齒輪系具有大于約2.3的齒輪減速比，并且在另一個(gè)示例中為大于約2.5: 10齒輪傳動(dòng)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)使低轉(zhuǎn)子30能夠在較高速度下工作，這可增加LPC44和LPT 46的工作效率并且以較少數(shù)量的級(jí)呈現(xiàn)增加的壓力。
[0042]與LPT 46相關(guān)聯(lián)的壓力比是在LPT 46的入口之前測(cè)量的壓力相對(duì)于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的排氣噴嘴之前的LPT 46的出口處的壓力。在一個(gè)非限制性示例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的旁通比大于約10(10: I)，風(fēng)扇直徑顯著大于LPC 44的直徑，并且LPT 46具有大于約5(5: I)的壓力比。然而應(yīng)當(dāng)理解，上述參數(shù)僅僅是齒輪傳動(dòng)架構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)示例，并且本公開可適用于其他燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，由于高旁通比，旁通流動(dòng)提供了大量的推力，并且風(fēng)扇區(qū)段22被設(shè)計(jì)成用于特定的飛行條件-通常以約0.8馬赫和以約35，000英尺巡航。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20處于其最佳燃料消耗的這種飛行條件也被稱為穩(wěn)定巡航推力燃料消耗率(bucketcruise Thrust Specific Fuel Consumpt1n(TSFC)) JFSC是每單位推力的燃料消耗的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
[0044]風(fēng)扇壓力比是在不使用風(fēng)扇出口導(dǎo)葉系統(tǒng)情況下風(fēng)扇區(qū)段22的葉片上的壓力比。根據(jù)一個(gè)非限制性示例，低風(fēng)扇壓力比小于1.45。低校正風(fēng)扇尖端速度是實(shí)際風(fēng)扇尖端速度除以(“Tram”/518.7)°.5的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫度校正量。根據(jù)示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的一個(gè)非限制性實(shí)施例，低校正風(fēng)扇尖端速度小于約1150英尺/秒(351m/s)。
[0045]參照?qǐng)D2，風(fēng)扇42沿風(fēng)扇旁通流動(dòng)路徑W驅(qū)動(dòng)空氣經(jīng)過風(fēng)扇出口導(dǎo)葉系統(tǒng)60。管道式換熱器系統(tǒng)62包括增材制造換熱器64，該增材制造換熱器64可以至少部分地整合進(jìn)機(jī)艙組件66，諸如風(fēng)扇機(jī)艙68、核心機(jī)艙70、分叉點(diǎn)72、風(fēng)扇出口導(dǎo)葉系統(tǒng)60或它們的任何組合，但仍被認(rèn)為與本文所限定的風(fēng)扇旁通流動(dòng)路徑W連通。應(yīng)當(dāng)理解，雖然機(jī)艙組件66將用在例示實(shí)施例中，但各種其他環(huán)境也可用于包含管道式換熱器系統(tǒng)62。
[0046]參照?qǐng)D3，增材制造換熱器64可以使入口 82和出口 84定位成與相同的空氣流連通。例如，入口 82和出口 84可定位在風(fēng)扇機(jī)艙68內(nèi)，以便與自由流氣流連通(示意性地示為位置A);可定位在風(fēng)扇機(jī)艙68內(nèi)，以便與旁通流氣流連通(示意性地示為位置B);可定位在核心機(jī)艙70內(nèi)，以便與旁通流氣流連通(示意性地示為位置C);并且/或者可定位在核心發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)(示意性地示為位置D)。應(yīng)當(dāng)理解，可以替代地或另外提供各種位置和流動(dòng)路徑。
[0047]參照?qǐng)D4，增材制造換熱器64可使入口 82和出口 84定位成與不同空氣流連通。例如，增材制造換熱器64可以定位在風(fēng)扇機(jī)艙68內(nèi)，其中入口 82與旁通流氣流W連通，并且出口 84與自由流氣流連通(示意性地示為位置E)。替代地，增材制造換熱器64可定位在核心機(jī)艙70內(nèi)，其中入口 82與核心發(fā)動(dòng)機(jī)諸如LPC 44連通，并且出口 84與旁通流氣流連通(示意性地示為位置F)。應(yīng)當(dāng)理解，可以替代地或另外提供各種位置和流動(dòng)路徑。
[0048]參照?qǐng)D5，在一個(gè)公開的非限制性實(shí)施例中，增材制造換熱器64通常包括芯部90、框架92、安裝布置94、入口整流罩96和出口整流罩98。應(yīng)當(dāng)理解，雖然分開限定特定部件和/或組件，諸如芯部90、框架92、安裝布置94、入口整流罩96和出口整流罩98，但它們各自或其中任何一個(gè)可以在本文稱為增材制造換熱器64內(nèi)以其他方式組合或分離。
[0049]芯部90、框架92、安裝布置94、入口整流罩96和出口整流罩98可利用增材制造工藝單獨(dú)或共同制造，所述增材制造工藝包括但不限于激光固化快速成型(SLA)、直接選擇性激光燒結(jié)(DSLS)、電子束燒結(jié)(EBS)、電子束熔融(EBM)、激光工程化凈成形(LENS)、激光凈形狀制造(LNSM)、直接金屬沉積(DMD)和激光粉末層熔化(LPBF)。
[0050]增材制造工藝使霧化合金和/或陶瓷粉末材料層依次堆積，其包括但不限于625合金、718合金、230合金、不銹鋼、工具鋼、鈷鉻、鈦、鎳、鋁和霧化粉末材料形式的其他材料。合金諸如625、718和230對(duì)在高溫環(huán)境諸如例如通常由航空航天和其他燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件遇到的環(huán)境中工作的零部件可具有特定有益效果。
[0051]增材制造工藝有利于制造相對(duì)復(fù)雜的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)，以最小化組裝細(xì)節(jié)和多部件構(gòu)造。增材制造工藝使用三維信息例如三維計(jì)算機(jī)模型制作部件或使部件“生長(zhǎng)”。三維信息轉(zhuǎn)換為多個(gè)片，每個(gè)片限定用于預(yù)定高度的片的部件的截面。增材制造部件140然后逐片或逐層“生長(zhǎng)”直到完成。每層具有約0.0005英寸至0.001英寸(0.0127mm至0.0254mm)的示例尺寸。雖然公開了特定的增材制造工藝，但制造領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可替代地使用利用逐層構(gòu)造或增材制作的任何其他合適的快速制造方法。
[0052]熱疲勞通常是限制換熱器壽命的主要方面。增材制造換熱器64的低循環(huán)疲勞可因單一材料制造方法諸如增材制造而容易地增加。即，與基于典型波紋和釬焊組裝技術(shù)需要不同材料的常規(guī)制造技術(shù)相比較，增材制造允許芯部90、框架92、安裝布置94、入口整流罩96和出口整流罩98由相同材料類型制造。容易獲得的優(yōu)化技術(shù)可被開發(fā)，以指定基于熱傳遞需求提供減少的熱疲勞的表面特征和幾何結(jié)構(gòu)。經(jīng)由增材制造的單一材料構(gòu)造提供單個(gè)熱膨脹系數(shù)的有益效果，同時(shí)管理熱傳遞和結(jié)構(gòu)表面的熱慣性。
[0053]繼續(xù)參照?qǐng)D5，芯部90定位在框架92內(nèi)并且由安裝布置94安裝在管道100內(nèi)，以使芯部90位于入口整流罩96和出口整流罩98之間。如本文所限定，芯部90可被認(rèn)為是板-翅片、殼體-管或其他空氣-空氣或空氣-流體通道內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)，而框架92是支撐這些內(nèi)部通道結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)。安裝布置94可以由框架92形成或至少部分地由框架92形成，以相對(duì)于管道100、入口整流罩96和/或出口整流罩98支撐增材制造換熱器64。應(yīng)當(dāng)理解，管道100可以至少部分地由入口整流罩96和/或出口整流罩98形成，或者與入口整流罩96和/或出口整流罩98分開。
[0054]經(jīng)由增材制造來制造芯部90和/或框架92有利于芯部90的幾何結(jié)構(gòu)以及芯部90內(nèi)的幾何結(jié)構(gòu)的連續(xù)變化(圖6和圖7中最佳所見)?？蚣?2和芯部90的外部幾何結(jié)構(gòu)102由此相對(duì)于針對(duì)管道100提供的形狀和封裝空間以及穿過該管道100連通的氣流容易地限定。例如，芯部90的正面104、背面106、上表面108和下表面110不需要是平面的(圖6和圖7中最佳所見)，其為與恒定面積“折疊”流動(dòng)通道形成直線的常規(guī)“磚”狀換熱器的典型特征，但可相對(duì)于穿過入口整流罩96、出口整流罩98和/或管道100的氣流的非均勻流動(dòng)分布成波狀外形。還應(yīng)當(dāng)理解，入口整流罩96、出口整流罩98、芯部90和管道100也可以是弧形的，以符合風(fēng)扇機(jī)艙68和/或核心機(jī)艙70的空氣動(dòng)力學(xué)線的外形。
[0055]芯部90的波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)102 (圖6)可以經(jīng)由計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)確定，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)可以例如用于設(shè)定局部表面積和流動(dòng)面積的比率，以控制芯部90的每單位長(zhǎng)度的壓降。波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)102也可被限定成使得芯部90大體垂直于將在整個(gè)正面104和背面106上進(jìn)入和離開芯部90的氣流。例如，正面104和背面106可以經(jīng)設(shè)定外形為非平面的，以匹配入口整流罩96和管道100中的擴(kuò)散區(qū)域112以及管道100和出口整流罩98中的收縮區(qū)域114。此類波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)102有利于流動(dòng)壓力的均衡化，以最小化壓力損耗。在一個(gè)示例中，與等同熱容量的“磚”狀換熱器相比較，波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)102使增材制造芯部90的體積減少約15-20%。
[0056]繼續(xù)參照?qǐng)D5，增材制造芯部90和/或框架92可替代地或另外延伸到入口整流罩96中的擴(kuò)散區(qū)域112以及出口整流罩98中的收縮區(qū)域114中，以最小化流動(dòng)分配不當(dāng)，即換熱器的流方向曲率可增材制造以針對(duì)低流動(dòng)損耗優(yōu)化。為了進(jìn)一步最小化流動(dòng)分配不當(dāng)，多個(gè)增材制造內(nèi)部分流器116、118可以定位在相應(yīng)的擴(kuò)散區(qū)域112和/或收縮區(qū)域114內(nèi)。增材制造的內(nèi)部分流器116、118被容易地成形用于最小化流動(dòng)分配并且有利于穿過芯部90的流動(dòng)。
[0057]為了符合芯部90的波狀外形的外部幾何結(jié)構(gòu)102，芯部90的內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)120 (圖7)也是波狀外形的，以設(shè)定局部表面積對(duì)流動(dòng)面積的比率，從而控制通過芯部90的每單位長(zhǎng)度的壓降。單獨(dú)內(nèi)部通道、翅片密度、厚度和類型可以貫穿由經(jīng)由芯部90的增材制造的芯部90限定的流動(dòng)路徑122變化，以使穿過芯部90的流動(dòng)