高风扇尖端速度发动机制造技术

提供了一种涡轮风扇发动机。该涡轮风扇发动机包括：风扇，风扇包括多个可旋转风扇叶片，每个风扇叶片限定风扇尖端速度；涡轮机，涡轮机可操作地联接到风扇以驱动风扇，涡轮机包括处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；以及齿轮箱，其中涡轮机通过齿轮箱可操作地联接到风扇，其中齿轮箱的齿轮比大于或等于1.2且小于或等于3.0；其中，在涡轮风扇发动机以额定速度操作期间，风扇尖端速度大于或等于1000英尺/秒。在示例性实施例中，在涡轮风扇发动机以额定速度操作期间，风扇压力比小于或等于约1.5。1.5。1.5。

【技术实现步骤摘要】
高风扇尖端速度发动机


[0001]本主题大体涉及燃气涡轮发动机，或者更具体地，涉及构造为以更有效的方式操作的燃气涡轮发动机。

技术介绍

[0002]涡轮风扇发动机通常包括以彼此流动连通布置的具有多个风扇叶片的风扇和涡轮机。此外，涡轮风扇发动机的涡轮机通常以串行流动顺序包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在压缩机区段中一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到其到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段导向到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，并且然后被导向通过排气区段，例如，进入大气。
[0003]然而，风扇叶片的上部跨度中的效率损失可导致效率较低的涡轮风扇发动机。
附图说明
[0004]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：
[0005]图1是根据本主题的示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
[0006]图2是根据本主题的示例性实施例的图1的示例性燃气涡轮发动机的前端的特写示意横截面视图。
[0007]图3是根据本主题的示例性实施例的沿图1的燃气涡轮发动机的轴向方向的图1的示例性燃气涡轮发动机的入口的示意图。
[0008]图4是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的入口的示意图。
[0009]图5是根据本主题的另一个示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
[0010]图6是根据本主题的另一个示例性实施例的图5中所示的涡轮区段的实施例的示意横截面视图。
[0011]图7是根据本主题的另一个示例性实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意横截面视图。
[0012]图8是根据本公开的示例性方面的用于操作涡轮风扇发动机的方法的流程图。
[0013]对应的附图标记在几个视图中指示对应的部分。本文列出的示例示出了本公开的示例性实施例，并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
[0014]现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
[0015]提供以下描述以使本领域技术人员能够制造和使用设想用于实施本公开的所述实施例。然而，各种修改、等价物、变化和替代物对于本领域技术人员来说将是显而易见的。任何和所有这样的修改、变化、等价物和替代物旨在落入本公开的范围内。
[0016]本文使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或好于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
[0017]为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“侧向”、“纵向”及其派生词应与本公开如其在附图中被定向地相关。然而，应当理解，本公开可以假定各种替代变型，除非明确指明相反。还应理解，附图中示出的以及在以下说明书中描述的具体装置仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
[0018]如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
[0019]术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机内的相对位置，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
[0020]术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
[0021]除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
[0022]此外，除非另有说明，否则术语“低”、“高”或它们各自的比较级(例如，更低、更高，如果适用)均指发动机内的相对速度或压力。例如，“低压涡轮”在通常低于“高压涡轮”的压力下操作。或者，除非另有说明，否则上述术语可以理解为它们的最高级。例如，“低压涡轮”可以指涡轮区段内的最低最大压力涡轮，并且“高压涡轮”可以指涡轮区段内的最高最大压力涡轮。本公开的发动机还可以包括中压涡轮，例如具有三个线轴的发动机。
[0023]如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言被应用于修饰可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“大约”和“基本上”的术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的裕度内。这些近似裕度可应用于单个值、限定数值范围的任一端点或两个端点、和/或端点之间的范围的裕度。
[0024]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被识别并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
[0025]如本文所用，术语“风扇压力比”是指风扇的操作期间紧邻风扇的风扇叶片下游的空气压力与风扇的操作期间紧邻风扇的风扇叶片上游的空气压力之比。
[0026]如本文所用，关于涡轮风扇发动机的术语“额定速度”是指在正常操作时涡轮风扇发动机可以达到的最大转速。例如，涡轮风扇发动机可以在最大负载操作期间(例如在起飞操作期间)以额定速度操作。
[0027]同样如本文所用，由风扇的多个风扇叶片限定的术语“风扇尖端速度”是指在风扇的操作期间风扇叶片的外尖端沿径向方向的线速度。
[0028]本公开大体涉及涡轮风扇发动机，该涡轮风扇发动机具有限定风扇压力比的风扇和可操作地联接到风扇以驱动风扇的涡轮机。涡轮机限定通过其中的核心空气流动路径。此外，涡轮风扇发动机的风扇包括多个可旋转风扇叶片，每个可旋转风扇叶片都限定风扇尖端速度。本公开的涡轮风扇发动机还包括齿轮箱，其中涡轮机通过齿轮箱可操作地联接到风扇，其中齿轮箱的齿轮比大于或等于1.2且小于或等于3.0。此外，在涡轮风扇发动机以额定速度操作期间，风扇尖端速度大于或等于1000英尺/秒。在示例性实施例中，在涡轮风扇发动机以额定速度操作期间，风扇压力比小于或等于约1.5。
[0029]应当理解，所描述的示例性涡轮风扇发动机与传统教导相反地操作。具体而言，传统发动机操作教导通常试图以这样的齿轮比最小化风扇速度。例如，传统发动机操作教导低风扇速度以获得更好的效率。然而，本文所描述的涡轮风扇发动机通过在以高风扇尖端速度操作的同时降低齿轮比来与这些教导相反地操作，同时维持相对低的风扇压力比。本公开的涡轮风扇发动机通过在较低风扇压力比下实现较高风扇尖端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮风扇发动机，其特征在于，包括：风扇，所述风扇包括多个可旋转风扇叶片，每个风扇叶片限定风扇尖端速度；涡轮机，所述涡轮机可操作地联接到所述风扇以驱动所述风扇，所述涡轮机包括处于串行流动顺序并且一起限定核心空气流动路径的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；以及齿轮箱，其中所述涡轮机通过所述齿轮箱可操作地联接到所述风扇，其中所述齿轮箱的齿轮比大于或等于1.2且小于或等于3.0；其中，在所述涡轮风扇发动机以额定速度操作期间，所述风扇尖端速度大于或等于1000英尺/秒。2.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机，其特征在于，其中，所述风扇限定所述涡轮风扇发动机的操作期间的风扇压力比，并且其中，在所述涡轮风扇发动机以所述额定速度操作期间，所述风扇压力比小于或等于约1.5。3.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机，其特征在于，其中，在所述涡轮风扇发动机以所述额定速度操作期间，所述风扇尖端速度大于或等于1250英尺/秒且小于或等于2,250英尺/秒。4.根据权利要求1所述的涡轮风扇发动机，其特征在于，其中，所述齿轮箱的所...

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