用于设置燃气涡轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法
【专利说明】用于设置燃气满轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的 方法 阳OOU本申请是申请日为2013年9月23日、国家申请号为201380003371. 9、名称为"用 于设置燃气满轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法"的原申请的分案申请。
【背景技术】
[0002] 本公开设及燃气满轮发动机，并且更具体地设及用于设置燃气满轮发动机的风扇 驱动齿轮系统的齿轮比的方法。
[0003] 燃气满轮发动机可包括风扇部分、压缩机部分、燃烧器部分和满轮机部分。进入压 缩机部分的空气被压缩并被传递到燃烧器部分内，在那里空气与燃料混合并被点燃W产生 高速废气气体流。高速废气气体流膨胀通过满轮机部分W驱动压缩机和风扇部分。除了别 的变化W外，压缩机部分可包括低压和高压压缩机，并且满轮机部分可包括低压和高压满 轮机。
[0004] 通常，高压满轮机通过外轴杆驱动高压压缩机W形成高轴，并且低压满轮机通过 内轴杆驱动低压压缩机W形成低轴。风扇部分也可由内轴杆驱动。直接驱动燃气满轮发动 机可包括由低轴驱动的风扇部分，使得低压压缩机、低压满轮机、和风扇部分沿共同的方向 W共同的速度旋转。
[0005] 减速设备，其可W是风扇驱动齿轮系统或其它的机构，可被用于驱动风扇部分，使 得风扇部分可W不同于满轮机部分的速度旋转。运允许发动机的推进效率的整体增加。在 运种发动机架构中，由满轮机部分中之一驱动的轴杆提供了到减速设备的输入，该减速设 备W减小的速度驱动风扇部分，使得满轮机部分和风扇部分可W更接近最优速度的速度旋 转。
[0006] 尽管利用了变速机构的燃气满轮发动机通常被认为是能够相对于传统的发动机 改善推进效率，但是燃气满轮发动机制造商继续寻求对发动机性能的进一步改善，运包括 对热效率、传输效率和推进效率的改善。
【发明内容】
[0007] 根据本公开的一个示例性方面的燃气满轮发动机，除了别的W外，包括风扇部分， 该风扇部分包括可绕着轴线旋转的风扇和与该风扇连通的减速设备。减速设备包括带有至 少为1. 5的星形齿轮比的星形驱动齿轮系统。风扇的风扇叶片尖端速度小于1400巧S。
[0008] 在前述燃气满轮发动机的另一非限定性实施例中，该减速设备包括至少为2. 6的 星形齿轮系统齿轮比。
[0009] 在前述燃气满轮发动机任一个的另一非限定性实施例中，减速设备包括小于或等 于4. 1的系统齿轮比。
[0010] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，包括大于约6. 0的函 道比。
[0011] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，函道比在约11.0和 约22.0之间。
[0012] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，星形系统包括太阳齿 轮、多个星形齿轮、齿圈、和齿轮架。
[0013] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，多个星形齿轮中的每 一个都包括至少一个轴承。
[0014] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，齿轮架被固定而不能 旋转。
[0015] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，低压满轮机被机械地 附接到太阳齿轮。
[0016] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，风扇部分被机械地附 接到齿圈。
[0017] 在前述燃气满轮发动机中任一项的另一非限定性实施例中，减速设备的输入端可 沿第一方向旋转，而减速设备的输出端可沿与第一方向相反的第二方向旋转。
[0018] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，低压满轮机部分与减 速设备连通。该低压满轮机部分包括至少Ξ个级且不多于四个级。
[0019] 在前述燃气满轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，风扇的风扇叶片尖端 速度大于1000巧S。
[0020] 根据本公开的另一示例性方面的改善燃气满轮发动机的性能的方法，除了别的W 夕F，包括确定风扇部分的至少一个风扇叶片的风扇尖端速度边界条件和确定低压满轮机的 转子的转子边界条件。应力水平利用低压满轮机的转子和该至少一个风扇叶片中的约束来 确定风扇部分和低压满轮机的旋转速度是否会满足期望数量的运行循环。
[0021] 在前述方法的另一非限定性实施例中，减速设备连接风扇部分和低压满轮机并且 包括至少为约1. 5且不多于约4. 1的星形齿轮比。
[0022] 在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1. 7。
[0023] 在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1. 48。
[0024] 在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，函道比在约11和约22之间。
[00巧]在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，所述至少一个风扇叶片的风扇叶 片尖端速度小于1400巧S。
[00%] 在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，如果在转子或至少一个风扇叶片 中的应力水平过高而不能满足期望数量的运行循环，那么齿轮减速设备的齿轮比就被降低 并且增加低压满轮机的级数。
[0027] 在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，如果在转子或至少一个风扇叶片 中的应力水平过高而不能满足期望数量的运行循环，那么齿轮减速设备的齿轮比就被降低 并且增加低压满轮机的环形面积。
[0028] 本公开的各种特征和优点将通过下面具体描述使本领域技术人员易于理解。所述 具体描述的附图可被简要地描述如下。
【附图说明】
[0029] 图1是示例燃气满轮发动机的示意横截面视图。
[0030] 图2说明了可被包含在燃气满轮发动机内的低速轴的一种构造的示意图。
[0031] 图3说明了可被包含在燃气满轮发动机内的风扇驱动齿轮系统。
【具体实施方式】
[0032] 图1示意性地图示了燃气满轮发动机20。燃气满轮发动机20为两轴满轮风扇发 动机，其通常包括风扇部分22、压缩机部分24、燃烧器部分26和满轮机部分28。其它的发 动机除了其它系统或特征外还可包括增强器部分(未示出）。风扇部分22沿着函道流动路 径B驱动空气，同时压缩机部分24沿着核屯、流动路径C驱动空气W实现压缩并传送到燃烧 器部分26内。在燃烧器部分26内产生的热燃烧气体被膨胀通过满轮机部分28。尽管在所 公开的非限定实施例中被示出为两轴满轮风扇燃气满轮发动机，应该理解的是，本文中描 述的概念不限于两轴满轮风扇发动机，并且运些教导可延伸到其它类型的发动机，包括但 不限于，Ξ轴发动机架构。
[0033] 燃气满轮发动机20通常包括低速轴30和高速轴32,它们被安装成绕着发动机中 屯、纵轴线A旋转。低速轴30和高速轴32可通过若干轴承系统31相对于发动机静止结构 33被安装。应该理解的是，替换地或附加地可提供其它的轴承系统31，并且轴承系统31的 定位可在适合应用时而变化。
[0034] 低速轴30通常包括内轴杆34,其将风扇36、低压压缩机38和低压满轮机39互 连。内轴杆34可通过变速机构被连接到风扇36,该变速机构在示例性燃气满轮发动机20 中被示出为齿轮传动架构45,例如风扇驱动齿轮系统50(见图2和3)。变速机构W比低速 轴30更低的速度驱动风扇36。高速轴32包括外轴杆35,其将高压压缩机37和高压满轮 机40互连。在运个实施例中，内轴杆34和外轴杆35在各种不同的轴向位置处由定位在发 动机静止结构33中的轴承系统31支撑。
[0035] 燃烧器42在示例性燃气满轮机20被布置在高压压缩机37和高压满轮机40之间。 中间满轮机框架44可被大致布置在高压满轮机40和低压满轮机39之间。中间满轮机框 架44可支撑满轮机部分28的一个或多个轴承系统31。中间满轮机框架44可包括一个或 多个在核屯、流动路径C内延伸的翼型46。应该意识到，风扇部分22、压缩机部分24、燃烧器 部分26、满轮机部分28和风扇驱动齿轮系统50的位置中的每一个都可被改变。例如，齿轮 系统50可被定位在燃烧器部分26的后面或者设置是在满轮机部分28的后面，并且风扇部 分22可被定位在齿轮系统50的位置的前面或后面。
[0036] 内轴杆34和外轴杆35是同屯、的并且通过轴承系统31绕发动机中屯、纵向轴线A 旋转，其与它们的纵向轴线共线。核屯、空气流先被低压压缩机38压缩接着被高压压缩机37 压缩，与燃料混合后在燃烧器42内燃烧，接着膨胀通过高压满轮机40和低压满轮机39。高 压满轮机40和低压满轮机39响应于该膨胀旋转驱动相应的高速轴32和低速轴30。
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