專利名稱：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和用于控制軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(nèi)氣體流速 的方法。特別地，本發(fā)明涉及一種布置用于驅(qū)動飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的燃料消耗一般在部分功率下比完全功率下更高，這由于部分功 率運行下的較低的壓力和溫度比(壓縮空氣和入口空氣之間)導(dǎo)致。如果燃?xì)鉁u輪發(fā)動機 能夠在部分功率下以較高的壓力和溫度運行，則可潛在地實現(xiàn)明顯的燃料消耗的節(jié)約(對 于商用渦扇飛行器發(fā)動機大約5% )。已知的是將可變循環(huán)應(yīng)用于例如飛行器渦噴發(fā)動機 的軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機有助于此目的。簡言之，將可變循環(huán)應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機意味 著一定的發(fā)動機的空氣質(zhì)量流量和壓力比可適于不同的運行模式?？勺冄h(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā) 動機的效果例如在 US4287715，US 5806303 和 Lundbladh A 和 Avellan R 的 Potential of variablecycle engines for subsonic air transport, ISABE 2007-1156,2007 中描述。存在多種實現(xiàn)可變循環(huán)渦扇發(fā)動機的方式。兩個最常見的方式是提供可變風(fēng)扇流 或可變核心流。當(dāng)然，可變風(fēng)扇流主要用于超音速飛行器。大多數(shù)可變循環(huán)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機依賴于發(fā)動機的低壓部分內(nèi)的變化。一個例子是 使用在換熱循環(huán)中運行的可變低壓渦輪機。然而，這要求龐大笨重并帶有潛在的耐久性/ 可靠性缺點的換熱器。另一個例子是使用可變渦輪機冷卻，其中渦輪機冷卻和相關(guān)的損失在其中尋求最 大效率的巡航階段期間產(chǎn)生。然而，此構(gòu)思不能給出完全的能量節(jié)約潛力，因為由于降低溫 度和壓力導(dǎo)致的部分功率運行的主要低效性未被解決。雖然可變核心流燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的理論非常誘人，但此構(gòu)思在實施時仍存在問題。為實現(xiàn)可變核心流，US 5806303建議將可變渦輪機定子葉片用于改變高壓渦輪機 區(qū)。然而，靠近燃燒區(qū)下游布置的可變?nèi)~片暴露于溫度非常高的惡劣環(huán)境。因此，此解決方 法的缺點是所涉及的部件的耐久性/可靠性成問題。因此，在此領(lǐng)域內(nèi)仍存在改進(jìn)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，特別是用于驅(qū)動飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動 機，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機具有比傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機更低的燃料消耗。此任務(wù)通過由權(quán)利 要求1、24和28內(nèi)包括的技術(shù)特征限定的設(shè)備和方法實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求系包括本發(fā)明的 有利的實施例，另外的擴展和變化。本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機按照順序流動的關(guān)系包括設(shè) 置有至少一行壓縮機葉片的第一壓縮機；燃燒室；和設(shè)置有周向圍繞其分布的至少一行渦 輪機葉片的第一渦輪機，其中第一壓縮機和第一渦輪機通過第一軸剛性地旋轉(zhuǎn)連接。
本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的特征在于，第一渦輪機適于根據(jù)第一渦輪機的轉(zhuǎn)速影 響通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的氣體流速，其中燃?xì)鉁u輪發(fā)動機還包括用于控制第一渦輪機的轉(zhuǎn) 速的裝置。因此，本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機使得可通過控制第一渦輪機的轉(zhuǎn)速來改變通過發(fā) 動機的氣體流速。降低通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的流速的影響是總壓力比，即燃燒室內(nèi)的壓力 和燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的主進(jìn)氣口處的壓力將增加。本發(fā)明因此將壓力比和流速相互脫聯(lián)，使 得燃?xì)鉁u輪發(fā)動機可用于實現(xiàn)可變循環(huán)發(fā)動機。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，即例如渦扇發(fā)動機的發(fā) 動機核心現(xiàn)在可例如以高流速和中壓力比運行，以提供最大動力，或以低流速和高壓力比 運行，以在部分功率下提供最大效率(即，最小燃料消耗)。在傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，氣體流速和壓力比隨提供到燃燒室內(nèi)的燃料量都增 加。在本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，在較低的燃料供給水平下也可達(dá)到較高的壓力，即可使 得壓縮機在部分功率下在較高的運行線下運行。“第一渦輪機適于根據(jù)第一渦輪機的轉(zhuǎn)速影響通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的氣體流速” 意味著特別地不存在與第一渦輪機相關(guān)的定子。通常，這樣的定子被考慮為形成渦輪機的 部分，且定位在渦輪機轉(zhuǎn)子的上游，用于使流入渦輪機轉(zhuǎn)子的氣體渦旋以增加渦輪機的功 率輸出。渦輪機入口定子通常布置為使得流動在發(fā)動機運行范圍的大部分上被阻塞。這簡 化了壓縮機和燃燒室內(nèi)的發(fā)動機部件的流動設(shè)計。被阻塞的氣流的流速不能被下游變化影 響，所述下游變化例如為下游渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化。相比之下，本發(fā)明的渦輪機允許氣體 在或多或少的方向上流入到渦輪機轉(zhuǎn)子。被軸向引導(dǎo)的氣流的流速被渦輪機轉(zhuǎn)速的影響程 度高于被渦旋(非阻塞)流動的影響程度。在本發(fā)明的有利的實施例中，用于控制第一渦輪機的轉(zhuǎn)速的裝置包括布置在第一 壓縮機的至少一行壓縮機葉片上游的可變空氣流動引導(dǎo)裝置，其中可變氣流引導(dǎo)裝置適于 引導(dǎo)氣流，以影響第一壓縮機的轉(zhuǎn)速。以此方式，也影響了第一渦輪機的轉(zhuǎn)速，因為它們被 軸向剛性地連接。例如，引導(dǎo)裝置可用于從向著第一壓縮機的至少一行壓縮機葉片的入口流動的略 微的共渦旋過渡到略微的反渦旋。這意味著第一壓縮機的轉(zhuǎn)速，且因此第一軸和第一渦輪 機的轉(zhuǎn)速將降低。由于第一壓縮機的布置，例如不存在傳統(tǒng)的渦輪機入口定子，通過發(fā)動機 的氣體流速也將降低。優(yōu)選地，可變氣流引導(dǎo)裝置包括一組可變氣流引導(dǎo)翼片。此類型的引導(dǎo)翼片是已 知的，且因此容易適于本發(fā)明?！翱勺儦饬饕龑?dǎo)裝置適于引導(dǎo)氣流以影響第一壓縮機的轉(zhuǎn)速”意味著所述裝置可 影響在發(fā)動機運行期間流過第一壓縮機的氣體的渦旋程度，或流向引導(dǎo)裝置下游定位的至 少一行壓縮機葉片的氣體的渦旋程度。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員認(rèn)識到，例如這意味著不應(yīng)存 在布置在引導(dǎo)裝置和壓縮機葉片之間的、明顯降低了引導(dǎo)裝置影響流向這些壓縮機葉片的 氣體的渦旋的能力的任何其他部件。此能力在一些方式上類似于傳統(tǒng)的可變壓縮機引導(dǎo)翼 片的能力。然而，這樣的傳統(tǒng)引導(dǎo)翼片主要用于控制壓縮機穩(wěn)定性，而本發(fā)明的引導(dǎo)裝置以 不同的方式被控制，用于控制第一壓縮機的轉(zhuǎn)速。在本發(fā)明的有利的實施例中，第一渦輪機的至少一行渦輪機葉片縱向鄰近燃燒室 布置。這意味著渦輪機轉(zhuǎn)子直接布置在燃燒室下游，且進(jìn)一步闡明了無定子翼片(噴嘴葉片)或類似的氣體偏轉(zhuǎn)部件布置在燃燒室下游和第一渦輪機上游的區(qū)域內(nèi)。因此，燃?xì)鉁u 輪發(fā)動機布置為避免在其運行期間在此區(qū)域內(nèi)流動的氣流的任何明顯偏轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的有利實施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機包括通過第二軸剛性地旋轉(zhuǎn)連接的第 二壓縮機和第二渦輪機，其中第二壓縮機布置在燃燒室上游，其中第二軸相對于第一軸同 心地布置，且其中第二渦輪機定位在第一渦輪機下游。以此方式，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的效率和 輸出功率可增加。優(yōu)選地，第二軸布置為在與第一軸相反的方向上旋轉(zhuǎn)以增加效率。在本發(fā)明的有利的實施例中，第二壓縮機布置在第一壓縮機上游。這樣的設(shè)計使 得可降低部件應(yīng)力且使用更簡單的軸承設(shè)備。在本發(fā)明的有利的實施例中，第一壓縮機包括布置為圍繞第二壓縮機旋轉(zhuǎn)的殼 體，所述殼體設(shè)置有多行在向內(nèi)的方向上向第二壓縮機突出的壓縮機葉片，其中第一壓縮 機和第二壓縮機重疊。這樣的反向旋轉(zhuǎn)的壓縮機使得可使用更少的螺旋槳提供更高的壓力 比。在本發(fā)明的有利的實施例中，第二壓縮機在軸向方向上比第一壓縮機延伸更長的 距離，使得第一壓縮機和第二壓縮機僅部分地重疊。優(yōu)選地，第二壓縮機具有定位在第一壓 縮機的最上游行的壓縮機葉片的上游的多行壓縮機葉片。完全重疊的反向旋轉(zhuǎn)壓縮機難于 在部分速度下運行，因為僅能提供一行可變引導(dǎo)翼片，即在入口處提供。通過將反向旋轉(zhuǎn)的 壓縮機以部分重疊的方式布置，變得可為壓縮機提供另外的(非入口)可變引導(dǎo)翼片行，如 果希望較高的壓力比則這對于壓縮機的穩(wěn)定性是重要的。在此反向旋轉(zhuǎn)的壓縮機中，可變氣流引導(dǎo)裝置優(yōu)選地定位在第一壓縮機上游，且 所述多行壓縮機葉片定位在第一壓縮機的最上游壓縮機葉片行的上游。在本發(fā)明的有利的實施例中，第一轉(zhuǎn)子設(shè)備附接到定位在第一壓縮機下游和燃燒 室上游的第一支撐支架，其中第一轉(zhuǎn)子設(shè)備包括第一壓縮機，第一軸和第一渦輪機。在使用 重疊的壓縮機處，第一轉(zhuǎn)子設(shè)備優(yōu)選地也附接到定位在第一壓縮機上游的第二支撐支架。 這允許了不帶有中間軸軸承的工作軸承設(shè)備。可變氣流引導(dǎo)裝置優(yōu)選地附接到第二支撐支
^K O優(yōu)選地，與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機核心在第一壓縮機上游處的半徑相比，燃?xì)鉁u輪發(fā)動 機核心沿第一壓縮機和第二壓縮機所重疊的距離的半徑變得更小。優(yōu)選地，燃?xì)鉁u輪發(fā)動 機的半徑在下游方向上觀察在第二支撐支架處或周圍減小。這樣的設(shè)計允許第一壓縮機上 游的定子-轉(zhuǎn)子級足夠快地運行，即以明顯高的馬赫數(shù)運行，以提供每級的高壓力比，而施 加反向旋轉(zhuǎn)的下游級被允許足夠慢地旋轉(zhuǎn)，以避免過度的沖擊損失。在本發(fā)明的有利的實施例中，第一渦輪機的渦輪機葉片具有至少60°的出口葉片 角度。出口葉片角度應(yīng)足夠大以在葉片之間提供足夠小的面積，以在渦輪機減速時充分降 低流速。優(yōu)選地，第一渦輪機的渦輪機葉片具有大約45°或更低的拱度。為最大化當(dāng)?shù)谝?渦輪機僅略微加載時的氣流，例如通過合適地設(shè)定壓縮機的可變?nèi)肟趯?dǎo)線翼片，渦輪機的 外形應(yīng)具有小量的拱度。在本發(fā)明的有利的實施例中，用于控制第一渦輪機的轉(zhuǎn)速的裝置包括用于從第一 軸獲取機械動力的設(shè)備。此設(shè)備可替代可變氣流引導(dǎo)裝置，或與之組合使用。優(yōu)選地，用于 獲取機械動力的設(shè)備包括連接到第一軸的發(fā)電機。本發(fā)明也涉及用于控制軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(nèi)的氣體流速的方法。本發(fā)明的方
8法包括如下步驟控制渦輪機的轉(zhuǎn)速，其中渦輪機適于根據(jù)渦輪機轉(zhuǎn)速影響通過燃?xì)鉁u輪 發(fā)動機的氣體流速。在本發(fā)明的方法的有利的實施例中，所述方法包括如下步驟調(diào)節(jié)布置在剛性地 旋轉(zhuǎn)連接到渦輪機的壓縮機的至少一行壓縮機葉片上游的可變氣流引導(dǎo)裝置。優(yōu)選地，所 述方法包括如下步驟通過調(diào)節(jié)可變氣流引導(dǎo)裝置降低渦輪機的轉(zhuǎn)速以增加氣流的反渦旋 或降低其共渦旋。在本發(fā)明的方法的有利的實施例中，所述方法包括如下步驟從剛性地旋轉(zhuǎn)連接 到渦輪機的軸獲取機械動力。本發(fā)明也涉及軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，包括包括第一壓縮機的第一轉(zhuǎn)子設(shè)備，包 括第二壓縮機的第二轉(zhuǎn)子設(shè)備，其中第一轉(zhuǎn)子設(shè)備和第二轉(zhuǎn)子設(shè)備同心地定位且布置為在 相反的方向上旋轉(zhuǎn)，且其中第一壓縮機包括布置為圍繞第二壓縮機旋轉(zhuǎn)的殼體，所述殼體 設(shè)置有在向內(nèi)的方向上向第二壓縮機突出的多行壓縮機葉片，其中第一壓縮機和第二壓縮 機重疊。在本發(fā)明中，第二壓縮機在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的軸向方向上比第一壓縮機延伸更長 的距離，使得第一壓縮機和第二壓縮機僅部分地重疊。如上所述，這樣的部分重疊的反向旋 轉(zhuǎn)的壓縮機設(shè)備使得可為壓縮機提供另外的(非入口)可變引導(dǎo)翼片的行，如果希望更高 的壓縮比則這對于壓縮機的穩(wěn)定性是重要的。設(shè)置有這樣的壓縮機設(shè)備的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機 可用于多種應(yīng)用。


下面參考附圖描述本發(fā)明，附圖為圖1在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第一優(yōu)選實施例，圖2示出了圖1中示出的渦輪機的渦輪機葉片的外形，圖3示出了傳統(tǒng)渦輪機葉片的外形，圖4在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第二優(yōu)選實施例，圖5在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第三優(yōu)選實施例，圖6在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第四優(yōu)選實施例，和圖7在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第五優(yōu)選實施例。
具體實施例方式圖1在示意圖中示出了本發(fā)明的第一實施例。圖1關(guān)注于最重要的零件，且以最 簡單的形式示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機1。壓縮機22、燃燒室23和渦輪機24布置在 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機1的發(fā)動機核心25內(nèi)。外殼26限定了發(fā)動機核心25。壓縮機22具有圍 繞其周向布置的一行壓縮機葉片27，且渦輪機24具有圍繞其周向布置的一行渦輪機葉片 28。壓縮機22和渦輪機24通過軸29運行地連接，所述軸29圍繞縱向軸線或燃?xì)鉁u輪發(fā) 動機1的中心線20同心地布置?？v向軸線20在上游方向20a和下游方向20b內(nèi)延伸。一 組可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33定位在壓縮機葉片27的上游。壓縮機22、軸29和渦輪機24形成轉(zhuǎn)子設(shè)備，所述轉(zhuǎn)子設(shè)備通過軸承31附接到定 位在壓縮機22和燃燒室23之間的壓縮機后支架(CRF) 32且由其支撐。渦輪機24的渦輪機葉片28的行定位在燃燒室23下游且縱向鄰近燃燒室23。“縱
9向鄰近”的表述意味著在所述的縱向鄰近的部件之間不存在其他轉(zhuǎn)子葉片行和/或定子翼 片行。另一個表述方式是稱之為渦輪機葉片28的行直接定位在燃燒室23的下游。可注意到的是圖1僅示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動機1的發(fā)動機核心25的上半部分。發(fā) 動機核心25的布置在中心線20下方大致類似(鏡像相反)。這對于此文獻(xiàn)中相同類型的 所有圖都適用。核心氣流通過箭頭30指示。在傳統(tǒng)方式中，核心氣流在通過壓縮機22 (和任何另 外的壓縮機)時被壓縮，與燃料混合，且在燃燒室23內(nèi)進(jìn)行燃燒，且用于驅(qū)動燃燒室23下 游的一個或數(shù)個渦輪機，所述渦輪機驅(qū)動其相應(yīng)的壓縮機或風(fēng)扇。在傳統(tǒng)方式中，涵道氣流 (空氣流)可布置在核心限定構(gòu)件26外側(cè)。這對于本發(fā)明的所有部件都適用。入口導(dǎo)向翼片33、壓縮機22、軸29和渦輪機24的主要功能在圖1中示出為使得可 控制通過發(fā)動機核心25的氣體流速。因此，可控制壓縮比且因此將壓縮機(多個壓縮機) 的運行在不同的運行線之間移動。這意味著發(fā)動機核心25可用于制成可變循環(huán)燃?xì)鉁u輪 發(fā)動機。通過控制軸29的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)通過發(fā)動機核心25的氣體流速的控制。術(shù)語“氣體流速”在此文獻(xiàn)中意味著與軸向流速和滯點溫度下的音速之間的比成 比例的歸一化氣體流速。此歸一化的氣體流速既不等于流動速度(m/s)，也不等于質(zhì)量流 速(kg/s)。因為溫度變化小于壓力變化，可注意到本發(fā)明影響氣體流速大于影響質(zhì)量流速。 也可以注意到，供給到燃燒室的燃料的量影響質(zhì)量流速大于影響氣體流速。在圖1中示出的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪機之間存在設(shè)計上的重要差 異。在傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中，渦輪機(多個渦輪機)的主要目的是獲取氣流的盡可能多 的能量且將其轉(zhuǎn)化為機械(旋轉(zhuǎn))能量。為此目的，傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機設(shè)置有燃燒室 和渦輪機轉(zhuǎn)子之間的噴嘴葉片(定子翼片)，用于使得進(jìn)入燃燒室的流動發(fā)生渦旋以增加 渦輪機的動力輸出，且設(shè)置有渦輪機葉片，所述渦輪機葉片與入口定子協(xié)作特別地適于生 成渦輪機及其相應(yīng)的軸的旋轉(zhuǎn)。相比之下，在本文中所述的系統(tǒng)內(nèi)，渦輪機24及其葉片28 的主要目的不僅是生成渦輪機動力輸出，而且是便于控制通過發(fā)動機核心25的氣體流速。此設(shè)計差異的例子是渦輪機24不與任何入口定子相關(guān)；渦輪機24無定子。因此， 在圖1中示出的例子中，不存在布置在渦輪機葉片28上游的入口定子。以此方式，氣體將 在大程度上當(dāng)?shù)竭_(dá)渦輪機葉片28時在軸向方向上流動。通過將燃?xì)鉁u輪發(fā)動機以此方式 布置，降低了渦輪機24生成旋轉(zhuǎn)動力的能力，但另一方面允許渦輪機24的轉(zhuǎn)速對于經(jīng)過渦 輪機24的氣體流速產(chǎn)生影響。定位在渦輪機24的上游的通?？紤]為形成渦輪機的部分的傳統(tǒng)渦輪機入口定子 將流動在切向方向上再引導(dǎo)，即使流動向渦輪機轉(zhuǎn)子葉片渦旋以盡可能有效地旋轉(zhuǎn)渦輪 機，且生成被阻塞的氣流。氣流變得被阻塞點下游的轉(zhuǎn)子不能影響氣體流速。此外，如果流 動在軸向上比在切向上更多地引導(dǎo)，則即使流動不被阻塞，但下游轉(zhuǎn)子影響氣體流速的能 力增加。圖1中示出的發(fā)動機1和大多數(shù)傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪機之間的另外的設(shè)計差異是渦輪機 葉片28的外形。圖2示出了渦輪機葉片28的外形。軸向引導(dǎo)的氣流的方向通過箭頭30 指示。圖3示出了使用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(nèi)的典型渦輪機葉片28b的外形。如通過渦輪機 定子再引導(dǎo)的部分切向地引導(dǎo)的氣流的方向通過箭頭30b指示。通過比較圖2和圖3，可見 不同類型的渦輪機葉片28a、28b的外形不同。
圖3中示出的傳統(tǒng)的渦輪機葉片28b的外形設(shè)計為當(dāng)流動已受到明顯的切向偏轉(zhuǎn) (通過渦輪機定子實現(xiàn))時是有效的。這樣的傳統(tǒng)渦輪機葉片28b明顯拱度，且可允許通過 僅明顯較大的流動而不考慮流動入口速度或角度。原理上，此葉片28b可使用在本發(fā)明中， 但當(dāng)?shù)谝粶u輪機24的轉(zhuǎn)速變化時，氣流變化的程度，即最大氣體流速和最小氣體流速之間 的比將相對小。渦輪機葉片28的外形設(shè)計為便于控制氣體流速，因為所述外形提供了很小的阻 擋以允許高的最大氣體流速。出口葉片角度β (見圖2)應(yīng)足夠大，以用于提供葉片28之 間的足夠小的面積，以當(dāng)渦輪機24減速時充分地降低流速。假定如果軸29在燃?xì)鉁u輪發(fā) 動機1運行期間停止，則通過渦輪機24即通過葉片28的行的有效流動面積對置為圍繞渦 輪機24的環(huán)形發(fā)動機核心25面積乘以cos(i3)(假定葉片28的長度大于等于葉片28之 間的距離)。如果渦輪機24自由運行，即渦輪機24以適于氣流而使得在渦輪機葉片28和 氣流之間不存在(或存在僅很小量)能量傳遞的速度運行，且如果渦輪機葉片28薄且直， 則有效流動面積接近環(huán)形核心面積。通過發(fā)動機核心25的氣體流速因此可通過改變渦輪 機24/渦輪機軸29的轉(zhuǎn)速而改變。至少在理論上，氣體流速可在最大1到cos ( β )之間變 化，這通過在以上所述的端點(停止和自由運行)之間改變渦輪機軸29的速度來實現(xiàn)。理 論上，如果希望至少為2的變化因數(shù)，則β必須至少為60° (因為COS(60° )=0.5)。優(yōu) 選地，渦輪機葉片28的出口葉片角度β甚至更大。為在渦輪機24僅略微加載時通過合適地設(shè)定壓縮機的可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33來最 大化氣體流速，渦輪機葉片28的外形應(yīng)具有低的拱度量和小的厚度，即比圖3中示出的葉 片28b更低的拱度和更小的厚度。合適的拱度是大約45°或更低，但這也取決于應(yīng)用。圖1中示出的發(fā)動機1和大多數(shù)傳統(tǒng)燃?xì)鉁u輪機之間的另外的差異，盡管此差異 更體現(xiàn)為功能差異而非涉及特征差異，是定位在壓縮機葉片27上游的可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片 33的組，所述引導(dǎo)翼片33布置為將氣流引導(dǎo)為影響壓縮機22的轉(zhuǎn)速，且因此影響軸29和 渦輪機24的轉(zhuǎn)速。引導(dǎo)翼片33主要用于降低氣體流速，以將壓縮機22的運行移動到更高 的運行線，即在給定的氣體流速下更高的運行壓力。為降低氣體流速，可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33 被控制為增加入口流動到所關(guān)注的壓縮機級的反渦旋(與降低共渦旋相同)，即在此例子 中到單行壓縮機葉片27。增加此入口流動的反渦旋具有使壓縮機22將更多的功(能量) 添加到相同轉(zhuǎn)速的氣流的影響。增加的功將導(dǎo)致壓縮機22比相應(yīng)的渦輪機24吸收通過軸 29提供的更大的轉(zhuǎn)矩。因此，整個轉(zhuǎn)子設(shè)備，即壓縮機22、軸29和渦輪機24將減速。在此 較低的轉(zhuǎn)速下，無定子壓縮機24可不再接收相同量的氣流，且因此對壓縮機節(jié)流，以提供 壓力更高且流速更低的流動。此改變因此將壓縮機22的運行線升高?？勺儔嚎s機弓丨導(dǎo)翼片，即可變壓縮機定子也是已熟知的。然而，在本發(fā)明的燃?xì)鉁u 輪發(fā)動機中，可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33和其他實施例中相應(yīng)的引導(dǎo)翼片以與傳統(tǒng)運行不同的 方式運行，這將賦予其另外的功能。差異大致在于在一定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下引導(dǎo)翼片33所定位 的角度。傳統(tǒng)地，這樣的定子在高轉(zhuǎn)速或全轉(zhuǎn)速下設(shè)計在打開的位置，且在較低的轉(zhuǎn)速下設(shè) 置在關(guān)閉的共渦旋的位置。在本發(fā)明中，涉及本發(fā)明的定子，例如可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33在 任何轉(zhuǎn)子速度下設(shè)計在打開的位置或反渦旋位置。本發(fā)明的功能主要是控制壓縮機的穩(wěn)定 性，且本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪機優(yōu)選地也設(shè)置有實現(xiàn)穩(wěn)定性功能的可變引導(dǎo)翼片。替代地，涉及 本發(fā)明的可變引導(dǎo)翼片構(gòu)件的功能主要是控制引導(dǎo)翼片下游的壓縮機級內(nèi)的能量傳輸。
11
圖1中示出的壓縮機22和/或渦輪機24可以具有多極類型，即它們可包括多個 葉片行。重要的是定位在至少一行壓縮機葉片上游的可變引導(dǎo)翼片33和至少第一行渦輪 機葉片_即定位在最上游的渦輪機葉片行能夠如上所述地影響氣體流速。圖1中示意性地示出的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機1可以非常好地設(shè)置有另外的渦輪機、軸 和壓縮機，以增加效率和輸出動力，或驅(qū)動外部載荷或推進(jìn)風(fēng)扇，例如形成渦扇發(fā)動機。圖4示出了本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的第二實施例。在此情況中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動 機100包括兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子設(shè)備，即布置為在相反的方向上旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子設(shè)備。第一轉(zhuǎn) 子設(shè)備包括通過第一軸129運行地連接的第一壓縮機122和第一渦輪機124。此第一轉(zhuǎn)子 設(shè)備對應(yīng)于圖1中示出的轉(zhuǎn)子設(shè)備。第二轉(zhuǎn)子設(shè)備包括通過第二軸229運行地連接的第二 壓縮機222和第二渦輪機224。兩個軸129、229圍繞中心線20同心地布置。類似于圖1，外殼26封閉了所述部件且限定了發(fā)動機核心25。圍繞縱向軸線20 的設(shè)備也類似。第一轉(zhuǎn)子設(shè)備通過軸承131附接到壓縮機后支架(CRF) 32 (第一轉(zhuǎn)子設(shè)備的后部 /下游部分)，且附接到壓縮機中支架(CMF) 32b (第一轉(zhuǎn)子設(shè)備的前部/上游部分)。第二 轉(zhuǎn)子設(shè)備通過軸承231附接到渦輪機中支架(TMF) 32c (第二轉(zhuǎn)子設(shè)備的后部/下游部分)， 且附接到壓中間外殼(IMC)32d(第二轉(zhuǎn)子設(shè)備的前部/上游部分)。因此，反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子 設(shè)備通過在下游方向上排序的四個支架支撐通(丄1^、0^和11^。IMC 32d位于第二壓縮 機222下游。CMF 32b位于第一壓縮機122上游且大致在沿第二壓縮機222的下游的中途 處。CRF 32位于燃燒室23和第一壓縮機122之間。TMF 32c位于第二渦輪機224的下游。第一轉(zhuǎn)子設(shè)備的渦輪機部分類似于在圖1中所示的渦輪機，即第一渦輪機124具 有圍繞其周向布置的一行渦輪機葉片128。由于以上所述的原因，渦輪機葉片128定位為縱 向鄰近燃燒室23，即燃燒室23和第一渦輪機124的葉片128之間不存在定子翼片或轉(zhuǎn)子葉 片。第一壓縮機122具有四行周向布置的壓縮機葉片127a、127b、127c、127d。第一行 上游葉片127a用于支撐旋轉(zhuǎn)殼體或套122b，所述殼體或套122b保持了隨后的下游壓縮機 葉片127b、127c、127d。旋轉(zhuǎn)殼體122b布置為圍繞第二壓縮機222的下游部分旋轉(zhuǎn)，其中氣 體意圖于在旋轉(zhuǎn)殼體122b和第二壓縮機222之間流動。壓縮機葉片127a、127b、127c、127d 因此從旋轉(zhuǎn)殼體122b在向內(nèi)的方向上向第二壓縮機222突出。第一壓縮機122從CRF 32僅部分地沿第二壓縮機222向上游延伸，使得兩個壓縮 機122、222僅部分地重疊。第一組可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片133在第一壓縮機122的上游，即在 第一壓縮機122的所有行壓縮機葉片127的上游以可移動擺片(flap)的形式定在CMF 32b上。第二壓縮機222與第一壓縮機122相比進(jìn)一步向上游延伸，且在CMF 32b的下游 和上游設(shè)置有多行壓縮機葉片227，即多個壓縮機級。在CMF 32b和CRF 32之間，三組或三 行第二壓縮機葉片227的每個定位在兩行第一壓縮機葉片127a、127b、127c、127d之間。第 二組可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片233定位在第一壓縮機222的上游。一組可變(非入口)引導(dǎo)翼片 233b也定位在CMF 32b上游兩行壓縮機葉片227之間。這兩組引導(dǎo)翼片233、233b的用于 是允許穩(wěn)定和有效的部分速度運行。第二渦輪機224的主要用于是生成旋轉(zhuǎn)能量(可用于多種用途)，且因此第二渦輪機224的渦輪機葉片228具有在圖3中示出的直線外形。定子翼片(未示出)定位在第一 渦輪機124和第二渦輪機128之間。類似于相對于圖1所描述，第一渦輪機124及其葉片128的主要目的是除生成渦 輪機動力輸出外，便于控制通過發(fā)動機核心25的氣體流速。第一渦輪機124因此與圖1中 的渦輪機24以相同方式設(shè)計。第一壓縮機122和第二壓縮機222都用于在氣體(空氣)的發(fā)動機核心25的下 游路途上壓縮所述氣體(空氣)。第一組可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片133、第一壓縮機122、第一軸129和第一渦輪機124的 主要功能是類似于關(guān)于圖1所述的情況，使得可控制通過發(fā)動機核心25的氣體流速。這具 有相同的效果，且以與以上所述相同的方式執(zhí)行，即入口引導(dǎo)翼片133用于影響對于壓力 比有影響的第一轉(zhuǎn)子設(shè)備的轉(zhuǎn)速。圖4中示出的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機100使用完全反向旋轉(zhuǎn)的渦輪機和壓縮機以使用更 少的螺旋槳來提供高壓力比。反向旋轉(zhuǎn)的第一壓縮機122和第二壓縮機222僅部分地重 疊，使得意圖用于第一壓縮機122的可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片133大約位于第二壓縮機222下方 中途。通過將反向旋轉(zhuǎn)的壓縮機122、222布置為帶有部分的或中途的重疊，如下兩個問題 得以解決1)無定子渦輪機124可部提供與帶有定子的渦輪機相同量的功，重疊允許了高 壓力比。2)完全重疊的反向旋轉(zhuǎn)壓縮機難于在部分速度下運行，因為僅能提供一行可變引 導(dǎo)翼片，即在入口處。通過將反向旋轉(zhuǎn)的壓縮機以部分重疊的方式布置，變得可為壓縮機提 供另外的(非入口)可變引導(dǎo)翼片的行，如果希望更高的壓縮比則這對于壓縮機的穩(wěn)定性 是重要的。圖5在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機500的第三優(yōu)選實施例。第 三實施例與圖4中示出的第二實施例的差異在于，發(fā)動機核心25的半徑在下游方向上在 CMF 32b處或周圍觀察時減小。換言之，發(fā)動機核心25的半徑，即縱向軸線20和外殼26之 間的距離，與發(fā)動機核心25在第一壓縮機122的上游的半徑相比，沿著定位有第一壓縮機 122且施加了反向旋轉(zhuǎn)的距離的半徑變得更小。此涉及允許CMF 32b和第一壓縮機122上 游的定子_轉(zhuǎn)子級足夠快的運行，即以足夠高的馬赫數(shù)運行，以提供每級的高壓力比，而施 加了反向旋轉(zhuǎn)處的CMF 32b的下游級被允許足夠慢地運行以避免過度的沖擊損失。此現(xiàn)象 即使以恒定的發(fā)動機核心半徑(圖4)也部分地被解決，因為溫度通過降低了后(下游)級 的馬赫數(shù)的壓縮機(多個壓縮機)升高，但半徑改變可允許更加最優(yōu)的情況。半徑降低的 另外的優(yōu)點是后級將具有比恒定半徑設(shè)計情況更低的轂端半徑比和更長的葉片。這降低了 罩和尖端處的流動損失以及尖端泄漏，且因此增加了級的效率。發(fā)動機核心半徑應(yīng)在壓縮機部分的上游部分和下游部分之間具有多大的差異取 決于應(yīng)用。圖6在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機600的第四優(yōu)選實施例。一 般地，旋轉(zhuǎn)殼體122b (見圖4)的應(yīng)力限制了用于多級反向旋轉(zhuǎn)機器的反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的速 度。為避免此情況，可使用單級反向旋轉(zhuǎn)的壓縮機。在此情況中，可使用不帶有壓縮機中支 架(CMF) 32b的更簡單的軸承設(shè)備。圖6示出了此類型的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的例子。在圖6中，可變?nèi)肟谝龑?dǎo)翼片33、第一轉(zhuǎn)子設(shè)備(即第一壓縮機22、第一軸29和 第一渦輪機24)及其附接點、發(fā)動機核心外殼26等類似于在圖1中所示的部件。類似于圖
134和圖5中示出的實施例，圖6中示出的實施例包括第二壓縮機622和帶有渦輪機葉片628 的第二渦輪機624。第一壓縮機22和第二壓縮機622在此例子中反向旋轉(zhuǎn)，但不重疊。第 二壓縮機622放置在第一壓縮機22的上游且在IMC 632d處和TMF 632c處類似于在圖4 中所示附接到外殼26。在圖6中示出的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機600以與以上所述的相同的原理方
式工作。圖7在示意圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機700的第五優(yōu)選實施例。所 述第五優(yōu)選實施例是圖6中示出的實施例的變體，且部件很大程度上相同。在此例子中，第 一反向旋轉(zhuǎn)壓縮機722是雙級壓縮機，包括另外的壓縮機葉片727的行，所述第一壓縮機 722具有傳統(tǒng)的構(gòu)造而不帶有任何旋轉(zhuǎn)殼體(與圖4中示出的實施例對比)。另外的可變 引導(dǎo)翼片733定位在壓縮機葉片27、727的行之間。在圖4至圖7中示出的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機也可以非常好地設(shè)置有例如另外的壓縮機 葉片和渦輪機葉片的行，渦輪機行之間的定子以及另外的渦輪機，軸和壓縮機，例如將低壓 (LP)壓縮機和LP渦輪機連接的LP軸。應(yīng)指出的是所示出的圖是示意性的。例如，圖4和圖5中示出的殼體122b已被賦 予遠(yuǎn)大于外殼26的厚度，以示出殼體122b是分開的相對于外殼26可旋轉(zhuǎn)移動的部分。然 而，殼體122b也可視作外殼26的形成部分，因為這兩個外殼部件一起限定了發(fā)動機核心 25。另外，可變引導(dǎo)翼片通過已知的方式直接或間接地附接到外殼26。兩個壓縮機“重疊”這一表達(dá)方式意味著壓縮機的至少一個具有至少兩行分別定 位在另一個壓縮機的壓縮機葉片的行的上游和下游的壓縮機葉片。本發(fā)明一般地可應(yīng)用于軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，即應(yīng)用于布置為驅(qū)動飛行器的燃 氣渦輪發(fā)動機以及布置為其他用于的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機。本發(fā)明不通過以上所述的實施例限制，而是可通過多種方式在權(quán)利要求的范圍內(nèi) 修改。例如，用于控制第一渦輪機24、124的轉(zhuǎn)速的裝置不必包括影響相應(yīng)的壓縮機22、122 的轉(zhuǎn)速的可變氣流引導(dǎo)裝置。替代地或組合地，用于控制轉(zhuǎn)速的裝置可包括用于從相應(yīng)的 軸29、129獲取機械動力的設(shè)備。這樣的設(shè)備的例子是聯(lián)接到軸29、129的發(fā)電機，所述發(fā) 電機可用于產(chǎn)生電力同時使軸/渦輪機的旋轉(zhuǎn)減速。附圖示出了用于反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的工作軸承設(shè)備而無中間軸軸承。這是優(yōu)點，因 為避免了軸承中的高的相對轉(zhuǎn)速。然而，本發(fā)明不要求轉(zhuǎn)子設(shè)備通過以上所述的方式附接 到軸承和支撐支架。
權(quán)利要求
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機按照氣體流動的順序包括第一壓縮機(22、122、722)，所述第一壓縮機(22、122、722)設(shè)置有圍繞所述第一壓縮機(22、122、722)周向分布的至少一行壓縮機葉片(27、127a、127b、127c、127d、727)；燃燒室(23)；和第一渦輪機(24、124)，所述第一渦輪機(24、124)設(shè)置有圍繞所述第一渦輪機(24、124)周向分布的至少一行渦輪機葉片(28、128)，其中，所述第一壓縮機(22、122、722)和所述第一渦輪機(24、124)通過第一軸(29、129)剛性地旋轉(zhuǎn)連接，其特征在于，所述第一渦輪機(24、124)適于根據(jù)所述第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速來影響通過所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)的氣體流速，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)還包括用于控制所述第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速的裝置(33、133、733)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述用 于控制所述第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速的裝置包括布置在所述第一壓縮機(22、122、722) 的至少一行壓縮機葉片(27、127a、127b、127c、127d、727)上游的可變氣流引導(dǎo)裝置(33、 133、733)，其中，所述可變氣流引導(dǎo)裝置(33、133、733)適于引導(dǎo)氣流，以影響所述第一壓 縮機(22、122、722)的轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述可 變氣流引導(dǎo)裝置包括一組可變氣流引導(dǎo)翼片(33、133、733)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征 在于，所述第一渦輪機(24、124)的至少一行葉片(28、128)在縱向上鄰近所述燃燒室(23) 布置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特 征在于，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機包括通過第二軸(229、629)剛性地旋轉(zhuǎn)連接的第二壓縮機 (222,622)和第二渦輪機(224、624)，其中，所述第二壓縮機(222、622)布置在所述燃燒室 (23)上游，其中，所述第二軸(229、629)相對于所述第一軸(29、129)同心地布置，所述第二 渦輪機(224、624)定位在所述第一渦輪機(24、124)下游。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述第 二軸(229、629)布置為相對于所述第一軸(29、129)以相反方向旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所 述第二壓縮機(622)布置在所述第一壓縮機(22)上游。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述 第一壓縮機(122)包括布置為圍繞所述第二壓縮機(222)旋轉(zhuǎn)的殼體(122b)，所述殼體 (122b)設(shè)置有朝著所述第二壓縮機(122)向內(nèi)突出的多行壓縮機葉片(127a、127b、127c、 127d)，其中，所述第一壓縮機(122)和所述第二壓縮機(222)重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，所述第二壓縮機(222)在軸向 方向上比所述第一壓縮機(122)延伸更長的距離，從而所述第一壓縮機和第二壓縮機僅部分地重疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述 第二壓縮機(222)具有多行壓縮機葉片(227)，所述多行壓縮機葉片(227)定位在所述第一 壓縮機(122)的最上游行的壓縮機葉片(127a)的上游。
11.根據(jù)權(quán)利要求2和10所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于， 所述可變氣流引導(dǎo)裝置(133)定位在所述第一壓縮機(122)的上游且定位在所述多行壓縮 機葉片(227)的下游，所述多行壓縮機葉片(227)定位在所述第一壓縮機(122)的最上游 行的壓縮機葉片(127a)上游。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特 征在于，第一轉(zhuǎn)子設(shè)備附接到第一支撐支架(32)，所述第一支撐支架(32)定位在所述第一 壓縮機(22、122、722)的下游且定位在所述燃燒室(23)的上游，其中，所述第一轉(zhuǎn)子設(shè)備包 括所述第一壓縮機(22、122、722)、所述第一軸(29、129)和所述第一渦輪機(24、124)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述 第一轉(zhuǎn)子設(shè)備還附接到第二支撐支架(32b)，所述第二支撐支架(32b)定位在所述第一壓 縮機(122)的上游。
14.根據(jù)權(quán)利要求11和13所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在 于，所述可變氣流引導(dǎo)裝置(133)附接到所述第二支撐支架(32b)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其 特征在于，與燃?xì)鉁u輪發(fā)動機核心(25)在所述第一壓縮機(122)上游處的半徑相比，所述 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機核心(25)沿所述第一壓縮機(122)和所述第二壓縮機(222)所重疊的距 離處的半徑更小。
16.根據(jù)權(quán)利要求13和15所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，在下游方向上觀察時， 所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機核心(25)的半徑在所述第二支撐支架(32b)處或周圍減小。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，所述第一渦輪機 (24、124)的渦輪機葉片(28、128)具有至少60°的出口葉片角度(β)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，所述第一渦輪機 (24,124)的渦輪機葉片(28、128)具有大約45°或更小的拱度。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，所述第一渦輪機(24、124)的 渦輪機葉片(28、128)具有比所述第二渦輪機(224、624)的渦輪機葉片(228、628)更小的 拱度和更小的厚度。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其 特征在于，所述用于控制所述第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速的裝置包括用于從所述第一軸 (29,129)獲取機械動力的設(shè)備。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述 用于獲取機械動力的設(shè)備包括連接到所述第一軸(29、129)的發(fā)電機。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特 征在于，外殼(26)限定所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的發(fā)動機核心(25)，所述第一渦輪機(24、124) 定位在所述發(fā)動機核心(25)內(nèi)。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，其特征在于，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機是布置用于驅(qū)動飛行器的渦扇發(fā)動機。
24.用于控制軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)內(nèi)的氣體流速的方法，其 特征在于，所述方法包括如下步驟控制渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速，其中，所述渦輪機(24、124)適于根據(jù)所述渦輪機(24、 124)的轉(zhuǎn)速影響通過所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)的氣體流速。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟調(diào)節(jié)可變氣流引導(dǎo)裝置(33、133、733)，所述可變氣流引導(dǎo)裝置(33、133、733)布置在 剛性地旋轉(zhuǎn)連接到所述渦輪機(24、124)的壓縮機(22、122、722)的至少一行壓縮機葉片 (27、127a、127b、127c、127d、727)的上游。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟通過調(diào)節(jié)所述可變氣流引導(dǎo)裝置(33、133、733)來增大氣流的反渦旋或減小氣流的共 渦旋，從而降低所述渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟從剛性地旋轉(zhuǎn)連接到所述渦輪機(24、124)的軸(29、129)獲取機械動力。
28.軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(100、500)，包括第一轉(zhuǎn)子設(shè)備，包括第一壓縮機(122)，和第二轉(zhuǎn)子設(shè)備，包括第二壓縮機(222)，其中，所述第一轉(zhuǎn)子設(shè)備和第二轉(zhuǎn)子設(shè)備同心地定位，且布置成在相反的方向上旋轉(zhuǎn)，并且其中，所述第一壓縮機(122)包括布置成圍繞所述第二壓縮機(222)旋轉(zhuǎn)的殼體 (122b)，所述殼體(122b)設(shè)置有朝著所述第二壓縮機(222)向內(nèi)突出的多行壓縮機葉片 (127a、127b、127c、127d)，其中，所述第一壓縮機(122)和所述第二壓縮機(222)重疊，其特征在于，所述第二壓縮機(222)在所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(100、500)的軸向方向上比所述第一壓 縮機(122)延伸更長的距離，從而所述第一壓縮機和第二壓縮機僅部分地重疊。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(100、500)，其特征在于，所述第二壓縮 機(222)具有多行壓縮機葉片(227)，所述多行壓縮機葉片(227)定位在所述第一壓縮機 (122)的最上游行的壓縮機葉片(127a)的上游。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(100、500)，其特征在于，所述第一 轉(zhuǎn)子設(shè)備附接到第一支撐支架(32)，所述第一支撐支架(32)定位在所述第一壓縮機(122) 的下游。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(100、500)，其特征在于，所述第一 轉(zhuǎn)子設(shè)備還附接到第二支撐支架(32b)，所述第二支撐支架(32b)定位在所述第一壓縮機 (122)的上游并且定位在所述第二壓縮機(222)的多行壓縮機葉片(227)的下游。
32.根據(jù)權(quán)利要求28至31中任一項所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，與內(nèi)部定位 有所述葉片設(shè)備的發(fā)動機核心(25)在所述第一壓縮機(122)上游處的半徑相比，所述發(fā)動 機核心(25)沿所述第一壓縮機(122)和所述第二壓縮機(222)所重疊的距離處的半徑變 得更小。
33.根據(jù)權(quán)利要求31和32所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機，其特征在于，所述發(fā)動機核心(25)的半徑在下游方向上觀察在所述第二支撐支架(32b)處或周圍減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機按照順序流動的關(guān)系包括第一壓縮機(22、122、722)，所述第一壓縮機(22、122、722)設(shè)置有至少一行壓縮機葉片(27、127a、127b、127c、127d、727)；燃燒室(23)；和第一渦輪機(24、124)，所述第一渦輪機(24、124)設(shè)置有周向圍繞所述第一渦輪機(24、124)分布的至少一行渦輪機葉片(28、128)，其中第一壓縮機(22、122、722)和第一渦輪機(24、124)通過第一軸(29、129)剛性地旋轉(zhuǎn)連接。本發(fā)明的特征在于，第一渦輪機(24、124)適于根據(jù)第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速影響通過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)的氣體流速，其中燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(1、100、500、600、700)還包括用于控制第一渦輪機(24、124)的轉(zhuǎn)速的裝置(33、133、733)。本發(fā)明還涉及一種用于控制軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機內(nèi)的氣體流速的方法。
文檔編號F02C9/20GK101903619SQ200780102003
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者安德斯·倫德布拉德 申請人:沃爾沃航空公司