转子弯曲管理制造技术

一种减少燃气涡轮发动机的高压转子中的转子弯曲的方法，所述燃气涡轮发动机在轴向流动中具有低压转子和高压转子。所述方法包括(a)在发动机运转时储存来自所述燃气涡轮发动机的引气，以提供储存的气动能量；和(b)在发动机关闭后使用储存的气动能量使所述高压转子以一定的速度旋转并持续减少转子弯曲的持续时间。还公开了一种燃气涡轮发动机，其中通过执行上述方法减少了发动机关闭后高压转子中的转子。

Rotor Bending Management

【技术实现步骤摘要】
转子弯曲管理相关申请的交叉引用本说明书基于并要求2017年12月15日提交的英国专利申请第GB1720944.6号的优先权权益，其全部内容通过引用并入本文。
本公开涉及燃气涡轮发动机及其制造。更具体地，本公开涉及一种管理燃气涡轮发动机(例如民用航空燃气涡轮发动机)中的转子弯曲的方法。
技术介绍
燃气涡轮发动机通常在轴向流动中具有低压转子和高压转子。一些发动机在低压转子和高压转子之间具有中压转子。转子在操作中暴露于高温，导致它们膨胀。高压转子通常暴露于这些温度中的最高温度。当燃气涡轮发动机关闭时，例如由于热量上升而在发动机的上半部和下半部之间发生的不均匀冷却通常导致发动机转子在冷却期间弯曲或变形。高压转子特别容易发生这种膨胀。弯曲可以在几分钟之内变得明显，例如10分钟，并持续几个小时，例如长达8小时，这取决于所涉及的发动机。如果在存在转子弯曲的情况下启动发动机，则存在压缩机叶片摩擦将发生而损坏发动机的风险。通常，飞行员和商业航空公司经常需要能够在地面上执行严格时间线的发动机启动，因此非常不希望仅仅由于转子弯曲而导致不得不延迟起飞或者通过在存在残余转子弯曲时启动发动机而冒发动机磨损或发动机损坏的风险。解决这些问题的现有尝试可以概括为包括启动之前干曲柄启动的方法和关闭之后电动机驱动的方法。在启动之前干曲柄启动的方法中，发动机在启动之前是干曲柄启动的(也称为干式循环)，其速度和持续时间足以将任何转子弯曲减少到允许发动机安全启动的水平。干曲柄启动意味着通过启动马达以死曲柄速度使发动机曲柄起动几分钟，但燃料关闭并且点火器被禁用。然而，这种启动之前干曲柄启动的方法需要将发动机干曲柄启动几分钟并且通常不被通常需要发动机启动时间小于一分钟的航空公司操作员接受。这种方法还存在风险：油损、启动马达过热以及可能的转子锁定。欧洲专利申请EP3051074A1公开了一种启动发动机的方法，解决了弯曲转子现象。该方法是上述启动之前干曲柄启动的方法的实例。EP3051074A1的方法包括加速阶段，其中转子的转速朝向燃烧速度增加以迫使空气通过发动机；弯曲转子冷却阶段，其在加速阶段期间，其中转子的转速保持低于弯曲转子阈值速度，直到满足非弯曲转子条件，其中强制通过燃气涡轮发动机的空气冷却转子；和燃烧阶段，其在弯曲转子冷却阶段之后并且在达到燃烧速度时，其中燃料被供应到燃气涡轮发动机并且点火开启。用于解决转子弯曲的关闭之后电动机驱动的方法涉及在发动机关闭之后通过安装在附件齿轮箱上的电驱动马达驱动高压转子。美国专利申请US2017/0234166A1公开了一种采用这种方法的弯曲转子防止系统。该系统包括热电发电机，其可操作以从发动机的废热产生电力，并且由热电发电机产生的电力为弯曲转子防止电动机提供动力，该电动机可操作以驱动发动机的涡轮机械旋转。关闭之后电动机驱动的方法的问题是提供合适的电源。从飞机动力供电通常是不合适的，因为对于许多飞机发动机，尤其是民用航空发动机，飞机动力只能在发动机起动期间使用。在所有其他时间，发动机必须在电力方面自给自足。从电池供电的电力通常是不合适的，因为飞机发动机，特别是民用航空发动机中经历的高温引起技术挑战，包括安全问题，因为使用电池可能是火灾危险。电池会随着时间的推移而降级并最终需要更换，通常在1000次充电/放电循环后，具体取决于电池类型。此外，存储在电池中的能量的量不能如此精确地确定，并且通常需要在充电/放电循环期间密切监视电压/电流。即使实施了这一点，也只能估算储存能量的量。本公开提供了一种管理转子弯曲的方法，其克服了所述方法的缺点或至少提供了对这些方法的有用替代方案。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术提供了一种减少燃气涡轮发动机的高压转子中的转子弯曲的方法，该燃气涡轮发动机在轴向流动中具有低压转子和高压转子，该方法包括以下步骤：(a)在发动机运转时储存来自燃气涡轮发动机的引气，以提供储存的气动能量；和(b)在发动机关闭后使用储存的气动能量使高压转子以一定的速度旋转并持续减少转子弯曲的持续时间。本公开的方法降低了转子弯曲的发生率和/或严重性。它还减少了在一次飞行后关闭燃气涡轮发动机和安全地重新启动燃气涡轮发动机以进行另一次飞行之间的时间。现在将阐述本公开的燃气涡轮发动机中的转子弯曲管理方法的可选特征。这些可单独应用或与本专利技术的任何方面任意组合应用。燃气涡轮发动机可包括在轴向流动中的低压压缩机，可选地中压压缩机，和高压压缩机，并且引气由高压压缩机提供。存储的气动能量可以是压缩空气的形式。存储的气动能量可以由气动能量存储系统提供，该气动能量存储系统包括空气罐、气动马达、附件齿轮箱和微控制器。气动能量存储系统可以由可再充电电池供电，该可再充电电池由由附件齿轮箱驱动的永磁交流发电机再充电。高压转子可以以0.1rpm至20rpm的速度旋转1分钟至10小时。高压转子可以以0.5rpm至15rpm的速度旋转5分钟至8小时。高压转子可以连续旋转该持续时间。高压转子可以不连续地旋转该持续时间。高压转子可以以约180°/转旋转。在第二方面，本专利技术提供一种燃气涡轮发动机，其在轴向流动中具有低压转子和高压转子，其中通过执行上述方法减小了发动机关闭后高压转子中的转子弯曲。本领域技术人员将了解，除非相互排斥，否则关于任何一个上述方面描述的特征可以在必要的变更后应用于任何其它方面。此外，除非相互排斥，否则在本文描述的任何特征可应用于任何方面和/或与本文描述的任何其它特征组合。这里使用的术语“转子弯曲”是指转子(例如燃气涡轮发动机的转子)的轴向变形，其在转子在发动机关闭后冷却时发生，通常是由于发动机的部件例如典型地上半部和下半部之间的不均匀冷却。弯曲可以在几分钟之内变得明显，例如10分钟，并持续几个小时，例如长达8小时，这取决于所涉及的发动机。这里使用的术语“转子”是指轴或轴的系统，其提供发动机的主旋转轴，例如燃气涡轮发动机。这里使用的术语“高压转子”是指驱动转子将高压涡轮连接到燃气涡轮发动机中的高压压缩机。当燃气涡轮发动机是双轴燃气涡轮发动机时，通常存在分别连接到低压压缩机和高压压缩机的低压涡轮和高压涡轮，高压转子是两个转子旋转更快的。当燃气涡轮发动机是三轴燃气涡轮发动机时，通常存在低压涡轮、中压涡轮和高压涡轮，它们分别连接到低压压缩机、中压压缩机和高压压缩机，高压转子是三个转子中旋转最快的。这里使用的术语“转子组件”是指带有叶片的轴或鼓。除了在操作实施例中或另有说明之外，表示本文所用成分的量的所有数字应理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。在整个说明书和所附权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”或诸如“包含(comprises/comprising)”的变体将被理解为暗示包含所述的整数或整数组但不排除任何其他所述的整数或整数组。附图说明仅通过示例的方式参考附图描述了本公开的某些方面或实施例。在附图中，图1是燃气涡轮发动机的侧剖视图。图2是齿轮式风扇燃气涡轮发动机的已知机械装置的侧剖视图。图3示出了用于图2中所示的齿轮式风扇燃气涡轮发动机的行星齿轮箱的典型布置。图4是燃气涡轮发动机的转子的示意性截面侧视图，该转子经历转子弯曲。图5是控制转子弯曲的本公开的气动系统的示意图。具体实施方式本公开涉及减少燃气涡轮发动机中的转子弯曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种减少燃气涡轮发动机的高压转子中的转子弯曲的方法，所述燃气涡轮发动机在轴向流动中具有低压转子和高压转子，所述方法包括以下步骤：(a) 在发动机运转时储存来自所述燃气涡轮发动机的引气，以提供储存的气动能量；和(b) 在发动机关闭后使用储存的气动能量使所述高压转子以一定的速度旋转并持续减少转子弯曲的持续时间。

【技术特征摘要】
2017.12.15 GB 1720944.61.一种减少燃气涡轮发动机的高压转子中的转子弯曲的方法，所述燃气涡轮发动机在轴向流动中具有低压转子和高压转子，所述方法包括以下步骤：(a)在发动机运转时储存来自所述燃气涡轮发动机的引气，以提供储存的气动能量；和(b)在发动机关闭后使用储存的气动能量使所述高压转子以一定的速度旋转并持续减少转子弯曲的持续时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃气涡轮发动机包括在轴向流动中的低压压缩机，可选地中压压缩机，和高压压缩机，并且引气由所述高压压缩机提供。3.根据权利要求1所述的方法，其中存储的气动能量是压缩空气的形式。4.根据权利要求3所述的方法，其中存储的气动能量由气动能量存储系统提供，所述气动能量存储系统包括空气罐、气动马达、附件齿轮箱和微控制器。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述气动能量存储系统由可再充电电池供电，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：A史提芬逊，
申请(专利权)人：劳斯莱斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB