具有逆向旋转复合齿轮箱的燃气涡轮发动机制造技术

本申请涉及一种燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：环形固定涡轮框架、发动机轴、输入轴以及齿轮组件。所述环形固定涡轮框架以所述轴向中心线为中心。所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸。所述输入轴大体上沿所述纵向延伸。所述齿轮组件包括连接到所述输入轴的第一齿轮、连接到所述涡轮框架的第二齿轮以及连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的内转轴，其中所述内转轴限定延伸穿过其中的齿轮轴线。所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮能够围绕所述齿轮轴线共同旋转。所述齿轮轴线能够围绕所述发动机的所述轴向中心线旋转。所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述内转轴和所述发动机轴的壳体。

【技术实现步骤摘要】
具有逆向旋转复合齿轮箱的燃气涡轮发动机
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机架构。更确切地说，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的减速齿轮组件和涡轮部分布置。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括位于燃烧部分下游的涡轮部分，所述涡轮部分可以与压缩机部分一起旋转以旋转并操作燃气涡轮发动机来产生动力，例如推进力。一般燃气涡轮发动机设计准则通常包括必须实现平衡或做出妥协的冲突准则，包括提高燃料效率、操作效率和/或功率输出，同时维持或减小重量、零件数量和/或封装(即发动机轴向和/或径向尺寸)。常规燃气涡轮发动机大体上包括涡轮部分，所述涡轮部分限定与中压涡轮和/或低压涡轮以串行流布置设置的高压涡轮。此外，常规燃气涡轮发动机的涡轮部分大体上包括固定和旋转翼型件的连续排或级(例如轮叶和叶片)。通常采用固定翼型件或叶片来引导或以其他方式调节燃烧气体流，然后使其通过旋转翼型件或叶片。固定翼型件通常需要从燃气涡轮发动机的其他区域例如压缩机部分沿引导输送来的冷却空气来减轻由燃烧气体引发的损害。但是，将来自压缩机部分的空气沿引导输送到涡轮部分从而绕过燃烧部分通常会带走用于燃烧的能量，并且因此而降低燃气涡轮发动机的效率。此外，常规低压涡轮通常需要多个级来分配用于操作低压涡轮所驱动的风扇组件和/或压缩机的能量或功。但是，所述多个级将增加燃气涡轮发动机的轴向和径向尺寸，因此增加整个发动机及其所附接的飞行器的重量，因而将对燃料效率、发动机性能以及发动机和飞行器效率产生不利影响。已知的解决方案包括在风扇组件与发动机核心之间添加减速齿轮组件，所述减速齿轮组件可以减少操作其所附接的风扇组件和压缩机所必需的涡轮部分的多个级的数量，并且可以大体上提供发动机效率的净增加和燃料消耗的改善。但是，增加减速齿轮组件会使涡轮发动机设计和运行中出现新的复杂性和限制。例如，已知的减速齿轮组件具有约100％的扭矩或动力量以串行方式从低压涡轮沿引导通过齿轮组件，以驱动风扇组件。在所述已知布置中，将大约全部扭矩或动力量沿引导从低压涡轮通过齿轮组件输送到风扇组件致使必需采用复杂的齿轮组件设计、增加齿轮组件重量以应对涡轮部分大体全部载荷所产生的应力和载荷，以及大体扩大齿轮组件直径，从而保持或增加发动机的径向尺寸。因此，需要一种可以整合减速齿轮组件的发动机，同时所述发动机可以减少或消除齿轮组件布置的不利影响，例如涡轮发动机封装增加，例如直径、轴向长度或这两者增大，和/或未能将低压涡轮动力传递给风扇组件的单点系统故障。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或者从说明书中可以显而易见，或可以通过实践本专利技术了解到。本专利技术涉及一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定纵向、径向和周向以及沿所述纵向延伸的轴向中心线以及沿所述纵向延伸的上游端和下游端。燃气涡轮发动机包括：环形固定涡轮框架，所述环形固定涡轮框架以所述轴向中心线为中心；发动机轴，所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸；输入轴，所述输入轴大体上沿所述纵向延伸；以及齿轮组件，所述齿轮组件包括连接到所述输入轴的第一齿轮、连接到所述涡轮框架的第二齿轮以及连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的内转轴，其中所述内转轴限定延伸穿过其中的齿轮轴线。所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮能够围绕所述齿轮轴线共同旋转。所述齿轮轴线能够围绕所述发动机的所述轴向中心线旋转。所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述内转轴和所述发动机轴的壳体。在各种实施例中，所述齿轮组件的所述内转轴进一步包括连接到所述内转轴和壳体的内转轴轴承，其中所述内转轴轴承允许所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中，所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述发动机的轴向中心线共同周向移动。在一个实施例中，所述壳体限定径向壁，所述径向壁连接到所述内转轴的所述内转轴轴承，其中所述壳体限定围绕所述齿轮组件周向延伸的轴向壁。在一个实施例中，所述涡轮框架限定固定星形齿轮，其中所述第二齿轮能够在所述固定星形齿轮上围绕所述发动机的轴向中心线移动。在另一个实施例中，所述输入轴限定与所述齿轮组件的所述第一齿轮的输入轴齿轮接口。在又一个实施例中，所述发动机轴和所述壳体一起沿第一周向旋转，并且所述输入轴沿与所述第一周向相反的第二周向旋转。在又一个实施例中，所述发动机轴和所述壳体一起以第一速度旋转，并且所述输入轴以与所述第一速度成比例并且大于所述第一速度的第二速度旋转。在又一个实施例中，所述壳体进一步包括连接到所述内转轴轴承的第二径向壁，并且所述发动机进一步包括连接到所述第二径向壁和所述输入轴的差速器轴承。在一个实施例中，所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸并且在所述输入轴和所述齿轮组件内径向延伸。在另一个实施例中，所述发动机进一步包括连接到所述涡轮框架和所述发动机轴的轴承。在各种实施例中，所述燃气涡轮发动机进一步包括连接到所述壳体的第一涡轮转子；以及连接到所述输入轴的第二涡轮转子。在一个实施例中，所述第一涡轮转子包括旋转框架。所述旋转框架包括多个径向延伸的构件以及沿所述纵向延伸的外护罩。多个外护罩翼型件从所述外护罩沿所述径向向内延伸。在另一个实施例中，所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子共同限定叉指式(interdigitated)涡轮转子组件，其中所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子沿所述纵向交错。在又一个实施例中，所述第一涡轮转子向所述发动机轴提供约25％到约75％的扭矩。在又一个实施例中，所述第二涡轮转子向所述发动机轴提供约30％到约60％的扭矩。在又一个实施例中，所述发动机轴连接到风扇组件，并且所述第一涡轮转子和所述第二涡轮转子共同限定低速涡轮转子组件。在各种实施例中，所述齿轮组件限定逆向旋转复合齿轮组件。在一个实施例中，所述齿轮组件限定约-1.5:1到约-3:1的齿轮比范围。在另一个实施例中，所述齿轮组件限定约-1.8:1到约-2.8:1的齿轮比范围。在又一个实施例中，所述输入轴在所述齿轮组件内沿径向连接所述第一齿轮。具体地，本申请技术方案1涉及一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定纵向、径向和周向以及沿所述纵向延伸的轴向中心线以及沿所述纵向延伸的上游端和下游端，所述燃气涡轮发动机包括：以所述轴向中心线为中心的环形固定涡轮框架；发动机轴，所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸；输入轴，所述输入轴大体上沿所述纵向延伸；齿轮组件，所述齿轮组件包括连接到所述输入轴的第一齿轮、连接到所述涡轮框架的第二齿轮以及连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的内转轴，其中所述内转轴限定延伸穿过其中的齿轮轴线，并且其中所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮能够共同围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中所述齿轮轴线能够围绕所述发动机的所述轴向中心线旋转；以及连接到所述内转轴和所述发动机轴的壳体。本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其中所述齿轮组件的所述内转轴进一步包括连接到所述内转轴和所述壳体的内转轴轴承，其中所述内转轴轴承允许所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述发动机的轴向中心线共同周向移动。本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的燃气涡轮发动机，其中所述壳体限定径向壁，所述径向壁联接到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定纵向、径向和周向以及沿所述纵向延伸的轴向中心线以及沿所述纵向延伸的上游端和下游端，所述燃气涡轮发动机包括：以所述轴向中心线为中心的环形固定涡轮框架；发动机轴，所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸；输入轴，所述输入轴大体上沿所述纵向延伸；齿轮组件，所述齿轮组件包括连接到所述输入轴的第一齿轮、连接到所述涡轮框架的第二齿轮以及连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的内转轴，其中所述内转轴限定延伸穿过其中的齿轮轴线，并且其中所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮能够共同围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中所述齿轮轴线能够围绕所述发动机的所述轴向中心线旋转；以及连接到所述内转轴和所述发动机轴的壳体。

【技术特征摘要】
2017.06.13 US 15/6214961.一种燃气涡轮发动机，其中所述燃气涡轮发动机限定纵向、径向和周向以及沿所述纵向延伸的轴向中心线以及沿所述纵向延伸的上游端和下游端，所述燃气涡轮发动机包括：以所述轴向中心线为中心的环形固定涡轮框架；发动机轴，所述发动机轴大体上沿所述纵向延伸；输入轴，所述输入轴大体上沿所述纵向延伸；齿轮组件，所述齿轮组件包括连接到所述输入轴的第一齿轮、连接到所述涡轮框架的第二齿轮以及连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的内转轴，其中所述内转轴限定延伸穿过其中的齿轮轴线，并且其中所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮能够共同围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中所述齿轮轴线能够围绕所述发动机的所述轴向中心线旋转；以及连接到所述内转轴和所述发动机轴的壳体。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述齿轮组件的所述内转轴进一步包括连接到所述内转轴和所述壳体的内转轴轴承，其中所述内转轴轴承允许所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述齿轮轴线旋转，并且其中所述内转轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮围绕所述发动机的轴向中心线共同周向移动。3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：AR斯图尔特，DT扎托尔斯基，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US