用于設(shè)置燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)的齒輪比的方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及用于設(shè)置燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)的齒輪比的方法。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，除了別的以外，包括風(fēng)扇部分，該風(fēng)扇部分包括可繞著軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇和與該風(fēng)扇連通的減速設(shè)備。減速設(shè)備包括帶有至少為2.5的行星齒輪比的行星風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)。風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速度小于1400fps。
【專利說明】用于設(shè)置燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)的齒輪比的方法
【背景技術(shù)】
[0001]本公開涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及用于設(shè)置燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)的齒輪比的方法。
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括風(fēng)扇部分、壓縮機(jī)部分、燃燒器部分和渦輪機(jī)部分。進(jìn)入壓縮機(jī)部分的空氣被壓縮并被傳遞到燃燒器部分內(nèi)，在那里空氣與燃料混合并被點(diǎn)燃以產(chǎn)生高速廢氣氣體流。高速廢氣氣體流膨脹通過渦輪機(jī)部分以驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和風(fēng)扇部分。除了別的變化以外，壓縮機(jī)部分可包括低壓和高壓壓縮機(jī)，并且渦輪機(jī)部分可包括低壓和高壓渦輪機(jī)。
[0003]通常，高壓渦輪機(jī)通過外軸桿驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)以形成高軸，并且低壓渦輪機(jī)通過內(nèi)軸桿驅(qū)動(dòng)低壓壓縮機(jī)以形成低軸。風(fēng)扇部分也可由內(nèi)軸桿驅(qū)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)可包括由低軸驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇部分，使得低壓壓縮機(jī)、低壓渦輪機(jī)、和風(fēng)扇部分沿共同的方向以共同的速度旋轉(zhuǎn)。
[0004]減速設(shè)備，其可以是風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)或其它的機(jī)構(gòu)，可被用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇部分，使得風(fēng)扇部分可以不同于渦輪機(jī)部分的速度旋轉(zhuǎn)。這允許發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率的整體增加。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)架構(gòu)中，由渦輪機(jī)部分中之一驅(qū)動(dòng)的軸桿提供了到減速設(shè)備的輸入，該減速設(shè)備以減小的速度驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇部分，使得渦輪機(jī)部分和風(fēng)扇部分可以更接近最優(yōu)速度的速度旋轉(zhuǎn)。
[0005]盡管利用了變速機(jī)構(gòu)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常被認(rèn)為是能夠相對(duì)于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)改善推進(jìn)效率，但是燃?xì)鉂欇啺l(fā)動(dòng)機(jī)制造商繼續(xù)尋求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步改善，這包括對(duì)熱效率、傳輸效率和推進(jìn)效率的改善。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性方面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，除了別的以外，包括風(fēng)扇部分，該風(fēng)扇部分包括可繞著軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇和與該風(fēng)扇連通的減速設(shè)備。減速設(shè)備包括帶有至少為2.5的行星齒輪比的行星風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)。風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速度小于1400fps。
[0007]在前述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一非限定性實(shí)施例中，齒輪比小于或等于5.0。
[0008]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比低于1.7。
[0009]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比低于1.48。
[0010]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，函道比大于約6.0。
[0011]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，函道比在約11.0和約22.0之間。
[0012]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，行星系統(tǒng)包括太陽齒輪、多個(gè)行星齒輪、齒圈、和齒輪架。
[0013]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，多個(gè)行星齒輪中的每一個(gè)都包括至少一個(gè)軸承。
[0014]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，齒圈被固定而不能旋轉(zhuǎn)。
[0015]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)被機(jī)械地附接到太陽齒輪。
[0016]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇部分被機(jī)械地附接到齒輪架。
[0017]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一項(xiàng)的另一非限定性實(shí)施例中，減速設(shè)備的輸入端可沿第一方向旋轉(zhuǎn)，而減速設(shè)備的輸出端可沿同樣的第一方向旋轉(zhuǎn)。
[0018]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)部分與減速設(shè)備連通。低壓渦輪機(jī)部分包括至少三個(gè)級(jí)且不多于四個(gè)級(jí)。
[0019]在前述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速度大于lOOOfps。
[0020]根據(jù)本公開的另一示例性方面的改善燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的方法，包括，除了別的以外，確定風(fēng)扇部分的至少一個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇尖端速度邊界條件以及確定低壓渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子邊界條件。應(yīng)力水平約束被用在低壓渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中，以確定風(fēng)扇部分和低壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是否將滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)。函道比大于約6.0。
[0021]在前述方法的另一非限定性實(shí)施例中，減速設(shè)備連接風(fēng)扇部分和低壓渦輪機(jī)并且包括至少為約2.5且不多于約5.0的行星齒輪比。
[0022]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比低于1.7。
[0023]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比低于1.48。
[0024]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，函道比大于約11。
[0025]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，所述至少一個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇葉片尖端速度小于1400fps。
[0026]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，如果在轉(zhuǎn)子或至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中的應(yīng)力水平過高而不能滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)，那么齒輪減速設(shè)備的齒輪比就被降低并且增加低壓渦輪機(jī)的級(jí)數(shù)。
[0027]在前述方法中任一個(gè)的另一非限定性實(shí)施例中，如果在轉(zhuǎn)子或至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中的應(yīng)力水平過高而不能滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)，那么齒輪減速設(shè)備的齒輪比就被降低并且增加低壓渦輪機(jī)的環(huán)形面積。
[0028]本公開的各種特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面具體描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解。所述具體描述的附圖可被簡要地描述如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意橫截面視圖。
[0030]圖2說明了可被包含在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的低速軸的一種構(gòu)造的示意圖。
[0031]圖3說明了可被包含在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]圖1示意性地圖示了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20為兩軸渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其通常包括風(fēng)扇部分22、壓縮機(jī)部分24、燃燒器部分26和渦輪機(jī)部分28。其它的發(fā)動(dòng)機(jī)除了其它系統(tǒng)或特征外還可包括增強(qiáng)器部分(未示出)。風(fēng)扇部分22沿著旁通流動(dòng)路徑B驅(qū)動(dòng)空氣，同時(shí)壓縮機(jī)部分24沿著核心流動(dòng)路徑C驅(qū)動(dòng)空氣以實(shí)現(xiàn)壓縮并傳送到燃燒器部分26內(nèi)。在燃燒器部分26內(nèi)產(chǎn)生的熱燃燒氣體被膨脹通過渦輪機(jī)部分28。盡管在所公開的非限定實(shí)施例中被示出為兩軸渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)該理解的是，本文中描述的概念不限于兩軸渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，并且這些教導(dǎo)可延伸到其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括但不限于，三軸發(fā)動(dòng)機(jī)架構(gòu)。
[0033]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20通常包括低速軸30和高速軸32，它們被安裝成繞著發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱軸線A旋轉(zhuǎn)。低速軸30和高速軸32可通過若干軸承系統(tǒng)31相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)靜止結(jié)構(gòu)33被安裝。應(yīng)該理解的是，替換地或附加地可提供其它的軸承系統(tǒng)31，并且軸承系統(tǒng)31的定位可在適合應(yīng)用時(shí)而變化。
[0034]低速軸30通常包括內(nèi)軸桿34，其將風(fēng)扇36、低壓壓縮機(jī)38和低壓渦輪機(jī)39互連。內(nèi)軸桿34可通過變速機(jī)構(gòu)被連接到風(fēng)扇36，該變速機(jī)構(gòu)在示例性低速軸30中被示出為齒輪傳動(dòng)架構(gòu)45，例如風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50 (見圖2和3)。變速機(jī)構(gòu)以比低速軸30更低的速度驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇36。高速軸32包括外軸桿35，其將高壓壓縮機(jī)37和高壓渦輪機(jī)40互連。在這個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)軸桿34和外軸桿35在各種不同的軸向位置處由定位在發(fā)動(dòng)機(jī)靜止結(jié)構(gòu)33中的軸承系統(tǒng)31支撐。
[0035]燃燒器42在示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20被布置在高壓壓縮機(jī)37和高壓渦輪機(jī)40之間。中間渦輪機(jī)框架44可被大致布置在高壓渦輪機(jī)40和低壓渦輪機(jī)39之間。中間渦輪機(jī)框架44可支撐渦輪機(jī)部分28的一個(gè)或多個(gè)軸承系統(tǒng)31。中間渦輪機(jī)框架44可包括一個(gè)或多個(gè)在核心流動(dòng)路徑C內(nèi)延伸的翼型46。應(yīng)該意識(shí)到，風(fēng)扇部分22、壓縮機(jī)部分24、燃燒器部分26、渦輪機(jī)部分28和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的位置中的每一個(gè)都可被改變。例如，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50可被定位在燃燒器部分26的后面或者設(shè)置是在渦輪機(jī)部分28的后面，并且風(fēng)扇部分22可被定位在風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的位置的前面或后面。
[0036]內(nèi)軸桿34和外軸桿35是同心的并且通過軸承系統(tǒng)31繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心縱向軸線A旋轉(zhuǎn)，其與它們的縱向軸線共線。核心空氣流先被低壓壓縮機(jī)38壓縮接著被高壓壓縮機(jī)37壓縮，與燃料混合后在燃燒器42內(nèi)燃燒，接著膨脹通過高壓渦輪機(jī)40和低壓渦輪機(jī)39。高壓渦輪機(jī)40和低壓渦輪機(jī)39響應(yīng)于該膨脹旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的高速軸32和低速軸30。
[0037]在非限定性實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20是高旁通齒輪傳動(dòng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一示例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20函道比大于約六(6:1)。齒輪傳動(dòng)架構(gòu)45可包括周轉(zhuǎn)齒輪系，例如行星齒輪系統(tǒng)、星形齒輪系統(tǒng)、或其它齒輪系統(tǒng)。齒輪傳動(dòng)架構(gòu)45能使低速軸30以更高的速度運(yùn)行，這能增加低壓壓縮機(jī)38和低壓渦輪機(jī)39的運(yùn)行效率，并且在更少數(shù)量的級(jí)中產(chǎn)生增加的壓力。
[0038]低壓渦輪機(jī)39的壓力比可以是在低壓渦輪機(jī)39的進(jìn)口之前測得的壓力與在低壓渦輪機(jī)39的出口處并在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的廢氣噴嘴之前的壓力的比。在一個(gè)非限定性實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的函道比大于約十(10: I )，風(fēng)扇直徑顯著大于低壓壓縮機(jī)38的直徑，并且低壓渦輪機(jī)39具有大于約五(5:1)的壓力比。在另一非限定性實(shí)施例中，函道比大于11且小于22,或者大于13且小于20。不過,應(yīng)該理解,上面的參數(shù)對(duì)齒輪傳動(dòng)架構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)或使用變速機(jī)構(gòu)的其它發(fā)動(dòng)機(jī)來說只是示例性的，并且本公開可應(yīng)用于其它的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括直接驅(qū)動(dòng)渦輪風(fēng)扇。在一個(gè)非限定性實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)39包括至少一個(gè)級(jí)且不多于八個(gè)級(jí)，或者至少三個(gè)級(jí)且不多于六個(gè)級(jí)。在另一非限定性實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)39包括至少三個(gè)級(jí)且不多于四個(gè)級(jí)。
[0039]在示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的這個(gè)實(shí)施例中，大量的推力是由旁通流動(dòng)路徑B提供的，這是由于高函道比。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的風(fēng)扇部分22被設(shè)計(jì)用于特定的飛行條件——通常在約35000英尺以約0.8馬赫巡航。由于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20處于其最佳燃料消耗，這個(gè)飛行條件也被稱為桶巡航針對(duì)推力的燃料消耗(TSFC)。TSFC是每單位推力的燃料消耗的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
[0040]風(fēng)扇壓力比是在沒有使用風(fēng)扇出口引導(dǎo)定子葉片系統(tǒng)的情況下橫跨風(fēng)扇部分22的葉片的壓力比。根據(jù)示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的一個(gè)非限定性實(shí)施例的低風(fēng)扇壓力比小于1.45。在示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的另一個(gè)非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比小于1.38且大于1.25。在另一個(gè)非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比小于1.48。在另一個(gè)非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比小于1.52。在另一個(gè)非限定性實(shí)施例中，風(fēng)扇壓力比小于1.7。低修正風(fēng)扇尖端速度是實(shí)際風(fēng)扇尖端速度除以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)溫度修正I"賺I 其中T代表以蘭金度為單位的周圍溫度。根據(jù)示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的一個(gè)非限定性實(shí)施例的低修正風(fēng)扇尖端速度小于約1150fps (351m/s)。根據(jù)示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的另一個(gè)非限定性實(shí)施例的低修正風(fēng)扇尖端速度小于約1400fps (427 m/s)。根據(jù)示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的另一個(gè)非限定性實(shí)施例的低修正風(fēng)扇尖端速度大于約IOOOfps (305 m/s)。
[0041]圖2示意性地說明了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的低速軸30。低速軸30包括風(fēng)扇36、低壓壓縮機(jī)38和低壓渦輪機(jī)39。內(nèi)軸桿34將風(fēng)扇36、低壓壓縮機(jī)38和低壓渦輪機(jī)39互連。內(nèi)軸桿34通過風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50被連接到風(fēng)扇36。在這個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50可實(shí)現(xiàn)低壓渦輪機(jī)39和風(fēng)扇36的共同旋轉(zhuǎn)。例如，風(fēng)扇36沿第一方向Dl旋轉(zhuǎn)，并且低壓渦輪機(jī)39也沿與風(fēng)扇36相同的第一方向Dl旋轉(zhuǎn)。
[0042]圖3說明了被包含在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)以能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)扇36和低壓渦輪機(jī)39的共同旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的一個(gè)示例性實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50包括具有太陽齒輪52、圍繞太陽齒輪52設(shè)置的固定的齒圈54、和多個(gè)行星齒輪56的行星齒輪系統(tǒng)，行星齒輪56具有定位在太陽齒輪52和齒圈54之間的軸頸軸承57。齒輪架58承載行星齒輪56中的每一個(gè)并被附接到其上。在這個(gè)實(shí)施例中，固定的齒圈54不旋轉(zhuǎn)并且被連接到燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的固定結(jié)構(gòu)55。
[0043]太陽齒輪52從低壓渦輪機(jī)39接收輸入(見圖2)并且沿第一方向Dl旋轉(zhuǎn)，由此沿著與第一方向Dl相反的第二方向D2轉(zhuǎn)動(dòng)多個(gè)行星齒輪56。多個(gè)行星齒輪56的運(yùn)動(dòng)被傳輸?shù)烬X輪架58，其以第一方向Dl旋轉(zhuǎn)。齒輪架58被連接到風(fēng)扇36以沿第一方向Dl旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇36 (見圖2)。
[0044]風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的行星系統(tǒng)齒輪比通過測量齒圈54的直徑并將該直徑除以太陽齒輪52的直徑并向商加一確定。在一個(gè)實(shí)施例中,風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的行星系統(tǒng)齒輪比是在2.5和5.0之間。當(dāng)行星系統(tǒng)齒輪比低于2.5時(shí)，太陽齒輪52與行星齒輪56相比相對(duì)大得多。這種尺寸差減少了行星齒輪56能夠承載的載荷，這是因?yàn)檩S頸軸承57的尺寸的減小。當(dāng)系統(tǒng)齒輪比高于5.0時(shí)，太陽齒輪52與行星齒輪56相比相對(duì)小得多。這種尺寸差增加了行星齒輪56的軸頸軸承57的尺寸，但是減少了太陽齒輪52能夠承載的載荷，這是因?yàn)槠潺X的尺寸和數(shù)量都減小了。替換地，滾子軸承可被用來替代軸頸軸承57。
[0045]改善燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)20的性能開始于通過確定風(fēng)扇36的至少一個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇尖端速度邊界條件以定義風(fēng)扇葉片的尖端的速度。最大風(fēng)扇直徑是基于從平衡發(fā)動(dòng)機(jī)效率、通過旁通流動(dòng)路徑B的空氣質(zhì)量、和由風(fēng)扇葉片的尺寸引起的發(fā)動(dòng)機(jī)重量的增加得到的預(yù)計(jì)燃料燃燒確定的。
[0046]此后確定低壓渦輪機(jī)39的每一級(jí)的轉(zhuǎn)子的邊界條件以基于低壓渦輪機(jī)39和低壓壓縮機(jī)38的效率定義轉(zhuǎn)子尖端的速度和定義低壓渦輪機(jī)39中的轉(zhuǎn)子尺寸和級(jí)數(shù)。
[0047]利用關(guān)于轉(zhuǎn)子和風(fēng)扇葉片中的應(yīng)力水平的約束來確定風(fēng)扇36和低壓渦輪機(jī)39的旋轉(zhuǎn)速度是否將滿足期望數(shù)量的運(yùn)行壽命循環(huán)。如果在轉(zhuǎn)子或風(fēng)扇葉片內(nèi)的應(yīng)力水平過高，那么風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)50的齒輪比可被降低并且可增加低壓渦輪機(jī)39的級(jí)數(shù)或低壓渦輪機(jī)39的環(huán)形面積。
[0048]盡管不同的非限定性實(shí)施例被示出為具有具體的部件，但是本公開的實(shí)施例不限于這些特定的組合?？梢詫碜苑窍薅▽?shí)施例中任一個(gè)的一些部件或特征與來自其它非限定實(shí)施例中任一個(gè)的特征或部件組合使用。
[0049]應(yīng)當(dāng)理解的是,在所有這些附圖中相同的參見數(shù)字指示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。還應(yīng)該理解的是，盡管在這些示例性實(shí)施例中公開并說明了特定的部件布置，但是其它的布置也可受益于本公開的教導(dǎo)。
[0050]前面的描述應(yīng)該被理解為是說明性的而不是限定性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解某些改進(jìn)也落入本公開的范圍內(nèi)。由于這些原因，應(yīng)當(dāng)研讀下面的權(quán)利要求以確定本公開的真實(shí)的范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括: 風(fēng)扇部分，其包括可繞著軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇； 與風(fēng)扇連通的減速設(shè)備，其中該減速設(shè)備包括帶有至少為2.5的行星齒輪比的行星風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)，其中該風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速度小于HOOfps ;以及 與所述減速設(shè)備連通的低壓渦輪機(jī)部分，其中低壓渦輪機(jī)部分包括三個(gè)或四個(gè)級(jí)和在11.0和約22.0之間的函道比。
2.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述齒輪比小于或等于5.0。
3.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括低于1.7的風(fēng)扇壓力比。
4.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括低于1.48的風(fēng)扇壓力比。
5.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述行星系統(tǒng)包括太陽齒輪、多個(gè)行星齒輪、齒圈和齒輪架。
6.如權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述多個(gè)行星齒輪中的每一個(gè)都包括至少一個(gè)軸承。
7.如權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述齒圈被固定而不能旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中低壓渦輪機(jī)被機(jī)械地附接到太陽齒輪。
9.如權(quán)利要求5所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中風(fēng)扇部分被機(jī)械地附接到齒輪架。
10.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中減速設(shè)備的輸入端可沿第一方向旋轉(zhuǎn)，而減速設(shè)備的輸出端可沿相同的第一方向旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速度大于1000fps0
12.—種改善燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的方法，包括: 確定風(fēng)扇部分的至少一個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇尖端速度邊界條件； 確定低壓渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子邊界條件；以及 在低壓渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子和所述至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中利用應(yīng)力水平約束，以確定風(fēng)扇部分和低壓渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是否將滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)，以及 其中函道比大于約6.0。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中減速設(shè)備連接風(fēng)扇部分和低壓渦輪機(jī)并且包括至少為約2.5且不多于約5.0的行星齒輪比。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中風(fēng)扇壓力比低于1.7。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中風(fēng)扇壓力比低于1.48。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中函道比大于約11。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述至少一個(gè)風(fēng)扇葉片的風(fēng)扇葉片尖端速度小于1400fpso
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中如果在轉(zhuǎn)子或所述至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中的應(yīng)力水平過高而不能滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)，那么齒輪減速設(shè)備的齒輪比就被降低并且增加低壓渦輪機(jī)的級(jí)數(shù)。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中如果在轉(zhuǎn)子或所述至少一個(gè)風(fēng)扇葉片中的應(yīng)力水平過高而不能滿足期望數(shù)量的運(yùn)行循環(huán)，那么齒輪減速設(shè)備的齒輪比就被降低并且增加低壓渦輪機(jī)的環(huán)形面積。
20.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),包括: 風(fēng)扇部分，其包括可繞軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇； 與所述風(fēng)扇連通的減速設(shè)備，其中減速設(shè)備包括帶有至少為2.5的行星齒輪比的行星驅(qū)動(dòng)齒輪系統(tǒng)；以及 在約11.0和約2.0之間的函道比； 其中風(fēng)扇的風(fēng)扇葉片尖端速 度小于1400fps。
【文檔編號(hào)】F16H1/32GK103967651SQ201410044889
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月4日
【發(fā)明者】W.G.謝里登, K.L.哈塞爾 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司