一种转子系统以及包含该转子系统的涡扇发动机技术方案

一种转子系统，包括高压涡轮转子、低压涡轮转子、风扇转子、高压压气机转子、低压压气机转子，还包括行星齿轮箱；所述风扇转子与所述低压涡轮转子通过低压轴联动；所述高压涡轮转子与所述高压压气机转子通过第一高压轴联动，所述低压压气机转子与所述低压轴彼此独立；其中，所述行星齿轮箱包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架，所述内齿圈为静止件，所述太阳轮为所述行星齿轮箱输入端由所述高压压气机转子带动，所述行星架为所述行星齿轮箱的输出端用于带动所述低压压气机转子。包括上述转子系统的涡扇发动机，具有燃油经济性好等优点。

A rotor system and a turbofan engine containing the rotor system

【技术实现步骤摘要】
一种转子系统以及包含该转子系统的涡扇发动机
本技术属于发动机传动
，尤其涉及一种转子系统以及包含该转子系统的涡扇发动机。
技术介绍
对于涡扇发动机而言，高总压比、高涵道比以及由此带来的低油耗率是涡扇航空发动机高性能的重要指标。为了提高总压比，美国普拉特·惠特尼集团公司(Pratt&WhitneyGroup)公司提出了一种大涵道比齿轮传动的涡轮风扇发动机结构，其构型为：低压涡轮转子通过一个齿轮箱与低压压气机、风扇连接，齿轮箱由低压涡轮转子驱动，齿轮箱内齿圈与风扇转子连接，风扇转子通过齿轮箱的内齿圈输出驱动，这样就可以保持风扇以理想的低速旋转，不在限制低压涡轮的转速，有利于涵道比的增加，降低发动机耗油率，提高发动机性能。然而，专利技术人从实践中认识到，受到发动机气动噪声等因素的影响，风扇的切线速度受到较大限制，低压涡轮同时驱动风扇、低压压气机，使得低压压气机的转速收到风扇转速的限制，低压压气机的转速较低，限制了低压压气机的工作能力。因此，本领域需要一种转子系统，使得涡扇发动机的风扇与低压压气机均能在最佳的转速范围内工作，以及一种低燃油消耗率的涡扇发动机。
技术实现思路
本技术旨在提出一种使得涡扇发动机的风扇与低压压气机均能在最佳的转速范围内工作的转子系统。本技术旨在提出一种低燃油消耗率的涡扇发动机。根据本技术一方面的一种转子系统，用于涡扇发动机，包括高压涡轮转子、低压涡轮转子、风扇转子、高压压气机转子、低压压气机转子，行星齿轮箱；所述风扇转子与所述低压涡轮转子通过低压轴联动；所述高压涡轮转子与所述高压压气机转子通过第一高压轴联动，所述低压压气机转子与所述低压轴彼此独立；其中，所述行星齿轮箱包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架，所述内齿圈为静止件，所述太阳轮为所述行星齿轮箱输入端由所述高压压气机转子带动，所述行星架为所述行星齿轮箱的输出端用于带动所述低压压气机转子。在所述转子系统的实施例中，所述行星轮的行星轮轴两端通过滚动轴承支承在所述行星架，其中滚动轴承的内圈与所述行星轮的行星轮轴相连，所述滚动轴承的外圈与所述行星架相连。在所述转子系统的实施例中，所述太阳轮与所述行星架的传动比为3比1。在所述转子系统的实施例中，所述高压压气机引出第二高压轴与所述太阳轮共轴线连接。在所述转子系统的实施例中，所述行星架的第一部与所述低压压气机转子一体地相连。根据本使用新型另一方面的一种涡扇发动机，包括机匣、任意一项上述的转子系统，所述内齿圈固定于所述机匣。在所述涡扇发动机的实施例中，所述行星架的第二部通过滚动轴承支承于所述机匣。在所述涡扇发动机的实施例中，所述行星齿轮箱设置于所述低压压气机与所述高压压气机之间。本技术的进步之处在于，转子系统的齿轮箱采用太阳轮接收高压涡轮转子的输入，内齿圈固定，行星架将运动输出低压压气机转子的传动路线，使得涡扇发动机的风扇与低压压气机的转速独立，两者均能在最佳的转速范围运动。在保证原有涡扇发动机的结构下，仅在转子系统中增加了一套行星齿轮箱，即实现了风扇与低压压气机的转速独立，有效地降低了发动机的燃油消耗率。附图说明本技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1是根据一个或多个实施方式的涡扇发动机结构示意图。图2是根据一个或多个实施方式的行星齿轮箱结构示意图。图3是根据图2的行星齿轮箱的齿轮啮合运动示意图。具体实施方式下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本技术的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本技术保护范围的限制。另外，需要注意的是，图1至图3均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本技术实际要求的保护范围构成限制。参考图1，在一些实施方式中，涡扇发动机包括风扇1、低压压气机2、高压压气机3、燃烧室4、高压涡轮5、低压涡轮6。空气流过风扇后，分成两路:一路是内涵气流，空气继续经低压压气机2、高压压气机3压缩，在燃烧室4和燃油混合燃烧，燃气经高压涡轮5、低压涡轮6和排气系统膨胀，燃气以高速从排气系统尾喷口排出，产生推力，流经路程为经低压压气机2、高压压气机3、燃烧室4、高压涡轮5、低压涡轮6，燃气从排气系统排出；另一路是外涵气流，空气流过风扇1后经外涵道27直接排入大气，涡扇发动机的总推力是排气系统排出的燃气和风扇1经外涵道27排出的空气的推力之和。因此，需要使风扇1处于最佳转速以保证外涵道27的推力，以及使低压压气机2处于最佳转速，提高增压比，从而获得较好的动力性以及经济性。参考图1、图2，用于涡扇发动机的转子系统包括高压轴10、低压轴22、风扇转子7、低压压气机转子8、行星齿轮箱9、风扇转子7、高压压气机转子11、高压涡轮转子12、低压涡轮转子13。高压压气机转子11前轴颈支承在滚子轴承18上，高压涡轮转子12后轴颈支承在滚柱轴承19上，高压轴10包括第一高压轴101、第二高压轴102，高压涡轮转子12与高压压气机转子11通过第一高压轴101联动。风扇转子7后轴颈支承在滚柱轴承14上，低压涡轮转子13后轴颈支承在滚柱轴承20上，风扇转子7与低压涡轮转子13通过低压轴22联动。行星齿轮箱9由太阳轮23、行星轮21、内齿圈24、行星架25。参考图2，内齿圈24为静止件，太阳轮23为行星齿轮箱9的输入端，由高压压气机转子11带动，实现高压压气机转子11带动太阳轮23的结构可以是高压压气机转子11引出第二高压轴102与太阳轮23共轴线连接带动，但不以此为限。行星架25为行星齿轮箱9的输出端，用于带动低压压气机转子8，实现低压压气机转子8与低压轴10彼此独立。行星架25的结构的例子可以是行星架25包括第一部251、第二部252，行星架25的第二部252通过滚动轴承15支承于涡扇发动机，例如支承在涡扇发动机的机匣26；行星架25的第一部251与低压压气机转子8联动；但行星架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子系统，用于涡扇发动机，包括高压涡轮转子、低压涡轮转子、风扇转子、高压压气机转子、低压压气机转子，其特征在于：还包括行星齿轮箱；所述风扇转子与所述低压涡轮转子通过低压轴联动；所述高压涡轮转子与所述高压压气机转子通过第一高压轴联动，所述低压压气机转子与所述低压轴彼此独立；其中，所述行星齿轮箱包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架，所述内齿圈为静止件，所述太阳轮为所述行星齿轮箱输入端由所述高压压气机转子带动，所述行星架为所述行星齿轮箱的输出端，用于带动所述低压压气机转子。

【技术特征摘要】
1.一种转子系统，用于涡扇发动机，包括高压涡轮转子、低压涡轮转子、风扇转子、高压压气机转子、低压压气机转子，其特征在于：还包括行星齿轮箱；所述风扇转子与所述低压涡轮转子通过低压轴联动；所述高压涡轮转子与所述高压压气机转子通过第一高压轴联动，所述低压压气机转子与所述低压轴彼此独立；其中，所述行星齿轮箱包括太阳轮、内齿圈、行星轮、行星架，所述内齿圈为静止件，所述太阳轮为所述行星齿轮箱输入端由所述高压压气机转子带动，所述行星架为所述行星齿轮箱的输出端，用于带动所述低压压气机转子。2.如权利要求1所述的转子系统，其特征在于，所述行星轮的行星轮轴两端通过滚动轴承支承在所述行星架，其中滚动轴承的内圈与所述行星轮的行星轮轴相...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞，陈亮，孟祥海，彭刚，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海,31