[發(fā)明專利]無油的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710253095.1
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN107448292A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.H.埃爾塔斯;J.T.穆克
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F02C3/04
• 分類號(hào): F02C3/04;F02C7/268;F02C7/06;H02K9/19
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍,譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體地涉及電動(dòng)無油燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)大體上包括布置成與彼此流動(dòng)連通的風(fēng)扇和核心發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，核心發(fā)動(dòng)機(jī)大體上包括成串流順序的壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段和排氣區(qū)段。在操作中，空氣從風(fēng)扇提供至壓縮機(jī)區(qū)段的入口，在該處，一個(gè)或更多個(gè)軸向壓縮機(jī)逐漸壓縮空氣，直到空氣達(dá)到燃燒區(qū)段。燃料與壓縮的空氣混合且在燃燒區(qū)段內(nèi)焚燒，以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒區(qū)段發(fā)送至渦輪區(qū)段。穿過渦輪區(qū)段的燃料氣流驅(qū)動(dòng)渦輪區(qū)段，且然后發(fā)送穿過排氣區(qū)段，例如，至大氣。

常規(guī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括轉(zhuǎn)子組件，其具有軸、壓縮機(jī)葉輪、渦輪、聯(lián)接件、密封組，以及給定操作條件下的最佳操作所需的其它元件。這些轉(zhuǎn)子組件具有由于重力生成恒定靜力的質(zhì)量，且例如還由于操作期間轉(zhuǎn)子組件中的失衡而生成動(dòng)力。此燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括在允許轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)的同時(shí)維持和支承這些力的軸承組件。典型的軸承組件包括收納在軸承殼體內(nèi)的軸承，以及構(gòu)造在軸承與軸之間的軸承墊。

此外，常規(guī)飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)使用滾動(dòng)元件軸承操作。此需油軸承在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)操作循環(huán)中支承來自旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的靜止和動(dòng)態(tài)負(fù)載。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)中的典型滾動(dòng)元件軸承需要使用起到若干功能的復(fù)雜零件組件構(gòu)成的單獨(dú)的軸承槽，其與油的需要結(jié)合。例如，此功能可包括油輸送、密封、清除、軸承安裝、冷卻和/或阻尼。盡管滾動(dòng)元件軸承是自從噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)想起就已使用的完善技術(shù)，但對于油的需求需要若干支承硬件和附屬裝置。

例如，使用滾動(dòng)元件軸承的常規(guī)飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)還包括徑向傳動(dòng)軸和附件變速箱。徑向傳動(dòng)軸經(jīng)由一系列錐齒輪和正齒輪在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與附件變速箱之間機(jī)械地傳輸功率。此外，附件變速箱提供發(fā)動(dòng)機(jī)的若干功能，例如包括發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間的核心旋轉(zhuǎn)、利用嚙合的起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的發(fā)電、用于滾動(dòng)元件軸承的油潤滑的輸送泵、軸承槽清除泵、燃料增壓泵，以及用于入口顆粒分離器(IPS)的風(fēng)機(jī)。

由于滾動(dòng)元件軸承和附件變速箱的機(jī)械構(gòu)件的性質(zhì)，故發(fā)動(dòng)機(jī)的成功操作需要油。然而，除系統(tǒng)的改善可靠性之外，滾動(dòng)元件軸承和附件變速箱從發(fā)動(dòng)機(jī)的除去可能提供顯著的重量節(jié)省。

因此，至少一些已知的旋轉(zhuǎn)機(jī)器使用期望非油潤滑的軸承的氣體軸承。然而，為了從發(fā)動(dòng)機(jī)完全除去油，還必須除去附件變速箱。然而，為了成功地除去附件變速箱，必須解決本文所述的各個(gè)功能。

鑒于上文，無油渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)將是本領(lǐng)域中受歡迎的。更具體而言，具有直接驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)而非附件變速箱的電動(dòng)無油渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在以下描述中部分地闡明，或可從描述中清楚，或可通過實(shí)施本發(fā)明理解到。

在一方面，本公開內(nèi)容針對一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段和渦輪區(qū)段。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其構(gòu)造成將動(dòng)力渦輪區(qū)段的至少一部分傳動(dòng)地連接到壓縮機(jī)區(qū)段的至少一部分上。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括構(gòu)造成支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的一個(gè)或更多個(gè)氣體潤滑的軸承。此外，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括構(gòu)造成啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)。因此，本公開內(nèi)容的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供了至少部分無油的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

在另一方面，本公開內(nèi)容針對一種操作具有至少一個(gè)氣體潤滑的軸承的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括通過旋轉(zhuǎn)起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子來經(jīng)由直接驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)來啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。另一個(gè)步驟包括以來自壓縮機(jī)區(qū)段的加壓空氣來加壓氣體潤滑的軸承來達(dá)成軸承升起。該方法還包括在轉(zhuǎn)子速度增大且軸承轉(zhuǎn)矩減小時(shí)，穿過邊界層潤滑區(qū)域以氣體來連續(xù)地加壓氣體潤滑的軸承來達(dá)成完全加壓的氣體潤滑的軸承。

在又一個(gè)方面中，本公開內(nèi)容針對一種飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)組件。飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括具有一個(gè)或更多個(gè)功率傳輸輸入軸的旋翼機(jī)傳輸系統(tǒng)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段、渦輪區(qū)段、構(gòu)造成將動(dòng)力渦輪區(qū)段的至少一部分傳動(dòng)地連接到壓縮機(jī)區(qū)段的至少一部分上的主軸、構(gòu)造成支承旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的一個(gè)或更多個(gè)氣體潤滑軸承，以及構(gòu)造成啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)，其中燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是至少部分無油的。飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)組件還包括一個(gè)或更多個(gè)滾動(dòng)元件軸承，其構(gòu)造在旋翼機(jī)傳輸系統(tǒng)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的界面處的一個(gè)或更多個(gè)功率傳輸輸入軸上。

實(shí)施方案1. 一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括：

壓縮機(jī)區(qū)段、燃燒區(qū)段和渦輪區(qū)段；

至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其構(gòu)造成將所述渦輪區(qū)段的至少一部分傳動(dòng)地連接到所述壓縮機(jī)區(qū)段的至少一部分上；