用于涡轮机械发动机的可变节距风扇制造技术

涡轮机械发动机包括具有多个可变节距风扇叶片的风扇组件。风扇叶片被配置为使得其限定第一VPF参数和第二VPF参数。第一VPF参数限定为轮毂与末端半径比除以风扇压力比。第二VPF参数限定为轴承展向力除以风扇面积。在一些实例中，第一VPF参数在0.1至0.25的范围内，并且第二VPF参数在2

【技术实现步骤摘要】
用于涡轮机械发动机的可变节距风扇


[0001]本公开大体上涉及包括风扇组件的涡轮机械发动机，并且特别地涉及针对用于某些涡轮机械发动机配置的可变节距风扇的设备和方法。

技术介绍

[0002]涡轮风扇发动机包括驱动旁通风扇的核心发动机。旁通风扇产生涡轮风扇发动机的大部分推力。产生的推力可用于移动有效负载(例如，飞行器)。
[0003]在一些实例中，涡轮风扇发动机被配置为直接驱动发动机。直接驱动发动机被配置成使得核心发动机的动力涡轮(例如，低压涡轮)直接联接到旁通风扇。因此，动力涡轮和旁通风扇以相同的旋转速度(即，相同的rpm)旋转。
[0004]在其他实例中，涡轮风扇发动机可以被配置为齿轮发动机。齿轮发动机包括布置在核心发动机的旁通风扇和动力涡轮之间并将其互连的齿轮箱。例如，齿轮箱允许核心发动机的动力涡轮以与旁通风扇不同的速度旋转。因此，例如，齿轮箱可以允许核心发动机的动力涡轮和旁通风扇以其各自的旋转速度操作，以获得最大效率和/或功率产生。
[0005]在一些实例中，涡轮机械发动机的推进器可以是包围在风扇箱和/或机舱内的风扇。
[0006]这种类型的涡轮机械发动机可以称为“涵道发动机”。
[0007]在其他实例中，涡轮机械发动机的推进器可以是暴露的(例如，不在风扇箱或机舱内)。这种类型的涡轮机械发动机可称为“开式转子发动机”或“无涵道发动机”。
[0008]在一些实例中，涡轮风扇发动机可以包括固定节距风扇，这在商用发动机中是典型的。在这种配置中，风扇的节距是静态的并且配置为适应各种发动机操作条件(例如，起飞、爬升、巡航、进近等)。
[0009]在其他实例中，涡轮风扇发动机可包括可变节距风扇。在这样的配置中，风扇的节距(或叶片角度)可以随着发动机操作条件的变化而调节以提高推进效率。
[0010]尽管具有某些优点，但包括齿轮箱和/或可变节距风扇的发动机可能具有一个或多个缺点。例如，在涡轮风扇发动机中包括齿轮箱和/或可变节距风扇会给发动机带来额外的复杂性。例如，这会使发动机开发和/或制造变得更加困难。因此，需要改进的包括齿轮箱和/或可变节距风扇的涡轮风扇发动机。还需要可用于更有效和/或更精确地开发和制造具有可变节距风扇的齿轮涡轮风扇发动机的设备和方法。

技术实现思路

[0011]本公开技术的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践描述中所公开的技术获知。
[0012]本文公开了各种涡轮机械发动机和齿轮组件。所公开的涡轮机械发动机包括可变节距风扇(“VPF”)。在一些配置中，所公开的发动机还可以包括齿轮箱。所公开的可变节距风扇的特征在于多个风扇参数，多个风扇参数包括第一VPF参数和第二VPF参数，第一VPF参
数限定为轮毂与末端半径比(“RR”)除以风扇压力比(“FPR”)，第二VPF参数限定为轴承展向力(“F_span”)除以风扇面积(“F_area”)。所公开的VPF参数也可用于例如，帮助可变节距风扇和/或其他发动机配置的开发。该VPF参数因此提供改进的可变节距风扇和/或可以帮助简化可变节距风扇和/或齿轮涡轮机械发动机开发的一个或多个复杂性。
[0013]在特定示例中，涡轮机械发动机包括风扇组件，该风扇组件包括多个风扇叶片。风扇叶片被配置为使得其限定第一VPF参数和第二VPF参数。在一些实例中，第一VPF参数在0.1至0.25的范围内，并且第二VPF参数在2
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30lbf/in2的范围内。在其他实例中，第一VPF参数在0.1到0.4的范围内，并且第二VPF参数在5.25
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30lbf/in2的范围内。在某些示例中，涡轮机械发动机进一步包括节距改变机构、轮叶组件、核心发动机以及齿轮箱。节距改变机构联接到多个风扇叶片并被配置为用于调节多个风扇叶片的节距。轮叶组件包括设置在风扇叶片后方的多个轮叶。核心发动机包括一个或多个压缩机区段和一个或多个涡轮区段。齿轮箱包括输入和输出。输入联接到核心发动机的一个或多个涡轮区段并且包括第一旋转速度，并且输出联接到风扇组件并且具有小于第一旋转速度的第二旋转速度。
[0014]参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征、方面以及优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出了本公开技术的各实施例，并且与说明一起用于解释本公开的原理。
附图说明
[0015]图1描绘了涡轮机械发动机的示例性实施例的横截面示意图，该涡轮机械发动机配置有开式转子推进系统和可变节距风扇。
[0016]图2描绘了涡轮机械发动机的示例性实施例的横截面示意图，该涡轮机械发动机包括开式转子推进系统、可变节距风扇、三流架构和在三流架构的第三流中的一个或多个热交换器。
[0017]图3描绘了涡轮机械发动机的示例性实施例的横截面示意图，该涡轮机械发动机配置有涵道推进系统和可变节距风扇。
[0018]图4描绘了涡轮机械发动机的示例性实施例的横截面示意图，该涡轮机械发动机包括涵道推进系统、可变节距风扇、三流架构以及在三流架构的第三流中的一个或多个热交换器。
[0019]图5描绘了涡轮机械发动机的反向旋转低压涡轮的示例性实施例的横截面示意图，低压涡轮具有3x3配置。
[0020]图6描绘了涡轮机械发动机的反向旋转低压涡轮的示例性实施例的横截面示意图，低压涡轮具有4x3配置。
[0021]图7描绘了用于涡轮机械发动机的齿轮箱配置的示例性实施例的横截面示意图。
[0022]图8描绘了用于涡轮机械发动机的齿轮箱配置的示例性实施例的横截面示意图。
[0023]图9描绘了用于涡轮机械发动机的齿轮箱配置的示例性实施例的横截面示意图。
[0024]图10描绘了用于涡轮机械发动机的齿轮箱配置的示例性实施例的横截面示意图。
[0025]图11描绘了用于涡轮机械发动机的齿轮箱配置的示例性实施例的横截面示意图。
[0026]图12描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0027]图13描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0028]图14描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0029]图15描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0030]图16描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0031]图17描绘了相对于第二VPF参数的示例性范围的第一VPF参数的示例性范围，这对于包括可变节距风扇的涡轮机械尤其有利。
[0032]图18描绘了包括可变节距风扇的若干示例性涡轮机械发动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮机械发动机，其特征在于，所述涡轮机械发动机包括：风扇组件，所述风扇组件包括多个风扇叶片、第一VPF参数以及第二VPF参数，其中：所述第一VPF参数限定为风扇叶片半径比(RR)除以在静态海平面起飞操作条件下的风扇压力比(FPR)；所述第二VPF参数限定为在红线操作条件下以磅力为单位测量的轴承展向力(F_Span)除以以平方英寸为单位测量的风扇面积(F_Area)；并且所述第一VPF参数在0.1到0.25的范围内并且所述第二VPF参数在2
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30lbf/in2的范围内，或者所述第一VPF参数在0.1到0.4的范围内并且所述第二VPF参数在5.25
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30lbf/in2的范围内；节距改变机构，所述节距改变机构联接到所述多个风扇叶片，并被配置用于调节所述多个风扇叶片的节距；轮叶组件，所述轮叶组件包括设置在所述风扇叶片的后方的多个轮叶；核心发动机，所述核心发动机包括一个或多个压缩机区段和一个或多个涡轮区段；以及齿轮箱，所述齿轮箱包括输入和输出，其中所述输入联接到所述核心发动机的所述一个或多个涡轮区段并且包括第一旋转速度，其中所述输出联接到所述风扇组件并且具有小于所述第一旋转速度的第二旋转速度。2.根据权利要求1所述的涡轮机械发动机，其特征在于，其中所述多个风扇叶片是8
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20个风扇叶片。3.根据权利要求1所述的涡轮机械发动机，其特征在于，其中所述多个风扇叶片是12
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16个风扇叶片。4.根据权利要求1所述的涡轮机械发动机，其特征在于，其中所述多个风扇叶片是12
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14个风扇叶片。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：