[發(fā)明專利]用于齒輪傳動渦扇發(fā)動機的低噪聲壓縮機轉(zhuǎn)子

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410439366.9
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN104500439B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D.A.托波爾;B.L.莫林
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)合工藝公司
• 主分類號: F04D29/26
• 分類號: F04D29/26;F02C3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李晨,傅永霄

本申請是2014年7月31日提交的、名稱為“用于齒輪傳動渦扇發(fā)動機的低噪聲壓縮機轉(zhuǎn)子”、申請?zhí)枮?01380007480.8的中國專利申請的分案申請。

背景技術(shù)

本申請涉及燃氣渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子的設(shè)計，其可操作成產(chǎn)生對人體聽力較不敏感的噪聲。

燃氣渦輪發(fā)動機是已知的，并且通常包括輸送空氣進入壓縮機的風(fēng)扇?？諝庠趬嚎s機內(nèi)被壓縮并且被輸送至下游進入燃燒室區(qū)段，在此空氣與燃料混合并被點燃。該燃燒的產(chǎn)物向下游經(jīng)過渦輪轉(zhuǎn)子，從而驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

通常，存在高壓渦輪轉(zhuǎn)子及低壓渦輪轉(zhuǎn)子。每個渦輪轉(zhuǎn)子包括隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的數(shù)列渦輪葉片。翼片散布在渦輪葉片的列之間。

高壓渦輪轉(zhuǎn)子通常驅(qū)動高壓壓縮機轉(zhuǎn)子，并且低壓渦輪轉(zhuǎn)子通常驅(qū)動低壓壓縮機轉(zhuǎn)子。每個壓縮機轉(zhuǎn)子也包括隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的數(shù)個壓縮機葉片。在壓縮機葉片的列之間也散布有翼片。

低壓渦輪或壓縮機可能是明顯的噪聲源，因為噪聲是由葉片列和翼片列之間的流體動力相互作用產(chǎn)生的。這些相互作用產(chǎn)生在低壓渦輪轉(zhuǎn)子、低壓壓縮機轉(zhuǎn)子的每一個的葉片通道頻率處的音調(diào)及其泛音。

噪音通?？赡芴幱趯θ梭w很敏感的頻率范圍。為緩解這個問題，在過去，翼片葉片比被控制在特定數(shù)值之上。例如，翼片葉片比可被選定為1.5或者更大，以防止基本的葉片通道音調(diào)傳播至遠場。這被稱為“截斷”。

然而，聲學(xué)上的截斷設(shè)計可能是以增加重量和減小氣動效率為代價的。換另一種說法，通過使設(shè)計者局限于特定的翼片葉片比，設(shè)計者可能被限制而無法基于預(yù)期發(fā)動機的其他特性來選擇這樣的比值。

歷史上，低壓渦輪同時驅(qū)動低壓壓縮機區(qū)段和風(fēng)扇區(qū)段。最近，齒輪減速器已被設(shè)置為使得能夠以不同的速度來驅(qū)動風(fēng)扇和低壓壓縮機。

發(fā)明內(nèi)容

在特定的實施例中，一種燃氣渦輪發(fā)動機包括：風(fēng)扇和渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有風(fēng)扇驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)扇驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動壓縮機轉(zhuǎn)子；齒輪減速器，所述齒輪減速器使得所述風(fēng)扇的速度相對于來自驅(qū)動所述壓縮機轉(zhuǎn)子的所述風(fēng)扇驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子的輸入速度減??；所述壓縮機轉(zhuǎn)子在所述壓縮機轉(zhuǎn)子的多列的至少一列中具有數(shù)個壓縮機葉片，所述葉片至少在一段時間內(nèi)以轉(zhuǎn)速工作，所述至少一列中的所述壓縮機葉片的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)速使得以下公式對于所述壓縮機轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立：(所述葉片的數(shù)量×所述轉(zhuǎn)速)/60≥5500Hz；并且所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。

在根據(jù)前述實施例的另一個實施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述燃氣渦輪發(fā)動機額定產(chǎn)生約15000磅或更大的推力。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述公式對于所述壓縮機轉(zhuǎn)子的葉片列中的大多數(shù)成立。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述燃氣渦輪發(fā)動機額定產(chǎn)生約15000磅或更大的推力。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述齒輪減速器具有大于約2.3的齒輪比。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述齒輪減速器具有大于約2.5的齒輪比。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述風(fēng)扇輸送空氣進入旁通導(dǎo)管，并且一部分空氣進入所述壓縮機轉(zhuǎn)子，旁通比定義為被輸送至所述旁通導(dǎo)管中的空氣體積比上被輸送至所述壓縮機轉(zhuǎn)子中的空氣體積，所述旁通比大于約6。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述旁通比大于約10。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述轉(zhuǎn)速是進場速度。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述渦輪區(qū)段包括較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子和較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子，并且所述風(fēng)扇驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子是所述較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述壓縮機轉(zhuǎn)子是較低壓力壓縮機轉(zhuǎn)子，并且所述較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動較高壓力壓縮機轉(zhuǎn)子。

在另一個特定實施例中，一種設(shè)計燃氣渦輪發(fā)動機的方法包括如下步驟：包括風(fēng)扇和渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有風(fēng)扇驅(qū)動渦輪轉(zhuǎn)子以驅(qū)動壓縮機轉(zhuǎn)子并且用于通過齒輪減速器驅(qū)動風(fēng)扇，以及選擇所述壓縮機轉(zhuǎn)子的至少一列中的葉片的數(shù)量和所述壓縮機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速使得以下公式對于所述壓縮機轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立：(所述葉片的數(shù)量×所述轉(zhuǎn)速)/60≥5500Hz；并且所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。

在根據(jù)前述任何實施例的另一個實施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。