用于低涡旋低压涡轮机的系统技术方案

本发明专利技术涉及低压涡轮机。低压涡轮机包括转子、外部壳体、多个转子桨叶级以及多个定子叶片级。转子包括纵向中心线。外部壳体包围转子。多个转子桨叶级以串行流布置设置于转子的径向外表面上。多个定子叶片级以串行流布置设置于外部壳体的径向内表面上。多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前。多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低涡旋低压涡轮机的系统
技术介绍
本公开内容的领域总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于低涡旋低压涡轮机级的方法和系统。燃气涡轮发动机组件通常包括呈串行流构型的风扇组件、低压压缩机、核心发动机以及低压涡轮机。低压压缩机由低压涡轮机驱动，进而以与低压涡轮机近似相同的速度旋转。通常需要四个发动机框架来支承燃气涡轮发动机部件。例如，第一框架在低压压缩机与风扇组件之间支承燃气涡轮发动机，第二框架在低压压缩机与高压压缩机之间支承燃气涡轮发动机，第三框架在高压涡轮机与低压涡轮机之间支承燃气涡轮发动机，并且第四框架在低压涡轮机的后部支承燃气涡轮发动机。这些框架趋向于增加燃气涡轮发动机组件的长度并且由此也趋向于增加燃气涡轮发动机组件的重量和成本。而且，位于低压涡轮机后部的框架包括出口导向叶片，出口导向叶片减少排出气体的涡旋。这些出口导向叶片增加了燃气涡轮发动机组件的重量和成本。
技术实现思路
在一个方面中，提供了一种用于整体传动式燃气涡轮发动机的低压涡轮机。低压涡轮机包转子、外部壳体、多个转子桨叶级以及多个定子叶片级。转子包括纵向中心线。外部壳体包围转子。多个转子桨叶级以串行流布置设置于转子的径向外表面上。多个定子叶片级以串行流布置设置于外部壳体的径向内表面上。多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前。多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。在另一个方面中，提供了一种燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括核心发动机和低压涡轮机。核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧室以及高压涡轮机。低压涡轮机定位于核心发动机的轴向后部。低压涡轮机包括转子、外部壳体、多个转子桨叶级以及多个定子叶片级。转子包括纵向中心线。外部壳体包围转子。多个转子桨叶级以串行流布置设置于转子的径向外表面上。多个定子叶片级以串行流布置设置于外部壳体的径向内表面上。多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前。多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。在另外一个方面中，提供了一种燃气涡轮发动机组件。燃气涡轮发动机组件包括核心发动机、低压压缩机、风扇以及低压涡轮机。核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧室以及高压涡轮机。低压压缩机定位于核心发动机的轴向前部。风扇定位于低压压缩机的轴向前部。低压涡轮机定位于核心发动机的轴向后部。低压涡轮机包括转子、外部壳体、多个转子桨叶级以及多个定子叶片级。转子包括纵向中心线。外部壳体包围转子。多个转子桨叶级以串行流布置设置于转子的径向外表面上。多个定子叶片级以串行流布置设置于外部壳体的径向内表面上，多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前。多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。附图说明当参考附图阅读下述详细说明时，本公开内容的这些及其他特征、方面和优点将得到更好地理解，其中附图中自始至终相同的符号表示相同的部件，其中：图1至图4示出了本文所述方法和装置的示例实施例。图1是飞行器的透视图。图2是可与图1所示的飞行器一起使用的、根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。图3是图1和图2所示的涡扇发动机的后部部分的侧视平面图。图4是定子叶片的透视图。尽管各个实施例的特定特征可能在一些附图中示出而没有在其他附图中示出，这仅是为了方便。任意附图的任意特征可与任意其他附图的任意特征结合而被引用并且/或者要求保护。除非明确指出，否则本文中提供的附图意在图示本公开内容的实施例的特征。这些特征被认为能够应用于包括本公开内容的一个或多个实施例的多种系统中。同样，附图并非意在包括本领域普通技术人员所知的用于实践本文公开的实施例所需的全部常规特征。具体实施方式在下面的说明书和权利要求书中，将引用多个短语，这些短语应当被限定为具有以下意思。除非上下文另有明确说明，否则，单数形式的“一个”、“一种”和“该/所述”包括复数指示物。“可选”或“可选地”意指随后描述的事件或情况可以发生或可以不发生，并且这种描述包括事件发生的实例以及事件不发生的实例。如贯穿说明书和权利要求书所使用的，近似语言可应用于修饰可允许改变而不导致与其相关的基本功能的改变的任何定量表示。相应地，由术语例如“约”、“近似”、以及“基本上”修饰的值并不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精确度。在这里以及贯穿说明书和权利要求书，范围限制可以结合并且/或者互换，除非上下文或语言另有明确说明，否则这种范围被确定为包括包含于其中的所有子范围。下文的详细说明通过示例的方式而不是通过限制图示了本公开内容的实施例。应当理解，本公开内容一般适用于具有低涡旋低压涡轮机级的燃气涡轮发动机的系统。本文描述的整体传动式燃气涡轮发动机的实施例提供了更短且更轻的燃气涡轮发动机结构。使用整体式传动的、具有高速低压压缩机的燃气涡轮发动机组件通常需要位于低压涡轮机后部的框架。这种框架趋向于增加燃气涡轮发动机组件的长度并且由此也增加燃气涡轮发动机组件的重量和成本。通过包含低涡旋低压涡轮机最后级，这个框架和出口导向叶片可被省去。本文说明的燃气涡轮发动机组件包括核心发动机，核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧室以及高压涡轮机。低压涡轮机定位于核心发动机的轴向后部，并且低压压缩机定位于核心发动机的轴向前部。低压涡轮机的最后级是低涡旋低压涡轮机转子桨叶级，进而消除了对用于减少排出气体的涡旋的涡轮机后部框架或出口导向叶片的需要。本文描述的实施例公开了包括低涡旋低压涡轮机转子桨叶级。这种构型省去了对用于减少排出气体的涡旋的涡轮机后部框架或出口导向叶片的需要。图1是飞行器100的透视图。在示例实施例中，飞行器100包括机身102，机身包括前端104、尾部106、以及在前端与尾部之间延伸的中空的、长形主体108。飞行器100还包括沿横向方向112远离机身102延伸的翼部110。翼部110包括沿飞行器100在正常飞行期间的运动方向116的前部的前缘114以及在翼部110的相反边缘上的后部的后缘118。飞行器100还包括构造为驱动有桨叶的可旋转构件或风扇以产生推力的至少一个发动机120。发动机120、例如以后推式构型(未示出)、接近尾部106联接至翼部110和机身102中至少一者。图2是根据本公开内容的示例性实施例的燃气涡轮发动机120的示意性横截面图。在示例实施例中，燃气涡轮发动机120具体化为高旁通涡扇喷气式发动机。如图2所示，涡扇发动机120限定了轴向方向A(平行于设置为用于参照的纵向轴线202延伸)以及径向方向R。一般来说，涡扇120包括风扇组件204和设置于风扇组件204下游的核心涡轮发动机206。在示例实施例中，核心涡轮发动机206包括限定了环形入口220的近似呈管状的外部壳体208。外部壳体208包围呈串行流关系的压缩机部段、燃烧部段226、涡轮机部段以及喷射排气喷嘴部段232，其中，压缩机部段包括增压器或低压(LP)压缩机222和高压(HP)压缩机224，涡轮机部段包括高压(HP)涡轮机228和低压(LP)涡轮机230。高压(HP)轴(shaft)或轴芯(spool)234将HP涡轮机228驱动地连接至HP压缩机224。低压(LP)轴或轴芯236将LP涡轮机230驱动地连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压涡轮机，所述低压涡轮机联接至减速齿轮，所述低压涡轮机包括：转子，所述转子包括纵向中心线；外部壳体，所述外部壳体包围所述转子；多个转子桨叶级，所述多个转子桨叶级以串行流布置设置于所述转子的径向外表面上；多个定子叶片级，所述多个定子叶片级以串行流布置设置于所述外部壳体的径向内表面上，所述多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前，其中，所述多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.25 US 15/164,6481.一种低压涡轮机，所述低压涡轮机联接至减速齿轮，所述低压涡轮机包括：转子，所述转子包括纵向中心线；外部壳体，所述外部壳体包围所述转子；多个转子桨叶级，所述多个转子桨叶级以串行流布置设置于所述转子的径向外表面上；多个定子叶片级，所述多个定子叶片级以串行流布置设置于所述外部壳体的径向内表面上，所述多个定子叶片级的每个级均位于一转子桨叶级之前，其中，所述多个转子桨叶级的最后转子桨叶级包括低涡旋出口转子桨叶级。2.根据权利要求1所述的低压涡轮机，其特征在于，所述低涡旋出口转子桨叶级基本上平行于所述纵向中心线指引所述排气流。3.根据权利要求2所述的低压涡轮机，其特征在于，所述多个定子叶片的最后定子叶片级以第一速度将排气流导向所述低涡旋出口转子桨叶级，所述第一速度包括第一轴向分速度和第一周向分速度，所述低涡旋出口转子桨叶级以第二速度指引所述排气流，所述第二速度包括第二轴向分速度和第二周向分速度，其中，所述第一周向分速度大于所述第二周向分速度。4.根据权利要求3所述的低压涡轮机，其特征在于，所述第二速度与所述纵向中心线偏离小于或等于十度。5.根据权利要求4所述的低压涡轮机，其特征在于，所述低涡旋出口转子桨叶级是所述转子的后部延伸部。6.根据权利要求5所述的低压涡轮机，其特征在于，所述多个转子桨叶级的每个级均包括多个转子桨叶，所述多个转子桨叶沿周向设置于所述转子的所述径向外表面上，所述多个定子叶片级的每个级均包括多个定子叶片，所述多个定子叶片沿周向设置于所述外部壳体的所述径向内表面上，所述多个转子桨叶和所述多个定子叶片的每一者均包括翼型构件。7.根据权利要求6所述的低压涡轮机，其特征在于，所述多个翼型构件包括前缘、后缘以及在所述前缘与所述后缘之间延伸的弦长，其中，所述弦长自所述纵向中心线以一弦角延伸。8.根据权利要求7所述的低压涡轮机，其特征在于，所述低涡旋出口转子桨叶级的所述多个翼型构件的所述弦角与所述最后定子叶片级的所述多个翼型构件的所述弦角不同。9.根据权利要求8所述的低压涡轮机，进一步包括所述多个定子叶片的倒数第二定子叶片级，其中，所述倒数第二定子叶片级的所述多个翼型构件的所述弦角与所述最后定子叶片级的所述多个翼型构件的所述弦角不同。10.根据权利要求9所述的低压涡轮机，进一步包括所述多个转子桨叶的倒数第二转子桨叶级，其中，所述低涡旋出口转子桨叶级的所述多个翼型构件的所述弦角与所述倒数第二转子桨叶级的所述多个翼型构件的所述弦角不同。11.一种燃气涡轮发动机组件，所述燃气涡轮发动机组件包括：核心发动机，所述核心发动机包括呈串行流布置的高压压缩机、燃烧室以及高压涡轮机；减速齿轮；以及低压涡轮机，所述低压涡轮机定位于所述核心发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·米勒，T·O·莫尼兹，J·D·克莱门茨，J·G·罗斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US