无油的燃气涡轮发动机制造技术

本公开内容针对一种无油的燃气涡轮发动机(101)。燃气涡轮发动机(101)包括压缩机区段(120)、燃烧区段(126)、涡轮区段(125)和排气喷嘴区段(132)。此外，燃气涡轮发动机(101)包括至少一个旋转构件，其构造成将涡轮区段的至少一部分传动地连接至压缩机区段(120)的至少一部分。此外，燃气涡轮发动机(101)包括构造成支承旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承(102)。此外，燃气涡轮发动机(101)包括构造成启动燃气涡轮发动机(101)的直接驱动的起动机发电机(104)。因此，本公开内容的燃气涡轮发动机(101)提供了至少部分无油的发动机。

Oil free gas turbine engine

The present disclosure is aimed at an oil free gas turbine engine (101). The gas turbine engine (101) includes the compressor section (120), the combustion section (126), the turbine section (125) and the exhaust nozzle section (132). In addition, a gas turbine engine (101) includes at least one rotary member, which causes at least part of the turbine section to be connected to at least part of the compressor section (120). In addition, the gas turbine engine (101) includes one or more gas lubricated bearings (102) constructed to support the rotating member. In addition, the gas turbine engine (101) includes a directly driven starter generator (104), which is constructed to start a gas turbine engine (101). Therefore, the gas turbine engine (101) of the present disclosure provides at least part of the oil free engine.

【技术实现步骤摘要】
无油的燃气涡轮发动机
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及电动无油燃气涡轮发动机。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心发动机。此外，核心发动机大体上包括成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或更多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到空气达到燃烧区段。燃料与压缩的空气混合且在燃烧区段内焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃料气流驱动涡轮区段，且然后发送穿过排气区段，例如，至大气。常规燃气涡轮发动机包括转子组件，其具有轴、压缩机叶轮、涡轮、联接件、密封组，以及给定操作条件下的最佳操作所需的其它元件。这些转子组件具有由于重力生成恒定静力的质量，且例如还由于操作期间转子组件中的失衡而生成动力。此燃气涡轮发动机包括在允许转子组件旋转的同时维持和支承这些力的轴承组件。典型的轴承组件包括收纳在轴承壳体内的轴承，以及构造在轴承与轴之间的轴承垫。此外，常规飞行器发动机使用滚动元件轴承操作。此需油轴承在发动机的整个操作循环中支承来自旋转系统的静止和动态负载。此外，发动机中的典型滚动元件轴承需要使用起到若干功能的复杂零件组件构成的单独的轴承槽，其与油的需要结合。例如，此功能可包括油输送、密封、清除、轴承安装、冷却和/或阻尼。尽管滚动元件轴承是自从喷气发动机的构想起就已使用的完善技术，但对于油的需求需要若干支承硬件和附属装置。例如，使用滚动元件轴承的常规飞行器发动机还包括径向传动轴和附件变速箱。径向传动轴经由一系列锥齿轮和正齿轮在发电机转子与附件变速箱之间机械地传输功率。此外，附件变速箱提供发动机的若干功能，例如包括发动机启动期间的核心旋转、利用啮合的起动机发电机的发电、用于滚动元件轴承的油润滑的输送泵、轴承槽清除泵、燃料增压泵，以及用于入口颗粒分离器(IPS)的风机。由于滚动元件轴承和附件变速箱的机械构件的性质，故发动机的成功操作需要油。然而，除系统的改善可靠性之外，滚动元件轴承和附件变速箱从发动机的除去可能提供显著的重量节省。因此，至少一些已知的旋转机器使用期望非油润滑的轴承的气体轴承。然而，为了从发动机完全除去油，还必须除去附件变速箱。然而，为了成功地除去附件变速箱，必须解决本文所述的各个功能。鉴于上文，无油涡轮轴发动机将是本领域中受欢迎的。更具体而言，具有直接驱动的起动机发电机而非附件变速箱的电动无油涡轮轴发动机将是有利的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本专利技术理解到。在一方面，本公开内容针对一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。此外，燃气涡轮发动机包括至少一个旋转构件，其构造成将动力涡轮区段的至少一部分传动地连接到压缩机区段的至少一部分上。此外，燃气涡轮发动机包括构造成支承旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承。此外，燃气涡轮发动机包括构造成启动燃气涡轮发动机的直接驱动的起动机发电机。因此，本公开内容的燃气涡轮发动机提供了至少部分无油的涡轮发动机。在另一方面，本公开内容针对一种操作具有至少一个气体润滑的轴承的燃气涡轮发动机的方法。该方法包括通过旋转起动机发电机的转子来经由直接驱动的起动机发电机来启动燃气涡轮发动机。另一个步骤包括以来自压缩机区段的加压空气来加压气体润滑的轴承来达成轴承升起。该方法还包括在转子速度增大且轴承转矩减小时，穿过边界层润滑区域以气体来连续地加压气体润滑的轴承来达成完全加压的气体润滑的轴承。在又一个方面中，本公开内容针对一种飞行器发动机组件。飞行器发动机组件包括具有一个或更多个功率传输输入轴的旋翼机传输系统和燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段、构造成将动力涡轮区段的至少一部分传动地连接到压缩机区段的至少一部分上的主轴、构造成支承旋转构件的一个或更多个气体润滑轴承，以及构造成启动燃气涡轮发动机的直接驱动起动机发电机，其中燃气涡轮发动机是至少部分无油的。飞行器发动机组件还包括一个或更多个滚动元件轴承，其构造在旋翼机传输系统和燃气涡轮发动机的界面处的一个或更多个功率传输输入轴上。实施方案1.一种燃气涡轮发动机，包括：压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；至少一个旋转构件，其构造成将所述涡轮区段的至少一部分传动地连接到所述压缩机区段的至少一部分上；构造成支承所述旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承；以及构造成启动所述燃气涡轮发动机的直接驱动的起动机发电机，其中所述燃气涡轮发动机是至少部分地无油的。实施方案2.根据实施方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述直接驱动的起动机发电机进一步构造成将电力提供至所述发动机的一个或更多个电驱动的构件。实施方案3.根据实施方案2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述发动机的所述一个或更多个电驱动的构件包括风机、燃料泵、点火器盒或电动液压入口导向导叶(IGV)致动器中的至少一者。实施方案4.根据实施方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述直接驱动的起动机发电机还包括构造成具有所述起动机发电机的定子绕组的冷却系统。实施方案5.根据实施方案4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却系统还包括换热器，以及循环穿过定子绕组壳体的冷却流体。实施方案6.根据实施方案5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却流体包括燃料。实施方案7.根据实施方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述直接驱动的起动机发电机还包括碳纤维固位环。实施方案8.根据实施方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机区段包括低压(LP)压缩机和高压(HP)压缩机。实施方案9.根据实施方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮区段包括气体发生器涡轮和动力涡轮。实施方案10.根据实施方案9所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述至少一个旋转构件包括将所述HP涡轮传动地连接到所述HP压缩机上的高压(HP)轴或将所述LP涡轮传动地连接到所述LP压缩机上的低压(LP)轴中的至少一者。实施方案11.一种操作具有至少一个气体润滑的轴承的燃气涡轮发动机的方法，所述方法包括：通过旋转起动机发电机的转子经由直接驱动的起动机发电机来启动所述燃气涡轮发动机；开始以气体加压所述气体润滑的轴承来达成部分轴承升起；在转子速度增大且轴承转矩减小时，穿过边界层润滑区域以气体连续地加压所述气体润滑的轴承，以达成完全加压的气体润滑的轴承。实施方案12.根据实施方案11所述的方法，其特征在于，还包括经由所述直接驱动的起动机发电机来关闭所述燃气涡轮发动机，以及使所述气体润滑的轴承减压来达成部分轴承降下。实施方案13.根据实施方案11所述的方法，其特征在于，所述边界层润滑区域包括所述气体润滑的轴承与所述转子之间的间断接触。实施方案14.根据实施方案11所述的方法，其特征在于，所述完全加压的气体润滑的轴承包括完全形成的水力气体膜，其包括所述气体润滑的轴承或所述转子中的至少一者上的粗糙面高度的大约5到大约10倍的厚度。实施方案15.根据实施方案11所述的方法，其特征在于，开始以气体加压所述一个或更多个气体润滑的轴承以达成轴承升起在转子旋转之前发生。实施方案16.根据实施方案1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机(101)，包括：压缩机区段(120)、燃烧区段(126)和涡轮区段(125)；至少一个旋转构件，其构造成将所述涡轮区段(125)的至少一部分传动地连接至所述压缩机区段(120)的至少一部分；构造成支承所述旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承(102)；以及构造成启动所述燃气涡轮发动机(101)的直接驱动的起动机发电机(104)，其中所述燃气涡轮发动机(101)是至少部分无油的。

【技术特征摘要】
2016.04.18 US 15/1310881.一种燃气涡轮发动机(101)，包括：压缩机区段(120)、燃烧区段(126)和涡轮区段(125)；至少一个旋转构件，其构造成将所述涡轮区段(125)的至少一部分传动地连接至所述压缩机区段(120)的至少一部分；构造成支承所述旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承(102)；以及构造成启动所述燃气涡轮发动机(101)的直接驱动的起动机发电机(104)，其中所述燃气涡轮发动机(101)是至少部分无油的。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(101)，其特征在于，所述直接驱动的起动机发电机(104)进一步构造成将电力提供至所述发动机(101)的一个或更多个电驱动的构件。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机(101)，其特征在于，所述发动机(101)的所述一个或更多个电驱动的构件包括风机、燃料泵、点火器盒或电动液压入口导向导叶(IGV)致动器中的至少一者。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机(101)，其特征在于，所述直接驱动的起动机发电机(104)还包括构造成具有所述起动机发电机的定子绕组的冷却系统(106)。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机(101)，其特征在于，所述冷却系统(106)还包括换热器(114)，以及循环穿过定子绕组壳体...

【专利技术属性】
技术研发人员：BH埃尔塔斯，JT穆克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US