[發明專利]具有可逆減速齒輪箱的反向旋轉渦輪

有效

• 申請號: 201880023252.2
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN110475955B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 杰弗里·唐納德·克萊門茨;達克·托馬斯·扎爾斯基;艾倫·羅伊·斯圖亞特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C7/36
• 分類號: F02C7/36;F02C3/107;F02K3/06
• 代理公司: 上海華誠知識產權代理有限公司 31300
• 代理人: 肖華

本公開涉及一種燃氣渦輪發動機，其限定縱向方向，徑向方向和周向方向，以及沿縱向方向的上游端和下游端。燃氣渦輪發動機包括渦輪區段，靠近渦輪區段的齒輪箱和驅動軸。渦輪區段包括第一旋轉部件，該第一旋轉部件沿縱向方向與第二旋轉部件相互交叉。第一旋轉部件包括外護罩，其限定沿著徑向方向向外護罩內延伸的多個外護罩翼型件以及將外護罩聯接到徑向延伸的轉子的一個或多個連接翼型件。第二旋轉部件包括內護罩，內護罩限定沿著徑向方向向內護罩外延伸的多個內護罩翼型件。第二旋轉部件聯接到輸入軸，輸入軸連接到齒輪箱的輸入齒輪。驅動軸沿縱向延伸并連接到齒輪箱的輸出齒輪。第一旋轉部件聯接到驅動軸。

技術領域

本主題大體涉及燃氣渦輪發動機結構。更具體地，本主題涉及用于燃氣渦輪發動機的減速齒輪箱和渦輪區段布置。

背景技術

燃氣渦輪發動機通常包括在燃燒區段下游的渦輪區段，其可與壓縮機區段一起旋轉以旋轉并且操作燃氣渦輪發動機以產生動力，例如推進力。通用燃氣渦輪發動機設計標準通常包括必須平衡或折衷的沖突標準，包括提高燃料效率，操作效率和/或動力輸出，同時保持或減少重量，部件數量和/或包裝(即發動機的軸向和/或徑向尺寸)。

傳統的燃氣渦輪發動機通常包括渦輪區段，其限定了與中壓渦輪和/或低壓渦輪串聯流動布置的高壓渦輪。另外，傳統的燃氣渦輪發動機渦輪區段通常包括固定翼型件和旋轉翼型件(例如輪葉和葉片)的連續排列或連續級。固定翼型件或輪葉通常用于在穿過旋轉翼型件或之前引導或以其他方式調節燃燒氣體流。固定翼型件通常需要從燃氣渦輪發動機的其他區域(例如壓縮機區段)引導的冷卻空氣以減輕來自燃燒氣體的損壞。然而，將空氣從壓縮機區段引導到渦輪區段，從而繞過燃燒區段，通常消除了用于燃燒的能量，因此降低了燃氣渦輪發動機的效率。

此外，傳統的低壓渦輪通常需要多個級來分配能量或工作以操作低壓渦輪所驅動的風扇組件和/或壓縮機。然而，多個級有助于燃氣渦輪發動機的軸向和徑向尺寸，從而有助于整個發動機和與其連接的飛行器的重量，并因此不利地影響燃料效率，發動機性能以及發動機和飛行器的效率。

已知的解決方案包括在風扇組件和發動機核心之間增加減速齒輪箱，這可以減少操作與其連接的風扇組件和壓縮機所必需的渦輪區段的多個級的數量，并且通常可以提供發動機效率的一些凈增加和燃料消耗的改善。然而，增加減速齒輪箱給渦輪發動機的設計和操作帶來了新的復雜性和局限性。例如，已知的減速齒輪箱有大約100％量的扭矩或動力通過齒輪組件從低壓渦輪串聯引導，以驅動風扇組件。在這種已知的布置中，將大致全部量的扭矩或動力通過齒輪箱從低壓渦輪引導到風扇組件需要復雜的齒輪箱設計，承受來自渦輪的基本上整個載荷的應力和載荷的增加的齒輪箱的重量，以及通常更大的齒輪箱的直徑，從而保持或增加發動機的徑向尺寸。

更進一步地，包括減速齒輪箱的已知解決方案，其中來自低壓渦輪的大約100％的扭矩或動力被引導通過齒輪箱到達風扇組件，使得齒輪箱的系統故障成為單點故障。在這樣的布置中，齒輪箱操作的損失導致被輸送到風扇組件的來自低壓渦輪的基本上所有動力的損失，從而將發動機推力或動力輸出減少到僅由發動機核心通過核心流動路徑產生的量(例如，大約10％的總推力)。

因此，需要一種可結合減速齒輪箱的發動機，同時減少或消除齒輪箱放置的不利影響，例如增加的渦輪發動機包裝，例如增加的直徑，軸向長度或兩者，和/或低壓渦輪動力到風扇組件的單點系統故障。

發明內容

本發明的方面和優點將部分地在以下描述中闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過實踐本發明來學習。