 사이에 방사상으로 배치된 적어도 하나의 무윤활 베어링을 구비한다. 예를 들면, 공기 베어링을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 자유 터빈 축의 회전을 안내하기 위해서는 더 이상 윤활이 필요하지 않게 된다.
바람직스럽게는, 상기 가스 발생기 축과 상기 엔진 케이싱 사이에 적어도 하나의 무윤활 베어링이 배치된다. 예를 들면, 공기 베어링을 사용하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 자유 터빈 축의 회전을 안내하기 위해서는 더 이상 윤활이 필요하지 않게 된다.
종래 기술에서, 기어로 이루어진 보조 기어박스는 상기 터빈 엔진의 감속기의 부품을 구성한다.상기 보조 기어박스는, 공기 조화기나 다른 보조 장치와 같은 헬리콥터에 필요한 장치나 가스 발생기의 적절한 작동을 위해 필요한 구동을 수행하게 된다. 한번 더, 종래 기술의 보조 기어박스의 기어구조는 윤활 시스템에 의하여 윤활된다.
본 발명에서는, 상기 보조 기어박스는 바람직하게는 상기 메인 기어박스에 통합될 수 있고, 상기 가스 발생기에 기계적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 기어 구조는 바람직하게는 장비의 각각의 부품과 연결된 전기 모터에 연결될 수 있고, 상기 모터는 바람직하게는 상기 가스 발생기 축에 직접 연결되어 있는 전기 발전기에 연결된다. 부쉬 없는 형식의 고속 발전기를 사용할 수 있다. 그러한 발전기는 장비의 여러 가지 부품의 전기 모터에 동력을 공급하기 위하여 전기를 발전할 수 있다. 게다가, 윤활을 필요로 하지 않는다.
종래 기술의 터빈 엔진에서, 상기 자유 터빈 축과 상기 가스 발생기 축이 받게 되는 축방향 힘은 윤활되는 베어링에 의해 담당된다.
본 발명에서는, 상기 가스 발생기 축이 받는 축방향 힘은, 상기 가스 발생기와 상기 케이싱 사이에 축방향으로 배치된 무윤활 축받이 장치에 의해 담당된다. 상기 축받이 장치는 축방향 공기 베어링이 될 수 있거나, 축방향 자석 베어링이 될 수 있는데, 이들은 모두 어디에서든 공지되어 있다.
다른 실시예에서, 상기 가스 발생기 축이 받는 축방향 힘은 상기 가스 발생기 축의 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치에 의해 담당되는데, 상기 장치는 상기 메인 기어박스와 상기 가스 발생기 축 사이에 배치되거나, 상기 자유 터빈 축과 상기 가스 발생기 축 사이에 축방향으로 배치된다. 상기 축방향 힘을 떠맡기 위한 상기 장치는 바람직하게는 윤활된 구름 베이링과 같은 윤활된 축받이 장치이고, 헬리콥터의 메인 기어박스에 일체화된다. 그러한 상황하에서, 밀봉 개스킷이 또한 구비되고, 이 개스킷은 상기 자유 터빈 축과 상기 가스 발생기 축 사이에 방사상으로 배치되어, 윤활유가 엔진 안으로 침투하는 것을 막게 된다.
상기 자유 터빈 축이 받게 되는 축방향 힘은, 본 발명의 자유 터빈이 상기 감속 장치에 확고하게 고정되도록 설계되는 결과로, 바람직하게는 상기 헬리콥터의 상기 메인 기어박스에 의하여 담당된다.
본 발명은 터보축 엔진에 대하여 윤활유없는 구조, 즉 완전히 윤활 시스템이 없는 구조, 그리하여 앞에서 언급한 단점이 없는 구조를 제공하는 것이 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 또한, - 메인 기어박스;
- 로터;
- 상기 로터에 연결되어 있으면서, 상기 메인 기어박스 내에 완전히 장착된 감속장치; 및
- 터빈 엔진을 포함하여 이루어지되, 상기 터빈 엔진 케이싱은 상기 메인 기어박스에 고정되고, 상기 메인 기어박스 안쪽으로 축방향으로 자유 터빈 축이 연장되면서 상기 감속장치에 직접 연결되도록 되어 있는, 헬리콥터를 제공한다.
바람직하게는, 상기 터빈 엔진은 추가로 상기 자유 터빈 축으로부터 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치를 구비하고, 상기 장치는 상기 자유 터빈 축에 고정되어 있으면서 상기 헬리콥터의 메인 기어박스 내에 장착된다.
바람직하게는, 상기 자유 터빈 축으로부터 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치는 상기 감속장치와 상기 메인 기어박스 사이에 장착된 구름 베어링을 포함하고, 상기 구름 베어링은 상기 메인 기어박스의 축받이와 상호작용한다. 게다가, 상기 자유 터빈 축은 상기 감속장치에 견고하게 고정된다. 상기 축받이는 상기 자유 터빈 축을 축방향으로 지지하도록 위치되고, 특히 상기 자유 터빈 축이 받게 되는 힘이 상기 터빈 엔진의 꼬리 파이프를 향해 축방향으로 상기 자유 터빈 축을 당기는 경우에 그러하다.
상기 헬리콥터 메인 기어박스와 상기 엔진 케이싱 사이에 밀봉을 제공하기 위하여, 하나 이상의 밀봉부재가 제공되어, 상기 메인 기어박스로부터 윤활유가 빠져나가는 것을 방지하기 위하여, 상기 자유 터빈 축 및/또는 상기 가스 발생기 축, 상기 메인 기어박스의 케이싱 및/또는 상기 엔진 케이싱 사이에 축방향으로 배치될 수 있다.
결국, 상기 터빈 엔진은 바람직하게는 상기 가스 발생기 축에 직접 연결된 발전기를 구비하고, 상기 헬리콥터는 추가로 상기 발전기에 의해 전기적으로 동력을 공급받는 전기 설비를 구비한다.
본 발명에 따라 윤활 시스템의 크기를 줄일 수 있는, 헬리콥터용 터빈 엔진 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술의 터빈 축 엔진을 나타낸다.
도 2는 헬리콥터의 메인 기어박스에 고정된 본 발명의 터빈 엔진의 종방향 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 터빈 엔진의 자유 터빈 축의 단부와, 헬리콥터의 메인 기어박스에 배치된 감속 기어구조 사이의 연결을 자세히 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 터빈 엔진의 변형례를 자세히 나타내는 도면으로서, 상기 터빈 엔진의 가스 발생기 축으로부터 축방향 힘이 자유 터빈 축에 의해 떠맡게 되는 상태에 있다.
본 발명에 대하여 이하에서 한정하지 않는 방법으로 2 개의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 설명함으로써 자세히 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술의 헬리콥터 터보축 엔진(10)의 종단면도이다. 상기 터보축 엔진(10)은 가스 발생기(14)를 수용하는 케이싱(12)을 구비한다. 상기 가스 발생기(14)는 원심 압축기 휠(16)과 고압 터빈(18)을 연결하여 작동시키는 가스 발생기 축(15)을 구비한다. 신선한 공기가 공기 입구(20)를 통해 상기 터보축 엔진으로 침투한다. 그러고 나서 연료와 혼합되는 연소실(22)로 보내지기 전에 압축기(16)에 의해 압축된다. 압축된 공기와 연료의 혼합물의 연소는 고압 터빈(18)을 회전 구동하는 가스 흐름(F)을 발생하고, 상기 고압 터빈(18)은 다시 압축기(16)를 구동하게 된다. 상기 가스 발생기 축은, 회전 안내를 제공하고 상기 가스 발생기 축(15)이 받는 힘을 떠맡게 되는 베어링(P1, P2)에 의해 지지된다. 이러한 베어링은 윤활 시스템(도시 안됨)에 의해 윤활된다. 더욱이, 상기 터보축 엔진은 또한, 자유 터빈 축(28)에 고정된 저압 터빈 휠(26)을 구비하는 자유 터빈(24)을 구비한다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 상기 저압 터빈 휠(26)은 고압 터빈 휠(18)로부터 하류에 위치하게 된다. 결과적으로, 상기 가스 발생기(14)를 떠나는 연소된 가스의 흐름은 상기 자유 터빈 축(28)의 회전을 구동한다.
상기 자유 터빈 축(28)의 단부에는 기어휠(30)이 구비되고, 이는 기어가 형성된 휠(32)와 맞물린다. 이러한 기어구조는 상기 터보축 엔진의 감속장치에 장착되어서 상기 자유 터빈 축의 회전 속도를 감소시키게 된다. 이 감속장치의 출력(S)은 상기 헬리콥터(도시안됨)의 메인 기어박스에 연결하기 위한 것이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 기어 휠(30, 32)은 구름 베어링(P3 내지 P9)에 의해 지지되고, 이 베어링들은 윤활 시스템에 의해 윤활된다.
40으로 표시된 보조 기어박스도 상기 터보축 엔진(10)의 감속장치에 장착된다. 이 보조 기어박스는 회전 구동력을 상기 터보축 엔진의 적절한 작동을 위해 필수적인 장비의 부품에 회전 구동을 부여하기 위해 그리고 헬리콥터에 필요한 업무를 제공하기 위한 것이다. 이 보조 기어박스는 마찬가지로 윤활 시스템에 의해 윤활된다.
위에서 이미 설명한 바와 같이, 종래 기술의 터보축 엔진은 윤활 시스템 없이는 작동될 수 없다.
이하에서는 오일 윤활을 구비하지 않는 본 발명의 터빈 엔진 구조(100)에 대하여 도 2 내지 4를 참조하여 자세히 설명한다. 본 발명에 따르면, 터빈 엔진(100) 특히 헬리콥터 터보축 엔진(100)은, 원심 압축기(116)와 고압 터빈휠(118)을 구비하는 가스 발생기 축(115)을 포함하는 가스 발생기(114)를 둘러싸는 케이싱(102)을 포함하여 이루어진다. 상기 터보축 엔진(100)은 또한 연소실(120)을 구비한다. 상기 가스 발생기 축(115)은, 상기 가스 발생기 축과 상기 엔진의 케이싱(102) 사이에 방사상으로 위치하는 2 개의 무윤활 베어링, 특히 공기 베어링(150)에 의하여 회전이 안내된다. 이들 베어링은 상기 가스 발생기 축(115)이 받게 되는 방사방향 힘을 떠맡는 역할을 한다. 도 2의 실시예에서, 상기 가스 발생기 축(115)이 받게되는 축방향 힘(FGG)은, 상기 가스 발생기 축(115)의 어깨(115a)와 상기 케이싱(102)의 부분(102a) 사이에 축방향으로 위치하는 무윤활 축받이 장치(152)에 의하여 떠맡겨진다. 특히, 상기 축받이 장치(152)는 공기 또는 자석 축받이이다. 상기 축방향 힘(FGG)의 방향은 신선한 공기가 엔진으로 유입되는 방향에 반대방향이다.
더욱이, 고속 발전기(154)가 상기 가스 발전기 축(115)에 직접 연결된다. 이 발전기는 부시가 없는 형태이다. 이 발전기는 헬리콥터에 위치하는 전기 설비에 동력을 공급하기 위한 전기를 발전하기 위한 것이다.
상기 터빈 엔진(100)은 또한 자유 터빈 축(128)에 고정된 저압 터빈휠(126)을 갖는 자유 터빈(124)을 구비한다.
상기 자유 터빈 축(128)의 방사방향 힘 부담 및 회전 안내는 상기 케이싱(102)과 상기 자유 터빈 축(128) 사이에서 엔진 케이싱에 방사방향으로 위치하는 적어도 하나의 무윤활 베어링(156)에 의해 수행된다. 이 베어링(156)은 상기 자유 터빈휠(126)에 인접하여 위치되는 것이 바람직하다. 특히, 이 베어링은 공기 베어링이다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 상기 터빈 엔진(100)은, 상기 자유 터빈 축(128)이 메인 기어박스(202) 안으로 연장하도록 헬리콥터(200)의 메인 기어박스(202)에 고정될 수 있다. 이는 도 3에서 더욱 명확히 볼 수 있다.
본 발명의 대상이기도 한 헬리콥터(200)는 블레이드(도시 안됨)에 연결된 로터(204)와, 상기 메인 기어박스(202)에 완전히 장착된 감속장치(206)를 구비한다. 상기 엔진(100)은 종래 기술과 달리 상기 자유 터빈(128)의 속도를 감속하기 위한 자체의 감속기를 구비하고 있지 않다.
상기 감속장치(206)는 기어(208, 210)를 통해 로터(204)에 우선 연결되고, 동력 기어휠(208)에 고정된 결합 슬리브(212)를 통해 상기 자유 터빈 축(128)에 이차적으로 직접 연결된다. 상기 자유 터빈 축(128)이 받게 되는 축방향 힘(FTL)은 바람직하게는, 이 경우에, 상기 메인 기어박스(202)의 축받이(216)와 상호작용하고 상기 슬리브(212)에 장착되어 있는 구름 베어링(214)에 의하여 구성되는 축방향 힘 담당장치에 의하여 떠맡아 진다. 이 축받이는 상기 자유 터빈 축(128)을 상기 엔진 케이싱으로부터 빠져 나오게 하는 경향이 있는 상기 축방향 힘을 떠맡게 된다. 이 구름 베어링(214)은 또한 상기 자유 터빈 축과 상기 동력 기어휠(208)이 받는 방사방향 힘의 분력을 떠맡게 된다.
이 구름 베어링(214)은 헬리콥터 윤활수단에 의하여 윤활된다. 윤활유의 누출 특히 엔진 케이싱 안으로 누출을 방지하기 위하여, 상기 자유 터빈 축(128)과 상기 메인 기어박스(202) 사이에 방사방향으로 밀봉 개스킷(218)이 놓인다. 또한 다른 개스킷이 상기 자유 터빈 축(128)과 엔진 케이싱 사이에 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 2에 대한 변형 실시예에 대하여, 더 정확하게는 상기 가스 발생기 축(115)으로부터 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치의 변형 실시예에 대하여 다음과 같이 설명한다. 이 변형 실시예에서, 구름 베어링(170)은 가스 발생기 축(115)의 한쪽 단부와 상기 자유 터빈 축(128) 사이에 방사방향으로 장착된다. 이러한 구조에 의하여, 상기 가스 발생기 축(128)이 받은 힘은 상기 자유 터빈 축(128)에 의하여 떠맡게 된다. 이 구름 베어링(170)은 윤활되기 때문에, 윤활유 누출을 방지하기 위하여, 밀봉 개스킷(172)이 상기 가스 발생기 축(115)과 상기 장 터빈 축(128) 사이에 구비된다. 이 변형 실시예는 무윤활 축받이 장치(152)를 생략할 수 있도록 해 주기 때문에, 엔진의 비용을 감소시킬 수 있다.
상기한 점에 비추여, 앞에서 설명한 터보축 엔진구조는 윤활 시스템을 생략할 수 있도록 하여 준다.
100: 터빈 엔진 구조 102: 케이싱
114: 가스 발생기 115: 가스 발생기 축
116: 원심 압축기 118: 고압 터빈휠
150: 공기 베어링

Claims (12)

  1. 로터를 구비하는 헬리콥터를 위한 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체로서, 상기 메인 기어박스(202)는, 완전히 상기 메인 기어박스(202) 안에 장착되고 상기 로터에 연결되어 있는 감속장치(206)를 포함하고,
    상기 터빈 엔진(100)은 감속장치를 구비하지 않고, 케이싱(102)과, 가스 발생기 축을 구비하는 가스 발생기, 및 상기 가스 발생기에 의하여 발생된 가스 흐름에 의하여 회전구동되는 자유 터빈을 포함하고,
    상기 자유 터빈은 자유 터빈 축(128)을 구비하고,
    상기 터빈 엔진(100)은 상기 메인 기어박스(MGB)에 고정되고, 상기 자유 터빈 축(128)은 감속장치(206)에 직접 연결되기 위하여 상기 자유 터빈 축이 상기 헬리콥터의 메인 기어박스(MGB) 안으로 축방향으로 연장하도록 되어 있고,
    상기 터빈 엔진(100)은 상기 가스 발생기 축으로부터의 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치(170)를 추가로 구비하고, 이 장치는 상기 자유 터빈 축(128)과 상기 가스 발생기 축(115) 사이에 방사상으로 배치되고,
    상기 터빈 엔진(100)은 상기 자유 터빈 축(128)과 상기 가스 발생기 축(115) 사이에 방사상으로 배치되는 밀봉 개스킷(172)을 추기로 구비하는, 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 터빈 엔진(100)은 상기 케이싱(102)과 상기 자유 터빈 축(128) 사이에 방사방향으로 배치된 적어도 하나의 무윤활 베어링(156)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 터빈 엔진(100)은 상기 가스 발생기 축(115)과 상기 엔진 케이싱(102) 사이에 방사방향으로 배치된 적어도 하나의 무윤활 베어링(156)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 터빈 엔진(100)은 상기 가스 발생기 축(115)에 직접 연결되는 발전기(154)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈 엔진(100)은 상기 가스 발생기 축(115)과 상기 엔진 케이싱(102) 사이에 축방향으로 배치된 무윤활 축받이 장치(152)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 로터(204);와
    상기 로터에 연결되어 있고, 상기 메인 기어박스(202) 내에 완전히 장착된 감속장치(206); 및
    제1항에 따른 터빈 엔진(100)과 메인 기어박스(202)를 포함하는 조립체를 포함하여 이루어지되,
    상기 터빈 엔진(100)의 케이싱은 헬리콥터의 상기 메인 기어박스에 고정되어 있고, 자유 터빈 축이 상기 메인 기어박스 안쪽으로 연장되어 상기 감속장치에 직접 연결되어 있는, 헬리콥터(200).
  9. 제8항에 있어서, 상기 자유 터빈 축으로부터의 축방향 힘을 떠맡기 위한 장치(214, 216)를 추가로 구비하되, 이 장치는 상기 헬리콥터의 메인 기어박스에 장착되어 있으면서 상기 자유 터빈 축에 고정되어 있는 것을 특징으로하는, 헬리콥터.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자유 터빈 축으로부터의 축방향 힘을 떠맡기 위한 상기 장치는, 상기 감속장치에 장착되어 있고 상기 메인 기어박스의 축받이 장치(216)와 상호작용하게 되어 있는 구름 베어링(214)을 포함하는 것을 특징으로 하는 헬리콥터.
  11. 제8항에 있어서, 상기 헬리콥터의 메인 기어박스와 상기 엔진 케이싱 사이에 배치된 밀봉부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 헬리콥터.
  12. 제8항에 있어서, 상기 터빈 엔진은 상기 가스 발생기 축에 직접 연결된 발전기(154)를 구비하고, 상기 헬리콥터는 상기 발전기에 의해 동력이 공급되는 전기 설비(220)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는, 헬리콥터.
KR1020137000730A 2010-06-15 2011-06-14 터보축 엔진용 무윤활 구조 KR101890955B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1054717A FR2961260B1 (fr) 2010-06-15 2010-06-15 Architecture de turbomoteur non lubrifie
FR1054717 2010-06-15
PCT/FR2011/051347 WO2011157943A1 (fr) 2010-06-15 2011-06-14 Architecture de turbomoteur non lubrifie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130086340A KR20130086340A (ko) 2013-08-01
KR101890955B1 true KR101890955B1 (ko) 2018-08-22

Family

ID=43530391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137000730A KR101890955B1 (ko) 2010-06-15 2011-06-14 터보축 엔진용 무윤활 구조

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10336442B2 (ko)
EP (1) EP2582923B1 (ko)
JP (1) JP2013534585A (ko)
KR (1) KR101890955B1 (ko)
CN (1) CN103119255B (ko)
CA (1) CA2801680C (ko)
FR (1) FR2961260B1 (ko)
PL (1) PL2582923T3 (ko)
RU (1) RU2594058C2 (ko)
WO (1) WO2011157943A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3035446B1 (fr) * 2015-04-27 2019-08-02 Safran Helicopter Engines Turbomoteur encastrable dans un boitier reducteur
FR3035447B1 (fr) * 2015-04-27 2017-04-14 Turbomeca Turbomoteur pour un aeronef equipe d'un centreur a activation automatique
GB201512494D0 (en) * 2015-07-17 2015-08-19 Rolls Royce Plc And Rolls Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gas turbine engine
US20170298830A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 General Electric Company Oil-free gas turbine engine
US10072582B2 (en) * 2016-04-28 2018-09-11 General Electric Company Integral offset oil tank for inline accessory gearbox
US10344846B2 (en) 2016-09-23 2019-07-09 Bell Helicopter Textron Inc. Fan mounted on gearshaft
US10995846B2 (en) * 2016-09-23 2021-05-04 Bell Helicopter Textron Inc. Fan with labyrinth seal for prevention of water damage to a gearbox
FR3075897B1 (fr) * 2017-12-21 2020-01-17 Safran Aircraft Engines Dispositif de suspension de palier a raideur variable
FR3116302B1 (fr) * 2020-11-13 2022-12-09 Safran Helicopter Engines Turbomachine à turbine libre comprenant des machines électriques assistant un générateur de gaz et une turbine libre

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106016A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Toyota Motor Corp 二軸式ガスタービン機関の制御装置
JP2006291948A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 United Technol Corp <Utc> ガスタービンエンジンおよびターボシャフトエンジン
JP2006300024A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Ntn Corp 静圧気体軸受スピンドル
JP2008075648A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Turbomeca ヘリコプター用ガスタービンエンジンの消音のための装置、およびそのようにして得られるエンジン
US20090140182A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 United Technologies Corporation Actuation mechanism for a convertible gas turbine propulsion system

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH342473A (fr) * 1954-03-15 1959-11-15 Napier & Son Ltd Hélicoptère pourvu d'un groupe à turbine à gaz
US3002710A (en) * 1956-05-15 1961-10-03 Sud Aviation Helicopters
FR1325704A (fr) * 1962-03-14 1963-05-03 Sud Aviation Perfectionnement apporté aux boîtes de transmission pour hélicoptères monorotor à plusieurs turbines
DE1291164B (de) * 1967-05-18 1969-03-20 Man Turbo Gmbh Zweiwellengasturbinentriebwerk
DE1928660A1 (de) * 1969-06-06 1970-12-17 Motoren Turbinen Union Zweiwellengasturbinentriebwerk
FR2321599A1 (fr) * 1975-08-21 1977-03-18 Rolls Royce Mecanisme d'entrainement de soufflante de moteur a turbine a gaz
DE2554353A1 (de) * 1975-12-03 1977-06-16 Motoren Turbinen Union Gasturbinentriebwerk
IT1180854B (it) * 1984-01-24 1987-09-23 Dott Ing Giovanni Castellani Riduttore di velocita' pendolare planetario a corona autocentrante ed autoallineante bilanciata
FR2568541B1 (fr) * 1984-08-06 1987-03-20 Aerospatiale Boite de transmission principale pour helicoptere bimoteur
DE3612877A1 (de) * 1986-04-16 1987-10-29 Mtu Muenchen Gmbh Dichtung mit wenigstens einem rotierenden maschinenteil und wenigstens einem feststehenden oder rotierenden teil, ersteres umgehend
DE3642506A1 (de) * 1986-12-12 1988-06-23 Mtu Muenchen Gmbh Gasturbinenanlage
DE3708596A1 (de) * 1987-03-17 1988-09-29 Mtu Muenchen Gmbh Gasturbinenanlage fuer hubschrauber
DE69730781T2 (de) * 1996-06-26 2005-09-29 Rolls-Royce Corp., Indianapolis Lagerkombination für eine Gasturbine
RU2153088C1 (ru) * 1999-08-31 2000-07-20 Поляков Виктор Иванович Двигатель, вертолет, мелководное судно
US6364249B1 (en) * 1999-09-30 2002-04-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Engine integrated with rotary wing aircraft transmission
FR2831934B1 (fr) * 2001-11-06 2004-01-16 Eurocopter France Boite de transmission basculante avec dispositif de rattrapage de jeu selon l'axe de basculement
CA2373905A1 (en) * 2002-02-28 2003-08-28 Ronald David Conry Twin centrifugal compressor
US6892542B2 (en) * 2002-09-13 2005-05-17 General Electric Company Gas compression system and method for microturbine application
GB0304320D0 (en) * 2003-02-26 2003-04-02 Bladon Jets Ltd Gas turbine engines
US7055303B2 (en) * 2003-12-22 2006-06-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Gas turbine engine architecture
US7025356B1 (en) * 2004-12-20 2006-04-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Air-oil seal
FR2900386B1 (fr) * 2006-04-28 2008-06-20 Eurocopter France Installation motrice pour aeronef a voilure tournante
FR2911916B1 (fr) * 2007-01-30 2009-03-27 Hispano Suiza Sa Moteur a turbine a gaz incorporant un demarreur monte sur la boite a engrenages
US20090211260A1 (en) * 2007-05-03 2009-08-27 Brayton Energy, Llc Multi-Spool Intercooled Recuperated Gas Turbine
FR2922860B1 (fr) * 2007-10-26 2010-01-22 Eurocopter France Amelioration aux giravions equipes de turbomoteurs
FR2929324B1 (fr) 2008-03-25 2012-10-12 Turbomeca Turbomoteur comportant une machine electrique reversible
DE102008023990A1 (de) * 2008-05-16 2009-11-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Zwei-Wellen-Triebwerk für eine Fluggasturbine
US20100162719A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Bowman Ray F Gas turbine engine
RU87215U1 (ru) * 2009-04-06 2009-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Контэл" Устройство передачи мощности с вала свободной турбины на вал гидромотора

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106016A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Toyota Motor Corp 二軸式ガスタービン機関の制御装置
JP2006291948A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 United Technol Corp <Utc> ガスタービンエンジンおよびターボシャフトエンジン
JP2006300024A (ja) * 2005-04-25 2006-11-02 Ntn Corp 静圧気体軸受スピンドル
JP2008075648A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Turbomeca ヘリコプター用ガスタービンエンジンの消音のための装置、およびそのようにして得られるエンジン
US20090140182A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 United Technologies Corporation Actuation mechanism for a convertible gas turbine propulsion system

Also Published As

Publication number Publication date
FR2961260B1 (fr) 2014-05-02
FR2961260A1 (fr) 2011-12-16
US20130089409A1 (en) 2013-04-11
CA2801680C (fr) 2018-12-11
EP2582923A1 (fr) 2013-04-24
RU2013101590A (ru) 2014-07-20
PL2582923T3 (pl) 2020-05-18
CA2801680A1 (fr) 2011-12-22
EP2582923B1 (fr) 2020-01-01
US10336442B2 (en) 2019-07-02
CN103119255B (zh) 2015-10-14
CN103119255A (zh) 2013-05-22
JP2013534585A (ja) 2013-09-05
RU2594058C2 (ru) 2016-08-10
WO2011157943A1 (fr) 2011-12-22
KR20130086340A (ko) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101890955B1 (ko) 터보축 엔진용 무윤활 구조
RU2445481C2 (ru) Распределенная архитектура газотурбинного стартер-генератора
EP3236051A1 (en) Oil-free gas turbine engine
US10711877B2 (en) Passive lubrication system for gas turbine engine gearbox during wind milling
RU2686248C2 (ru) Передняя часть авиационного двухконтурного газотурбинного двигателя и авиационный двухконтурный газотурбинный двигатель
US8943840B2 (en) Mounting assembly
CN108952970B (zh) 行星齿轮系统和空气涡轮起动器
EP2447507A2 (en) Turbomachine cooling arrangement
RU2582375C2 (ru) Приводной вал коробки зубчатых передач вспомогательных механизмов турбореактивного двигателя
US20130098179A1 (en) Accessory gearbox device for a jet engine
CN109690052B (zh) 用于发电机的轴断裂装置
EP2538057A2 (en) Gearbox comprising a fail-safe manual rotator cover
US11015659B2 (en) Bowed rotor prevention system for turbomachinery
EP3020942B1 (en) Gas turbine electrical machine arrangement
US9140194B2 (en) Gas turbine engine starter-generator with integrated lube oil scavenge functionality
EP3065275A1 (en) Gas turbine engine with magnetic gearbox
US20070144138A1 (en) Scavenge pump system and method
CN113280038A (zh) 用于发动机启动机的箔片空气轴承组件
EP2009261A2 (en) Engine accessory drive system for a gasturbine
CN108964305B (zh) 电机及包括该电机的燃气轮机
US20200263609A1 (en) Gas turbine engine with accessory gearbox
CN112524168A (zh) 传动系接合系统
JP2021528589A (ja) 少なくとも2つの本体と、動力引出手段を有する航空機のタービンエンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant