具有超高压压缩机的燃气涡轮发动机制造技术

本公开涉及一种包括压缩机转子的燃气涡轮发动机。压缩机转子包括限定在压缩机转子的最上游的级处的第一级压缩机翼型件。在燃气涡轮发动机以至少大约472米/秒的末梢速度运行期间，第一级压缩机翼型件限定至少大约1.7的第一级压力比。

Gas Turbine Engine with Ultra High Pressure Compressor

【技术实现步骤摘要】
具有超高压压缩机的燃气涡轮发动机
本主题涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本主题涉及燃气涡轮发动机压缩机。
技术介绍
燃气涡轮发动机大体上包括与压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段成串行流布置的风扇或螺旋桨组件。压缩机区段通常包括成串行流布置的至少两个压缩机；产生高于在风扇组件之后的压缩机入口压力的第一压力的低压或中压压缩机，以及在燃烧区段处产生高于第一压力的第二压力的高压压缩机。各压缩机大体上经由轴而联接至涡轮，从而一起限定转轴。各转轴设置在诸如至少在前端或上游端和后端或下游端处的两个或更多个承载组件上。在发动机运行期间，在大体上空气动力依赖性驱动各转轴的情况下，各转轴大体上可在机械上彼此独立地旋转。燃气涡轮发动机设计者和制造商大体上面临诸如经由增大压缩机区段的压力比以在燃烧室处为燃烧提供更多的能量，来改进压缩机区段性能和可运行性的挑战。此外，他们还面临相对于发动机类型或发动机被安装至其上的设备而言，在保持或减少压缩机区段的轴向级的数量的同时增大压力比的挑战。此外，设计者和制造商大体上面临诸如经由减少发动机部件数、减小发动机尺寸(例如，经由减少轴向级)或遍及发动机而并入某些材料来减轻燃气涡轮发动机的总体重量的挑战。这样的重量减轻大体上诸如通过改进高压压缩机性能(经由增大末梢速度和压力比)来改进发动机性能。然而，材料选择受重量、强度和温度接受力的限制。例如，已知钛基材料为低压和中压压缩机以及高压压缩机的前部或上游部分提供足够的强度、轻的重量和充足的温度接受力的大体上期望的组合。已知镍基材料相比于钛基材料而提供更大的强度和温度接受力的大体上必要的组合。然而，相对于钛基材料，镍基材料大体上密度更大或更重。如此，镍基材料大体上用于强度和温度的组合为必要的地方，诸如在发动机的较热(例如，高于530摄氏度)的部分处。发动机的这样的较热的部分大体上包括高压压缩机的中端到后端的部分、燃烧区段和涡轮区段。如此，需要一种压缩机区段，以便在保持或减轻发动机总体重量的同时提供较高的旋转速度和压力比。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地得到阐述，或可根据描述而显而易见，或可通过实践本专利技术而认识。本公开涉及一种包括压缩机转子的燃气涡轮发动机。压缩机转子包括限定在压缩机转子的最上游的级处的第一级压缩机翼型件。在燃气涡轮发动机以至少大约472米/秒的末梢速度运行期间，第一级压缩机翼型件限定至少大约1.7的第一级压力比。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件限定大约1.9的最大第一级压力比。在多种实施例中，第一级压缩机翼型件限定第一级压缩机翼型件在核心流路内的内半径与第一级压缩机翼型件在核心流路内的外半径的半径比。半径比小于大约0.4。在另外的多种实施例中，第一级压缩机翼型件限定在大约0.2与大约0.4之间的半径比。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件限定基本上空心的翼型件。在又一些另外的多种实施例中，第一级压缩机翼型件限定在大约0.33与大约0.4之间的半径比。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件限定基本上实心的翼型件。在多种实施例中，压缩机转子包括十二个或更少的级。在一个实施例中，压缩机转子限定在大约20:1与大约39:1之间的压缩机压力比。在另外的多种实施例中，发动机进一步包括经由第一轴而联接至压缩机转子的第一涡轮转子。第一涡轮转子和压缩机转子可经由第一轴而一起旋转。大体上包围第一涡轮转子和压缩机转子的外壳限定进入核心流路的核心流入口。压缩机转子的第一级压缩机翼型件与核心流入口成直接流体连通。在一个实施例中，发动机进一步包括在压缩机转子的上游成串行流布置的风扇组件。压缩机转子与风扇组件成直接流体连通。在多种实施例中，第一级压缩机翼型件包括限定大约0.18或更大的抗张强度-密度比的第一材料。在一个实施例中，第一级压缩机翼型件的第一材料进一步限定等于或大于大约1000Mpa的抗张强度。在另一实施例中，压缩机转子限定大约564米/秒或更小的最大末梢速度。在多种实施例中，燃气涡轮发动机进一步包括核心发动机，核心发动机包括压缩机转子、经由第一轴而联接至压缩机转子的第一涡轮转子，以及设置在压缩机转子与第一涡轮转子之间而成直接串行流布置的燃烧器组件。第一涡轮转子和压缩机转子可经由第一轴而一起旋转。在一个实施例中，发动机包括在压缩机转子的上游成串行流布置的风扇组件，以及经由第二轴而联接至风扇组件的第二涡轮转子。压缩机转子与风扇组件成直接流体连通。第二涡轮转子和风扇组件可经由第二轴而一起旋转。燃气涡轮发动机将风扇组件、核心发动机和第二涡轮转子限定成串行流布置。技术方案1.一种燃气涡轮发动机，其包括：压缩机转子，其包括限定在所述压缩机转子的最上游的级处的第一级压缩机翼型件，其中在所述燃气涡轮发动机以至少大约472米/秒的末梢速度运行期间，所述第一级压缩机翼型件限定至少大约1.7的第一级压力比。技术方案2.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定大约1.9的最大第一级压力比。技术方案3.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定所述第一级压缩机翼型件在核心流路内的内半径与所述第一级压缩机翼型件在所述核心流路内的外半径的半径比，并且其中所述半径比小于大约0.4。技术方案4.根据技术方案3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定在大约0.2与大约0.4之间的所述半径比。技术方案5.根据技术方案4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定基本上空心的翼型件。技术方案6.根据技术方案3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定在大约0.33与大约0.4之间的所述半径比。技术方案7.根据技术方案6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定基本上实心的翼型件。技术方案8.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机转子包括十二个或更少的级。技术方案9.根据技术方案8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机转子限定在大约20:1与大约39:1之间的压缩机压力比。技术方案10.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机进一步包括：第一涡轮转子，其经由第一轴而联接至所述压缩机转子，其中所述第一涡轮转子和所述压缩机转子可经由所述第一轴而一起旋转；以及外壳，其大体上包围所述第一涡轮转子和所述压缩机转子，其中所述外壳限定进入所述核心流路的核心流入口，并且进一步其中所述压缩机转子的所述第一级压缩机翼型件与所述核心流入口成直接流体连通。技术方案11.根据技术方案10所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机进一步包括：风扇组件，其在所述压缩机转子的上游成串行流布置，其中所述压缩机转子与所述风扇组件成直接流体连通。技术方案12.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件包括限定大约0.18或更大的抗张强度-密度比的第一材料。技术方案13.根据技术方案12所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件的所述第一材料进一步限定等于或大于大约1000Mpa的抗张强度。技术方案14.根据技术方案1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机转子限定大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮发动机，其包括：压缩机转子，其包括限定在所述压缩机转子的最上游的级处的第一级压缩机翼型件，其中在所述燃气涡轮发动机以至少大约472米/秒的末梢速度运行期间，所述第一级压缩机翼型件限定至少大约1.7的第一级压力比。

【技术特征摘要】
2018.02.21 US 15/9008911.一种燃气涡轮发动机，其包括：压缩机转子，其包括限定在所述压缩机转子的最上游的级处的第一级压缩机翼型件，其中在所述燃气涡轮发动机以至少大约472米/秒的末梢速度运行期间，所述第一级压缩机翼型件限定至少大约1.7的第一级压力比。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定大约1.9的最大第一级压力比。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定所述第一级压缩机翼型件在核心流路内的内半径与所述第一级压缩机翼型件在所述核心流路内的外半径的半径比，并且其中所述半径比小于大约0.4。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件限定在大约0.2与大约0.4之间的所述半径比。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述第一级压缩机翼型件...

【专利技术属性】
技术研发人员：V瓦纳帕利，BN蒙达尔，JL纳拉辛哈劳，T纳卡诺，S纳拉亚南，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US