用于設置燃氣渦輪發動機的風扇驅動齒輪系統的齒輪比的方法
【專利說明】用于設置燃氣滿輪發動機的風扇驅動齒輪系統的齒輪比的 方法 陽OOU本申請是申請日為2013年9月23日、國家申請號為201380003371. 9、名稱為"用 于設置燃氣滿輪發動機的風扇驅動齒輪系統的齒輪比的方法"的原申請的分案申請。
【背景技術】
[0002] 本公開設及燃氣滿輪發動機，并且更具體地設及用于設置燃氣滿輪發動機的風扇 驅動齒輪系統的齒輪比的方法。
[0003] 燃氣滿輪發動機可包括風扇部分、壓縮機部分、燃燒器部分和滿輪機部分。進入壓 縮機部分的空氣被壓縮并被傳遞到燃燒器部分內，在那里空氣與燃料混合并被點燃W產生 高速廢氣氣體流。高速廢氣氣體流膨脹通過滿輪機部分W驅動壓縮機和風扇部分。除了別 的變化W外，壓縮機部分可包括低壓和高壓壓縮機，并且滿輪機部分可包括低壓和高壓滿 輪機。
[0004] 通常，高壓滿輪機通過外軸桿驅動高壓壓縮機W形成高軸，并且低壓滿輪機通過 內軸桿驅動低壓壓縮機W形成低軸。風扇部分也可由內軸桿驅動。直接驅動燃氣滿輪發動 機可包括由低軸驅動的風扇部分，使得低壓壓縮機、低壓滿輪機、和風扇部分沿共同的方向 W共同的速度旋轉。
[0005] 減速設備，其可W是風扇驅動齒輪系統或其它的機構，可被用于驅動風扇部分，使 得風扇部分可W不同于滿輪機部分的速度旋轉。運允許發動機的推進效率的整體增加。在 運種發動機架構中，由滿輪機部分中之一驅動的軸桿提供了到減速設備的輸入，該減速設 備W減小的速度驅動風扇部分，使得滿輪機部分和風扇部分可W更接近最優速度的速度旋 轉。
[0006] 盡管利用了變速機構的燃氣滿輪發動機通常被認為是能夠相對于傳統的發動機 改善推進效率，但是燃氣滿輪發動機制造商繼續尋求對發動機性能的進一步改善，運包括 對熱效率、傳輸效率和推進效率的改善。
【發明內容】
[0007] 根據本公開的一個示例性方面的燃氣滿輪發動機，除了別的W外，包括風扇部分， 該風扇部分包括可繞著軸線旋轉的風扇和與該風扇連通的減速設備。減速設備包括帶有至 少為1. 5的星形齒輪比的星形驅動齒輪系統。風扇的風扇葉片尖端速度小于1400巧S。
[0008] 在前述燃氣滿輪發動機的另一非限定性實施例中，該減速設備包括至少為2. 6的 星形齒輪系統齒輪比。
[0009] 在前述燃氣滿輪發動機任一個的另一非限定性實施例中，減速設備包括小于或等 于4. 1的系統齒輪比。
[0010] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，包括大于約6. 0的函 道比。
[0011] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，函道比在約11.0和 約22.0之間。
[0012] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，星形系統包括太陽齒 輪、多個星形齒輪、齒圈、和齒輪架。
[0013] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，多個星形齒輪中的每 一個都包括至少一個軸承。
[0014] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，齒輪架被固定而不能 旋轉。
[0015] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，低壓滿輪機被機械地 附接到太陽齒輪。
[0016] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，風扇部分被機械地附 接到齒圈。
[0017] 在前述燃氣滿輪發動機中任一項的另一非限定性實施例中，減速設備的輸入端可 沿第一方向旋轉，而減速設備的輸出端可沿與第一方向相反的第二方向旋轉。
[0018] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，低壓滿輪機部分與減 速設備連通。該低壓滿輪機部分包括至少Ξ個級且不多于四個級。
[0019] 在前述燃氣滿輪發動機中任一個的另一非限定性實施例中，風扇的風扇葉片尖端 速度大于1000巧S。
[0020] 根據本公開的另一示例性方面的改善燃氣滿輪發動機的性能的方法，除了別的W 夕F，包括確定風扇部分的至少一個風扇葉片的風扇尖端速度邊界條件和確定低壓滿輪機的 轉子的轉子邊界條件。應力水平利用低壓滿輪機的轉子和該至少一個風扇葉片中的約束來 確定風扇部分和低壓滿輪機的旋轉速度是否會滿足期望數量的運行循環。
[0021] 在前述方法的另一非限定性實施例中，減速設備連接風扇部分和低壓滿輪機并且 包括至少為約1. 5且不多于約4. 1的星形齒輪比。
[0022] 在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，風扇壓力比低于1. 7。
[0023] 在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，風扇壓力比低于1. 48。
[0024] 在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，函道比在約11和約22之間。
[00巧]在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，所述至少一個風扇葉片的風扇葉 片尖端速度小于1400巧S。
[00%] 在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，如果在轉子或至少一個風扇葉片 中的應力水平過高而不能滿足期望數量的運行循環，那么齒輪減速設備的齒輪比就被降低 并且增加低壓滿輪機的級數。
[0027] 在前述方法中任一個的另一非限定性實施例中，如果在轉子或至少一個風扇葉片 中的應力水平過高而不能滿足期望數量的運行循環，那么齒輪減速設備的齒輪比就被降低 并且增加低壓滿輪機的環形面積。
[0028] 本公開的各種特征和優點將通過下面具體描述使本領域技術人員易于理解。所述 具體描述的附圖可被簡要地描述如下。
【附圖說明】
[0029] 圖1是示例燃氣滿輪發動機的示意橫截面視圖。
[0030] 圖2說明了可被包含在燃氣滿輪發動機內的低速軸的一種構造的示意圖。
[0031] 圖3說明了可被包含在燃氣滿輪發動機內的風扇驅動齒輪系統。
【具體實施方式】
[0032] 圖1示意性地圖示了燃氣滿輪發動機20。燃氣滿輪發動機20為兩軸滿輪風扇發 動機，其通常包括風扇部分22、壓縮機部分24、燃燒器部分26和滿輪機部分28。其它的發 動機除了其它系統或特征外還可包括增強器部分(未示出）。風扇部分22沿著函道流動路 徑B驅動空氣，同時壓縮機部分24沿著核屯、流動路徑C驅動空氣W實現壓縮并傳送到燃燒 器部分26內。在燃燒器部分26內產生的熱燃燒氣體被膨脹通過滿輪機部分28。盡管在所 公開的非限定實施例中被示出為兩軸滿輪風扇燃氣滿輪發動機，應該理解的是，本文中描 述的概念不限于兩軸滿輪風扇發動機，并且運些教導可延伸到其它類型的發動機，包括但 不限于，Ξ軸發動機架構。
[0033] 燃氣滿輪發動機20通常包括低速軸30和高速軸32,它們被安裝成繞著發動機中 屯、縱軸線A旋轉。低速軸30和高速軸32可通過若干軸承系統31相對于發動機靜止結構 33被安裝。應該理解的是，替換地或附加地可提供其它的軸承系統31，并且軸承系統31的 定位可在適合應用時而變化。
[0034] 低速軸30通常包括內軸桿34,其將風扇36、低壓壓縮機38和低壓滿輪機39互 連。內軸桿34可通過變速機構被連接到風扇36,該變速機構在示例性燃氣滿輪發動機20 中被示出為齒輪傳動架構45,例如風扇驅動齒輪系統50(見圖2和3)。變速機構W比低速 軸30更低的速度驅動風扇36。高速軸32包括外軸桿35,其將高壓壓縮機37和高壓滿輪 機40互連。在運個實施例中，內軸桿34和外軸桿35在各種不同的軸向位置處由定位在發 動機靜止結構33中的軸承系統31支撐。
[0035] 燃燒器42在示例性燃氣滿輪機20被布置在高壓壓縮機37和高壓滿輪機40之間。 中間滿輪機框架44可被大致布置在高壓滿輪機40和低壓滿輪機39之間。中間滿輪機框 架44可支撐滿輪機部分28的一個或多個軸承系統31。中間滿輪機框架44可包括一個或 多個在核屯、流動路徑C內延伸的翼型46。應該意識到，風扇部分22、壓縮機部分24、燃燒器 部分26、滿輪機部分28和風扇驅動齒輪系統50的位置中的每一個都可被改變。例如，齒輪 系統50可被定位在燃燒器部分26的后面或者設置是在滿輪機部分28的后面，并且風扇部 分22可被定位在齒輪系統50的位置的前面或后面。
[0036] 內軸桿34和外軸桿35是同屯、的并且通過軸承系統31繞發動機中屯、縱向軸線A 旋轉，其與它們的縱向軸線共線。核屯、空氣流先被低壓壓縮機38壓縮接著被高壓壓縮機37 壓縮，與燃料混合后在燃燒器42內燃燒，接著膨脹通過高壓滿輪機40和低壓滿輪機39。高 壓滿輪機40和低壓滿輪機39響應于該膨脹旋轉驅動相應的高速軸32和低速軸30。
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