[发明专利]控制包括筒形连杆的燃气涡轮发动机的变几何设备的系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机(尤其是喷气发动机)的变几何设备控制一般领域。本发明特别涉及构成燃气涡轮发动机各个本体组成部分的几种设备控制优化。

背景技术

术语“变几何设备(variable geometry equipment item)”在此处应理解为与控制构件相连的设备，以及该设备的尺寸、形状、位置和/或转速都可根据探测到的事件或确定的参数进行修改，以便对发动机的工作产生作用。变几何设备的示例包括压缩机排气阀(带可变开口)、带可变设定角度的固定式压缩机叶片、顶部间隙可变的涡轮叶片、可变流量燃油泵，等等。

术语“本体”系指燃气涡轮发动机的组件，作为主要构件，包括装配在同一根轴上的压缩机和涡轮。它可以是多本体的。双本体发动机(dual-body engine)包括所谓的高压本体和所谓的低压本体。每个本体包括压缩机和涡轮，其叶片都是围绕所安装的轴的轴线被带动旋转。

一般来讲，燃气涡轮发动机的各个本体被设计成可以彼此独立地工作。即使连接在一起或在某些运转速度时相互关联，其旋转速度也是独立的。

为了控制构成各个不同本体组成部分的变几何设备，这些截然不同的设备都提供有截然不同的控制系统：两个控制电路、两个传动装置、两个动力源等等。结果就是，这种设备的控制系统的重量、成本和体积都较高。申请人在其欧洲专利申请(申请号EP 1 724 474)介绍了这样一种布局。

例如，低压本体的压缩机可以包括一个或多个排气阀(通常缩写为VBV，表示“可变放气阀门”)，而高压本体的压缩机可包括一个或多个可变角度定子叶片级(通常缩写为VSV，表示“变距定子叶片”)。为了减小这些设备及其控制构件的重量，可以设想不安装任何可变放气阀门。尽管采用这种方法所取得的节约量很大(与其相关的传动装置、伺服阀、导管、线束等都省略不用)，但弊端也很大，尤其是在空转时，如果水或冰雹进入到发动机时，会导致发动机熄火风险增加。

通用电气公司的专利申请FR 2 445 439介绍了控制低压级排气阀和高压级可变角度定子级的专用装置，但是，这种装置主要是按照顺序来控制两个设备，在涡轮发动机正常工作(也就是说，大于空转速度)时只有定子叶片被驱动。

发明内容

本发明旨在提出一种燃气涡轮发动机，其带有属于发动机不同本体的变几何设备，这些设备的控制系统得到优化。

为此，本发明涉及一种可控制燃气涡轮发动机的至少两个变几何设备的系统，该发动机包括至少一个以第一速度运转的第一本体和以第二速度运转的第二本体，第一设备是第一本体压缩机的可变角度定子叶片，该第一本体在空转时的闭合位置和高速时的打开位置之间移动，第二设备是第二本体压缩机的至少一个排气阀，该第二本体在空转时的打开位置和高速时的闭合位置之间移动，其特征在于，其包括可驱动两个设备的传动装置。

控制系统通过使用一个传动装置来控制几个(至少两个)变几何设备，减少了发动机的部件数量，从而实现本发明的目的。至少很大程度上减小了第二控制系统的重量、体积和成本，因为第一和第二本体的设备是通过同一个传动装置来驱动的。

根据一个实施例，控制系统能够使用一个传动装置来控制两个以上变几何设备。

根据一个实施例，第一本体以旋转速度被驱动，传动装置由第一本体的旋转速度来控制。

这样，第二本体的设备就通过传动装置由第一本体的旋转速度来控制。

根据具体实施例，第一本体是高压本体，第二本体为低压本体。

特别是，燃气涡轮发动机包括低压压缩机和高压压缩机，低压压缩机的变几何设备由高压压缩机的旋转速度控制。

根据一个实施例，在带有高压本体和低压本体的燃气涡轮发动机的情况下，高压本体的变几何设备位于低压本体附近(例如，靠近高压本体的上游侧)。

根据这种情况下的一个具体实施例，燃气涡轮发动机为双体发动机，带有高压本体和低压本体。在这种情况下，优选地，可变角度定子叶片级构成了高压本体的组成部分，第一设备由构成低压本体组成部分的控制系统控制。

根据这种情况下的一个具体实施例，叶片级包括多个叶片，每个叶片安装成可在涡轮发动机壳体上枢转，以及围绕壳体的控制环经由杆连接到该级的每个叶片上，传动装置能够通过安装在壳体上的传动构件来带动该级的控制环转动。

根据一个实施例，变几何设备是涡轮发动机的排气阀。该设备可以包括一个阀或多个排气阀。例如，位于低压压缩机下游的VBV型排气阀。

在这个具体情况下，本发明具有如下优点：