燃气涡轮发动机制造技术

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件。所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件。所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型。连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子。所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置。所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半径每单位推力，半径每单位推力由所述涡轮部段处的最大半径除以最大推力输出限定。

【技术实现步骤摘要】
燃气涡轮发动机
本主题大体上涉及燃气涡轮发动机架构。更特别地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的减速组件和涡轮部段布置。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括涡轮部段，所述涡轮部段在燃烧部段的下游，可随压缩机部段旋转以旋转和操作燃气涡轮发动机产生动力，例如推进力。一般燃气涡轮发动机设计标准常常包括必须平衡或折衷的冲突标准，包括提高燃料效率、操作效率和/或动力输出，同时维持或减少重量、零件数量和/或包装(即发动机的轴向和/或径向尺寸)。传统的燃气涡轮发动机通常包括涡轮部段，其限定与中压涡轮机和/或低压涡轮机以串行流动布置的高压涡轮机。另外，传统的燃气涡轮发动机涡轮部段通常包括固定和旋转翼型(例如轮叶和叶片)的连续排或级。固定翼型或轮叶通常用于在穿越旋转翼型或叶片之前引导或以其它方式调节燃烧气体流。固定翼型通常需要从燃气涡轮发动机的其它区域(例如压缩机部段)路由的冷却空气，以减轻来自燃烧气体的损坏。然而，将空气从压缩机部段路由到涡轮部段，由此绕过燃烧部段，通常消除了用于燃烧的能量，并且因此降低了燃气涡轮发动机的效率。此外，传统的低压涡轮机通常需要多个级来分配能量或功以操作低压涡轮机正在驱动的风扇组件和/或压缩机。然而，多个级促进燃气涡轮发动机的轴向和径向尺寸，由此促进整个发动机和其附接到的飞行器的重量，并且因此不利地影响燃料效率，发动机性能以及发动机和飞行器效率。已知的解决方案包括在风扇组件和发动机核心之间增加减速齿轮箱，这可以减少操作其附接到的风扇组件和压缩机所必需的涡轮部段的多个级的数量，并且通常可以提供发动机效率的一些净增加和燃料消耗的改善。然而，增加减速齿轮箱为涡轮发动机设计和操作带来新的复杂性和局限性。例如，已知的减速齿轮箱具有从低压涡轮机串行路由通过减速组件以驱动风扇组件的大约100％量的扭矩或动力。在这样的已知布置中，将大约全部量的扭矩或动力从低压涡轮机通过齿轮箱路由到风扇组件需要复杂的齿轮箱设计，增加的齿轮箱重量以用于来自涡轮部段的大致整个载荷的应力和载荷，以及齿轮箱的通常较大直径，由此保持或增加发动机的径向尺寸。更进一步地，包括减速齿轮箱的已知解决方案使齿轮箱的系统故障成为单点故障，其中来自低压涡轮机的大约100％的扭矩或动力通过齿轮箱引导到达风扇组件。在这样的布置中，齿轮箱操作的损失导致从低压涡轮机正传递到风扇组件的大致所有动力的损失，由此将发动机推力或动力输出减少到仅由发动机核心通过核心流动路径产生的量(例如，大约10％的总推力)。所以，需要一种发动机，其可以包含减速齿轮箱，同时减少或消除齿轮箱放置和间接驱动燃气涡轮发动机组件的不利影响，例如增加的涡轮发动机包装，例如增加的直径，轴向长度，或两者，和/或传递到风扇组件的低压涡轮机动力的单点系统故障，包括弯曲转子启动，增加的停机至启动时间，和增加的冷却时间。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实施而得知。本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件。所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件。所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型。连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子。所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置。所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半径每单位推力，半径每单位推力由所述涡轮部段处的最大半径除以最大推力输出限定。在一个实施例中，所述发动机限定从轴向中心线到所述第一旋转部件的所述外护罩的外径的所述涡轮部段处的最大半径，所述最大半径限定在大约15英寸至大约20英寸之间。在另一实施例中，所述发动机限定从轴向中心线到所述第二旋转部件的所述内护罩翼型的外径的所述涡轮部段处的最大半径，所述最大半径限定在大约15英寸至大约20英寸之间。在又一实施例中，所述发动机限定大约21000至大约32000磅推力之间的最大推力输出。在各种实施例中，所述发动机限定大约91英寸至大约113英寸之间的最大长度。在一个实施例中，所述发动机限定大约7.53至大约4.55之间的所述最大长度与所述最大半径的比率。在另一实施例中，从所述风扇部段的环形入口到所述涡轮部段的最后转子级的出口限定所述最大长度。在其它各种实施例中，所述发动机限定大约261至大约392个之间的数量的旋转翼型。在一个实施例中，所述发动机限定所述第一旋转部件和所述第二旋转部件一起的旋转翼型与最大推力输出的比率，其中所述比率在大约.0081至大约.0187个翼型每磅推力之间的范围内。在另一实施例中，所述涡轮部段限定所述第一旋转部件和所述第二旋转部件一起的旋转翼型的大约3至大约10个之间的级。在一个实施例中，所述涡轮部段限定所述第一旋转部件和所述第二旋转部件一起的每一级的旋转翼型与最大推力输出的比率，并且所述比率在大约.0011至大约.0031个翼型每磅推力之间的范围内。在又一实施例中，所述发动机限定最大长度与所述第一旋转部件和所述第二旋转部件一起的旋转翼型的数量的比率，所述比率在大约.232至大约.435英寸每翼型之间的范围内。在各种实施例中，所述发动机还包括联接到风扇组件和所述涡轮部段的驱动轴。所述驱动轴联接到所述减速组件和所述第一旋转部件。所述第一旋转部件和所述驱动轴在第一方向上以第一速度可旋转。所述第二旋转部件联接到所述减速组件的输入部件。所述第二旋转部件在与所述第一方向相反的第二方向上以大于所述第一速度的第二速度可旋转。在一个实施例中，所述发动机限定从所述第一旋转部件到所述风扇组件的风扇转子的直接驱动发动机。在另一实施例中，所述减速组件限定大约-1.5:1至大约-3:1的齿轮比的范围。在又一实施例中，所述减速组件限定大约-1.8:1至大约-2.8:1的齿轮比的范围。在各种实施例中，所述涡轮部段还包括布置在所述第一旋转部件的所述连接构件上游的第三旋转部件。所述第三旋转部件限定沿着径向方向向外延伸的多个第三翼型。在一个实施例中，所述第三旋转部件沿着纵向方向与所述第一旋转部件相互交叉。在另一实施例中，所述第三旋转部件限定高速涡轮转子或中速涡轮转子。所述第三旋转部件以大于所述第一旋转部件的所述第一速度和所述第二旋转部件的所述第二速度的第三速度旋转。在其它各种实施例中，所述第一旋转部件和所述第二旋转部件一起限定联接到风扇转子，低压压缩机或两者的低速涡轮转子。技术方案1.一种燃气涡轮发动机，其包括：涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件，其中所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件，所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型，并且其中连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子，所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置，所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，其包括：涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件，其中所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件，所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型，并且其中连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子，所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置，所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半径每单位推力，半径每单位推力由所述涡轮部段处的最大半径除以最大推力输出限定。

【技术特征摘要】
2017.09.20 US 15/709,6511.一种燃气涡轮发动机，其包括：涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件，其中所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件，所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型，并且其中连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子，所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置，所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半径每单位推力，半径每单位推力由所述涡轮部段处的最大半径除以最大推力输出限定。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机限定从轴向中心线到所述第一旋转部件的所述外护罩的外径的所述涡轮部段处的最大半径，所述最大半径限定在大约15英寸至大约20英寸之间。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机限定从轴向中心线到所述第二旋转部件的所述内护罩翼型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·克莱门茨，D·T·扎托斯基，A·R·斯图亚特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US