[發明專利]高效氣體渦輪引擎安裝和操作

有效

• 申請號: 202010165503.X
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111692010B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: N.豪沃思;G.M.阿姆斯特隆
• 申請（專利權）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: F02K3/06
• 分類號: F02K3/06;F04D29/32;F04D29/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉子豪;王瑋

本發明題為“高效氣體渦輪引擎安裝和操作”。本發明提供了一種氣體渦輪引擎，其在安裝在飛行器上時具有改進的燃料燃燒、可操作性和/或維護要求。該氣體渦輪引擎設置有核心壓縮機，該核心壓縮機包括十二個、十三個或十四個轉子級。該核心壓縮機具有核心壓縮機縱橫比除以核心壓縮機壓力比的比率，該比率在0.03至0.09的范圍內。這導致當該氣體渦輪引擎安裝到飛行器上時獲得安裝益處、可操作性、維護要求和引擎效率之間的最佳平衡。

技術領域

本公開涉及氣體渦輪引擎。本公開的方面涉及氣體渦輪引擎，其具有針對提高效率、改善安裝和/或可操作性而優化的構造。

背景技術

現代氣體渦輪引擎包括由渦輪驅動的風扇。風扇氣流的至少一部分繞過引擎的核心，反而流過旁路管道以產生推力。流入氣體渦輪引擎的核心的氣流在燃燒之前經壓縮機壓縮，然后通過渦輪膨脹。

優化此類氣體渦輪引擎的設計需要平衡多個不同的、通常相互競爭的因素。例如，希望能夠優化飛行器的氣體渦輪引擎安裝的總體效率，但總體效率由多個不同要素結合起來產生。希望提供一種氣體渦輪引擎，使其在安裝到機身時提供提高的總體效率。此外，人們認識到，追求提高效率決不能以犧牲其他因素(諸如引擎的可操作性和維護要求)為代價。

發明內容

根據第一方面，提供了一種用于飛行器的氣體渦輪引擎，該氣體渦輪引擎包括：

引擎核心，該引擎核心包括渦輪、壓縮機和燃燒器；

風扇(其可位于該引擎核心的上游)，該風扇包括多個風扇葉片；和

齒輪箱，該齒輪箱接收來自連接到渦輪的至少一部分的芯軸的輸入，該齒輪箱將驅動輸出至風扇，以便以比芯軸低的旋轉速度來驅動風扇，其中：

旁路管道被限定為徑向位于所述核心外部，分流器的前緣限定了在使用中氣流分成核心氣流和旁路氣流處的點；

核心壓縮機縱橫比被定義為所述分流器的前緣和所述最下游壓縮機葉片的尖端的前緣之間的軸向距離與所述分流器的前緣的半徑的比率；

核心壓縮機壓力比被定義為，在巡航條件下，緊鄰壓縮機中的最終轉子葉片的下游處的壓力除以緊鄰核心壓縮機中的第一轉子葉片的上游處的壓力，其在34至60的范圍內；

該核心壓縮機包括十二、十三或十四個轉子級；并且

核心壓縮機縱橫比除以核心壓縮機壓力比的比率在0.03至0.09的范圍內。

已發現，對于分流器的前緣的給定半徑(其本身可通過其他設計考慮因素來設定，包括例如齒輪箱的外徑)，提供如本文要求保護的氣體渦輪引擎使引擎具有足夠高的核心壓縮機壓力比以實現高熱效率，而不需要過長的壓縮機。這可通過在核心壓縮機(即，不包括風扇)中使用十二、十三或十四個轉子級實現核心壓縮機壓力比來至少部分地實現。已發現少于十二個級會導致壓縮效率差，而已發現超過十四個級會導致壓縮機過長。可選地，在核心壓縮機中恰好使用十二個(即十二個且不超過十二個)轉子級來實現核心壓縮機壓力比。

在相對較短的壓縮機上實現核心壓縮比可在將氣體渦輪引擎安裝到飛行器上時提供安裝益處—例如就氣體渦輪引擎與其他飛行器結構(諸如機翼)的相互作用而言，導致總體飛行器燃料燃燒減少并且/或者能夠在不損害其他飛行器結構的情況下安裝引擎。