具有用于低风扇压力比的风扇可变面积喷嘴的燃气涡轮发动机制造技术

一种包括风扇部段的燃气涡轮发动机，该风扇部段具有二十（20）个或更少个风扇叶片以及小于大约1.45的风扇压力比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于低风扇压力比的风扇可变面积喷嘴的燃气涡轮发动机相关申请的交叉引用本申请要求2011年12月30日提交的美国申请No.13/340,810的优先权，该美国申请是2011年12月8日提交的美国申请No.13/314,365的部分继续申请。专利技术背景。
本专利技术涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及具有风扇可变面积喷嘴（VAFN）的涡轮风扇发动机，该喷嘴轴向地移动以改变其旁通流路径面积。
技术介绍
常规的燃气涡轮发动机通常包括风扇部段和核心发动机，风扇部段的直径大于核心发动机的直径。风扇部段和核心发动机绕纵向轴线设置并且被包封在发动机机舱组件之内。燃烧气体从核心发动机穿过核心排气喷嘴排出，同时设置在主空气流路径径向外面的环形风扇流穿过环形风扇排气喷嘴排出，该环形风扇排气喷嘴被限定在风扇机舱和核心机舱之间。穿过风扇排气喷嘴排出的加压风扇空气产生推力的大部分，而穿过核心排气喷嘴排出的燃烧气体提供剩余推力。常规的燃气涡轮发动机的风扇喷嘴具有固定的几何结构。固定几何结构的风扇喷嘴是适合于起飞和着陆条件以及巡航条件的折中方案。一些燃气涡轮发动机已经实施了风扇可变面积喷嘴。风扇可变面积喷嘴在巡航条件期间提供较小的风扇出口喷嘴直径，并且在起飞和着陆条件期间提供较大的风扇出口喷嘴直径。现有的风扇可变面积喷嘴典型地采用相对复杂的机构，其将发动机总体重量增大到可能抵消由此增加的燃料效率的程度。
技术实现思路
根据本公开的一个示例性方面的一种燃气涡轮发动机，包括：核心机舱，所述核心机舱围绕发动机中心线轴线被限定；风扇部段，所述风扇部段具有二十（20）个或更少个风扇叶片；风扇机舱，所述风扇机舱至少部分地围绕所述风扇部段和所述核心机舱被安装，以限定用于风扇旁通空气流的风扇旁通流路径，所述风扇旁通空气流在发动机操作期间具有所述风扇旁通空气流的风扇压力比，所述风扇压力比小于大约1.45。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括风扇可变面积喷嘴，所述风扇可变面积喷嘴相对于所述风扇机舱可移动，以改变风扇喷嘴出口面积。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括控制器，所述控制器可操作以在巡航飞行条件下减小所述风扇喷嘴出口面积。附加地或替代地，所述控制器可以可操作以控制所述风扇喷嘴出口面积，以便降低风扇的不稳定性。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述风扇可变面积喷嘴限定所述风扇机舱的后缘。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述风扇可变面积喷嘴可以相对于所述风扇机舱轴向地可移动。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇部段。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述风扇部段可以将校正风扇叶尖速度限定为小于大约1150英尺/秒。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述核心发动机可以包括低压涡轮机，所述低压涡轮机限定了大于大约五（5）的压力比。附加地或替代地，所述核心发动机可以包括低压涡轮机，所述低压涡轮机限定了大于五（5）的压力比。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的所述风扇部段，所述齿轮系统限定了大于或等于大约2.3的齿轮减速比。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的所述风扇，所述齿轮系统限定了大于或等于大约2.5的齿轮减速比。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的所述风扇，所述齿轮系统限定了大于或等于2.5的齿轮减速比。在任一前述燃气涡轮发动机的实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述风扇旁通空气流可以将旁通比限定为大于大约六（6）。附加地或替代地，所述风扇旁通空气流可以将旁通比限定为大于大约十（10）。附加地或替代地，所述旁通流可以将旁通比限定为大于大约十（10）。附图说明对于本领域技术人员来讲，本专利技术的各种特征和优点从当前优选实施方式的随后的具体实施方式将变得明显。伴随该具体实施方式的附图能够简要地描述如下：图1A是用于与本专利技术使用的示例性燃气涡轮发动机实施方式的一般示意性局部不完整视图；图1B是该发动机的后视图；图1C是与吊架整合的该发动机的侧视图；图1D是与吊架整合的该发动机的立体图；图2A是处于闭合位置的VAFN的截面侧视图；图2B是处于打开位置的VAFN的截面侧视图；以及图3是旁通导管归一化（normalized）横截面面积分布的曲线图；图4是有效面积增加对喷嘴平移的曲线图；图5是导管面积分布的曲线图；图6A是辅助端口位置的示意性几何视图；图6B是辅助端口进入角的示意性几何视图；以及图6C是VAFN外表面曲率的示意性几何视图。具体实施方式图1A示出了燃气涡轮风扇发动机10的一般局部不完整示意图，燃气涡轮风扇发动机10从发动机吊架P悬挂在发动机机舱组件N之内，该发动机机舱组件N对于设计用于亚音速操作的航空器是典型的。涡轮风扇发动机10在容纳低转子14和高转子24的核心机舱12之内包括核心发动机。低转子14包括低压压缩机16和低压涡轮机18。低转子14通过齿轮系22驱动风扇部段20。高转子24包括高压压缩机26和高压涡轮机28。燃烧器30布置在高压压缩机26和高压涡轮机28之间。低转子和高转子14、24绕发动机旋转轴线A旋转。发动机10优选地是高旁通齿轮传动的航空器发动机。在一个公开的非限制实施方式中，发动机10的旁通比大于大约六（6），其中一个实例实施方式大于大约十（10），齿轮系22是周转齿轮系（例如行星齿轮系统）或者齿轮减速比大于大约2.3的其他齿轮系统，并且低压涡轮机18具有大于大约5的压力比。在一个公开的实施方式中，发动机10的旁通比大于大约十（10:1），涡轮风扇直径显著大于低压压缩机16的直径，并且低压涡轮机18具有大于大约5:1的压力比。低压涡轮机18的压力比为在低压涡轮机18的进口之前测得的压力相对于在排气喷嘴之前的低压涡轮机18的出口处的压力。齿轮系22可以是周转齿轮系（例如行星齿轮系统）或者齿轮减速比大于大约2.5:1的其他齿轮系统。然而应当理解，上面的参数仅仅是齿轮传动架构发动机的一个示例性实施方式，并且本专利技术可适用于包括直接驱动涡轮风扇的其他燃气涡轮发动机。空气流进入风扇机舱34，风扇机舱34至少部分地环绕核心机舱12。风扇部段20将空气流传输到核心机舱12内，以便为低压压缩机16和高压压缩机26提供动力。由低压压缩机16和高压压缩机26压缩的核心空气流与燃烧器30中的燃料混合，并且在高压涡轮机28和低压涡轮机18上膨胀。涡轮机28、18被联接成随相应的转子24、14旋转，以便响应于膨胀而旋转地驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气涡轮发动机，包括：核心机舱，所述核心机舱围绕发动机中心线轴线被限定；风扇部段，所述风扇部段具有二十（20）个或更少个风扇叶片；风扇机舱，所述风扇机舱至少部分地围绕所述风扇部段和所述核心机舱被安装，以限定用于风扇旁通空气流的风扇旁通流路径，所述风扇旁通空气流在发动机操作期间具有所述风扇旁通空气流的风扇压力比，所述风扇压力比小于大约1.45。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.30 US 13/3408101.一种燃气涡轮发动机，包括：核心机舱，所述核心机舱围绕发动机中心线轴线被限定；风扇部段，所述风扇部段具有二十（20）个或更少个风扇叶片；齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇部段；风扇机舱，所述风扇机舱至少部分地围绕所述风扇部段和所述核心机舱被安装，以限定用于风扇旁通空气流的风扇旁通流路径，所述风扇旁通空气流在发动机操作期间具有所述风扇旁通空气流的风扇压力比，所述风扇压力比小于1.45；可变风扇喷嘴，所述可变风扇喷嘴能够相对于所述风扇机舱轴向移动，所述可变风扇喷嘴包括至少两个扇区，其中，所述可变风扇喷嘴包括在所述至少两个扇区之间限定开口的辅助端口，以及所述风扇机舱限定第一旁通流面积，并且所述辅助端口限定第二旁通流面积，用于在所述至少两个扇区的期望开口位置增加旁通流；以及控制器，所述控制器用于独立地调节所述至少两个扇区的每一个。2.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器能够操作以在巡航飞行条件下减小所述风扇喷嘴出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA科伦伯格，SP扎莫拉，FM施瓦斯，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国;US