用于齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低噪聲壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低噪聲壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。具體地，一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有風(fēng)扇和渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子。所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。齒輪減速器使得所述風(fēng)扇的速度相對(duì)于來自驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子的輸入速度減小。所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的多列的至少一列中具有數(shù)個(gè)壓縮機(jī)葉片。所述葉片至少在一段時(shí)間內(nèi)以轉(zhuǎn)速工作。所述至少一列中的所述壓縮機(jī)葉片的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)速使得以下公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立：(所述葉片的數(shù)量×所述轉(zhuǎn)速)/60s≥5500Hz；并且所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。還公開了一種設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和一種壓縮機(jī)模塊。
【專利說明】用于齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低噪聲壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子
[0001]本申請(qǐng)是2014年7月31日提交的、名稱為“用于齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的低噪聲壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子”、申請(qǐng)?zhí)枮?01380007480.8的中國專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本申請(qǐng)涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)，其可操作成產(chǎn)生對(duì)人體聽力較不敏感的噪聲。
[0003]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是已知的，并且通常包括輸送空氣進(jìn)入壓縮機(jī)的風(fēng)扇?？諝庠趬嚎s機(jī)內(nèi)被壓縮并且被輸送至下游進(jìn)入燃燒室區(qū)段，在此空氣與燃料混合并被點(diǎn)燃。該燃燒的產(chǎn)物向下游經(jīng)過渦輪轉(zhuǎn)子，從而驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
[0004]通常，存在高壓渦輪轉(zhuǎn)子及低壓渦輪轉(zhuǎn)子。每個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子包括隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的數(shù)列渦輪葉片。翼片散布在渦輪葉片的列之間。
[0005]高壓渦輪轉(zhuǎn)子通常驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且低壓渦輪轉(zhuǎn)子通常驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。每個(gè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子也包括隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的數(shù)個(gè)壓縮機(jī)葉片。在壓縮機(jī)葉片的列之間也散布有翼片。
[0006]低壓渦輪或壓縮機(jī)可能是明顯的噪聲源，因?yàn)樵肼暿怯扇~片列和翼片列之間的流體動(dòng)力相互作用產(chǎn)生的。這些相互作用產(chǎn)生在低壓渦輪轉(zhuǎn)子、低壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的每一個(gè)的葉片通道頻率處的音調(diào)及其泛音。
[0007]噪音通?？赡芴幱趯?duì)人體很敏感的頻率范圍。為緩解這個(gè)問題，在過去，翼片葉片比被控制在特定數(shù)值之上。例如，翼片葉片比可被選定為1.5或者更大，以防止基本的葉片通道音調(diào)傳播至遠(yuǎn)場(chǎng)。這被稱為“截?cái)唷薄?br>
[0008]然而，聲學(xué)上的截?cái)嘣O(shè)計(jì)可能是以增加重量和減小氣動(dòng)效率為代價(jià)的。換另一種說法，通過使設(shè)計(jì)者局限于特定的翼片葉片比，設(shè)計(jì)者可能被限制而無法基于預(yù)期發(fā)動(dòng)機(jī)的其他特性來選擇這樣的比值。
[0009]歷史上，低壓渦輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)區(qū)段和風(fēng)扇區(qū)段。最近，齒輪減速器已被設(shè)置為使得能夠以不同的速度來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和低壓壓縮機(jī)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]在特定的實(shí)施例中，一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括:風(fēng)扇和渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子；齒輪減速器，所述齒輪減速器使得所述風(fēng)扇的速度相對(duì)于來自驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子的輸入速度減?。凰鰤嚎s機(jī)轉(zhuǎn)子在所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的多列的至少一列中具有數(shù)個(gè)壓縮機(jī)葉片，所述葉片至少在一段時(shí)間內(nèi)以轉(zhuǎn)速工作，所述至少一列中的所述壓縮機(jī)葉片的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)速使得以下公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立:(所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz ;并且所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。
[0011]在根據(jù)前述實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
[0012]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
[0013]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片列中的大多數(shù)成立。
[0014]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
[0015]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述齒輪減速器具有大于約2.3的齒輪比。
[0016]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述齒輪減速器具有大于約2.5的齒輪比。
[0017]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述風(fēng)扇輸送空氣進(jìn)入旁通導(dǎo)管，并且一部分空氣進(jìn)入所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，旁通比定義為被輸送至所述旁通導(dǎo)管中的空氣體積比上被輸送至所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中的空氣體積，所述旁通比大于約6。
[0018]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述旁通比大于約10。
[0019]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
[0020]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。
[0021]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述渦輪區(qū)段包括較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子和較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子，并且所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子是所述較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子。
[0022]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是較低壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且所述較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)較高壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0023]在另一個(gè)特定實(shí)施例中，一種設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括如下步驟:包括風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子并且用于通過齒輪減速器驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，以及選擇所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的至少一列中的葉片的數(shù)量和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速使得以下公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立:(所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz ;并且所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。
[0024]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
[0025]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
[0026]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。
[0027]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述渦輪區(qū)段包括較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子和較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子，并且所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子是所述較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子。
[0028]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是較低壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且所述較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)較高壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0029]在另一個(gè)特定實(shí)施例中，一種壓縮機(jī)模塊包括壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子具有包括數(shù)個(gè)葉片的第一葉片列，所述第一葉片列能夠以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使得當(dāng)以轉(zhuǎn)每分為單位來測(cè)量所述轉(zhuǎn)速時(shí):(所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz。
[0030]在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。[0031 ] 在根據(jù)前述任何實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
[0032]本申請(qǐng)的這些及其他特征將從以下說明書和附圖最佳地理解，其后是簡要描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示意性地示出了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20。本文中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20以雙轉(zhuǎn)軸渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的形式公開，其一般包括風(fēng)扇區(qū)段22、壓縮機(jī)區(qū)段24、燃燒室區(qū)段26及渦輪區(qū)段28。替代的發(fā)動(dòng)機(jī)可包括增強(qiáng)器區(qū)段(未示出)或中間轉(zhuǎn)軸，以及其它系統(tǒng)或特征。風(fēng)扇區(qū)段22沿著限定在機(jī)艙15的旁通導(dǎo)管內(nèi)的旁通流道B驅(qū)動(dòng)空氣，而壓縮機(jī)區(qū)段24沿著核心流道C驅(qū)動(dòng)空氣，以便壓縮和輸送至燃燒室區(qū)段26中，然后膨脹經(jīng)過渦輪區(qū)段28。盡管在所公開的非限制性實(shí)施例中以渦扇型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)示出，然而應(yīng)理解成本文描述的概念不限于與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，因?yàn)檫@些教導(dǎo)可應(yīng)用到包括三轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)的其它類型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0035]發(fā)動(dòng)機(jī)20通常包括低速轉(zhuǎn)軸30及高速轉(zhuǎn)軸32，其經(jīng)由軸承系統(tǒng)38安裝成相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)結(jié)構(gòu)36圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A旋轉(zhuǎn)。應(yīng)理解的是，可以替代地或附加地提供各種位置的各種軸承系統(tǒng)38。
[0036]低速轉(zhuǎn)軸30 —般包括與風(fēng)扇42、低壓壓縮機(jī)44及低壓渦輪46相連的內(nèi)軸40。內(nèi)軸40通過齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)48連接到風(fēng)扇42，從而以比低速轉(zhuǎn)軸30更低的速度驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇42。高速轉(zhuǎn)軸32包括與高壓壓縮機(jī)52及高壓渦輪54相連的外軸50。燃燒室56被布置在高壓壓縮機(jī)52和高壓渦輪54之間。發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)結(jié)構(gòu)36的中間渦輪框架57通常被布置在高壓渦輪54和低壓渦輪46之間。中間渦輪框架57還支撐渦輪區(qū)段28中的軸承系統(tǒng)38。內(nèi)軸40及外軸50是同軸的，并且經(jīng)由軸承系統(tǒng)38圍繞與其縱軸線共線的發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A旋轉(zhuǎn)。
[0037]核心氣流由低壓壓縮機(jī)44壓縮而后由高壓壓縮機(jī)52壓縮，在燃燒室56中與燃料混合和燃燒，隨后在高壓渦輪54及低壓渦輪46上膨脹。中間渦輪框架57包括處于核心氣流通道中的翼型59。響應(yīng)于膨脹，渦輪46、54分別旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)低速轉(zhuǎn)軸30及高速轉(zhuǎn)軸32。
[0038]用于轉(zhuǎn)軸、壓縮機(jī)及渦輪的速度或壓力的術(shù)語“低”和“高”當(dāng)然是相對(duì)彼此而言的。也就是說，低速轉(zhuǎn)軸以比高速轉(zhuǎn)軸低的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并且低壓區(qū)段以比高壓區(qū)段低的壓力運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0039]發(fā)動(dòng)機(jī)20的一個(gè)實(shí)例是高旁通的齒輪傳動(dòng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。在進(jìn)一步的實(shí)例中，發(fā)動(dòng)機(jī)20的旁通比大于約六(6)，在一個(gè)示例性實(shí)施例中大于十(10)。齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)48是周轉(zhuǎn)齒輪系，例如行星齒輪系統(tǒng)或者其他齒輪系統(tǒng)，齒輪減速比大于約2.3，低壓渦輪46具有大于約5的壓力比。在一個(gè)公開的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)20的旁通比大于約十(10:1)，風(fēng)扇直徑顯著地大于低壓壓縮機(jī)44的直徑，并且低壓渦輪46具有大于約5:1的壓力比。低壓渦輪46的壓力比是在低壓渦輪46的進(jìn)口之前測(cè)量的壓力相對(duì)于在排氣噴嘴之前的低壓渦輪46的出口處的壓力。齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)48可以是周轉(zhuǎn)齒輪系，例如行星齒輪系統(tǒng)或者其他齒輪系統(tǒng)，齒輪減速比大于約2.5:1。然而，應(yīng)該理解的是上述尺寸僅僅是齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示范，并且本發(fā)明可以應(yīng)用于包括直接驅(qū)動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的其它燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0040]由于高旁通比，旁通流B提供了大量的推力。發(fā)動(dòng)機(jī)20的風(fēng)扇區(qū)段22被設(shè)計(jì)成用于特定的飛行條件一通常在約0.8馬赫和約35000英尺巡航。0.8馬赫和35000英尺的飛行條件并且發(fā)動(dòng)機(jī)處于其最佳燃料消耗(也被稱為“桶式巡航推力特定燃料消耗(TSFC) ”)是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，是所燃燒燃料的鎊質(zhì)量除以在該最小點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生推力的鎊力?！暗惋L(fēng)扇壓力比”是在沒有風(fēng)扇出口導(dǎo)向翼片(FEGV)情況下僅僅風(fēng)扇葉片上的壓力比。根據(jù)一個(gè)非限制性實(shí)施例，本文所公開的低風(fēng)扇壓力比小于約1.45?！暗托拚L(fēng)扇尖端速度”是真實(shí)的風(fēng)扇尖端速度(單位為英尺/秒)除以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫度修正([蘭氏溫標(biāo)T—/518.7] 0.5)。根據(jù)一個(gè)非限制性實(shí)施例，本文所公開的低修正風(fēng)扇尖端速度小于約1150英尺/秒。
[0041 ] 低速轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇之間的齒輪減速器的使用允許低壓壓縮機(jī)速度增加。在過去，低壓渦輪和低壓壓縮機(jī)的速度多少受到風(fēng)扇速度不可過大的限制。最大風(fēng)扇速度位于其外尖端，并且在更大的發(fā)動(dòng)機(jī)中，風(fēng)扇直徑比較小功率發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇直徑大得多。然而，齒輪減速器的使用將設(shè)計(jì)者從由不可具有過高風(fēng)扇速度的要求所導(dǎo)致的低壓渦輪和壓縮機(jī)的速度限制中解放出來。
[0042]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以選擇對(duì)于旋轉(zhuǎn)葉片數(shù)量和低壓渦輪轉(zhuǎn)速的仔細(xì)設(shè)計(jì)以產(chǎn)生對(duì)人體聽力較不敏感的噪聲頻率。這對(duì)低壓壓縮機(jī)44也同樣成立。
[0043]已經(jīng)得到了以下公式:
(葉片數(shù)量χ轉(zhuǎn)速)/60彡5500。
[0044]也即，任何低壓渦輪級(jí)中的旋轉(zhuǎn)葉片數(shù)量乘以低壓渦輪46的轉(zhuǎn)速(以轉(zhuǎn)每分為單位)除以60應(yīng)大于或等于5500。這對(duì)低壓壓縮機(jī)級(jí)也同樣成立。更窄地，數(shù)值應(yīng)在6000之上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，因子60是將轉(zhuǎn)每分轉(zhuǎn)換為赫茲，或轉(zhuǎn)每秒。
[0045]公式中采用的低壓渦輪46及低壓壓縮機(jī)44的工作速度應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于聯(lián)邦適航規(guī)章的部分36中限定的每個(gè)噪聲認(rèn)證點(diǎn)處的發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件。更具體地，轉(zhuǎn)速可被取為聯(lián)邦適航規(guī)章的部分36中所限定的進(jìn)場(chǎng)認(rèn)證點(diǎn)。對(duì)于本申請(qǐng)及其權(quán)利要求而言，術(shù)語“進(jìn)場(chǎng)速度”相當(dāng)于該認(rèn)證點(diǎn)。
[0046]可預(yù)想低壓渦輪46中的所有列可滿足上述公式。然而，本申請(qǐng)也可擴(kuò)展至如下的低壓渦輪，在該低壓渦輪中，低壓渦輪的葉片列中的僅一列滿足上述公式。在其他實(shí)施例中，多列滿足該公式，并且在其他實(shí)施例中，大多數(shù)列滿足該公式。這對(duì)低壓壓縮機(jī)同樣成立，其中，低壓壓縮機(jī)44中的所有列可滿足上述公式。然而，本申請(qǐng)可擴(kuò)展至如下的低壓壓縮機(jī)，在該低壓壓縮機(jī)中，低壓壓縮機(jī)的葉片列中的僅一列滿足上述公式。在其他實(shí)施例中，多列滿足該公式，并且在其他實(shí)施例中，大多數(shù)列滿足該公式。
[0047]這將產(chǎn)生對(duì)人體聽力較不敏感的工作噪聲。
[0048]在實(shí)施例中，公式可能得到大于或等于5500的范圍，并且更高。因此，通過仔細(xì)設(shè)計(jì)葉片數(shù)量并控制低壓渦輪46的工作速度(本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到如何控制該速度)，可以確保低壓渦輪產(chǎn)生的噪聲頻率對(duì)人體影響較小。
[0049]這對(duì)設(shè)計(jì)葉片數(shù)量并控制低壓壓縮機(jī)44的速度同樣成立。同樣，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到如何控制該速度。
[0050]在實(shí)施例中，可能僅有低壓渦輪轉(zhuǎn)子46或低壓壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子44被設(shè)計(jì)成滿足上述公式。另一方面，也可確保低壓渦輪46和低壓壓縮機(jī)44都滿足上述公式。
[0051]本發(fā)明對(duì)額定產(chǎn)生15000鎊或更大推力的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最為適用。在這個(gè)推力范圍內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)通常具有約4000赫茲的頻率范圍。因此，存在上述提到的噪聲冋題。
[0052]低推力發(fā)動(dòng)機(jī)(小于15000鎊)可能在偶爾超過數(shù)值4000甚至接近6000的條件下工作，然而，這并未與齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)結(jié)合，在較高功率發(fā)動(dòng)機(jī)中也是如此，較高功率發(fā)動(dòng)機(jī)具有較大的風(fēng)扇，從而具有對(duì)于低壓渦輪或低壓壓縮機(jī)速度的較大的極限。
[0053]盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到某些修改會(huì)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)?；谠撛颍瑧?yīng)當(dāng)研宄所附權(quán)利要求以確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)獾溳啺l(fā)動(dòng)機(jī)，包括: 風(fēng)扇和渦輪區(qū)段，所述渦輪區(qū)段具有風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子，所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子； 齒輪減速器，所述齒輪減速器使得所述風(fēng)扇的速度相對(duì)于來自驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子的輸入速度減??； 所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子在所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的多列的至少一列中具有數(shù)個(gè)壓縮機(jī)葉片，所述葉片至少在一段時(shí)間內(nèi)以轉(zhuǎn)速工作，所述至少一列中的所述壓縮機(jī)葉片的數(shù)量和所述轉(zhuǎn)速使得以下公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立: (所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz ;并且 所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
3.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
4.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片列中的大多數(shù)成立。
5.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
6.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述齒輪減速器具有大于約2.3的齒輪比。
7.如權(quán)利要求6所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述齒輪減速器具有大于約2.5的齒輪比。
8.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述風(fēng)扇輸送空氣進(jìn)入旁通導(dǎo)管，并且一部分空氣進(jìn)入所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，旁通比定義為被輸送至所述旁通導(dǎo)管中的空氣體積比上被輸送至所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子中的空氣體積，所述旁通比大于約6。
9.如權(quán)利要求8所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述旁通比大于約10。
10.如權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
11.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。
12.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述渦輪區(qū)段包括較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子和較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子，并且所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子是所述較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子。
13.如權(quán)利要求12所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是較低壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且所述較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)較高壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
14.一種設(shè)計(jì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括如下步驟: 包括風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子并且用于通過齒輪減速器驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，以及選擇所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的至少一列中的葉片的數(shù)量和所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速使得以下公式對(duì)于所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的所述至少一列成立: (所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz ;并且 所述轉(zhuǎn)速是以轉(zhuǎn)每分為單位的。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)額定產(chǎn)生約15000鎊或更大的推力。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述渦輪區(qū)段包括較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子和較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子，并且所述風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子是所述較低壓力渦輪轉(zhuǎn)子。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是較低壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，并且所述較高壓力渦輪轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)較高壓力壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。
20.—種壓縮機(jī)模塊，包括: 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，所述壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子具有包括數(shù)個(gè)葉片的第一葉片列，所述第一葉片列能夠以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使得當(dāng)以轉(zhuǎn)每分為單位來測(cè)量所述轉(zhuǎn)速時(shí): (所述葉片的數(shù)量X所述轉(zhuǎn)速)/60s ^ 5500Hz。
21.如權(quán)利要求20所述的壓縮機(jī)模塊，其中，所述轉(zhuǎn)速是進(jìn)場(chǎng)速度。
22.如權(quán)利要求20所述的壓縮機(jī)模塊，其中，所述公式產(chǎn)生大于或者等于約6000Hz的數(shù)值。
【文檔編號(hào)】F04D29/26GK104500439SQ201410439366
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月31日
【發(fā)明者】A. 托波爾 D., L. 莫林 B. 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司