[发明专利]涡轮轴发动机的非润滑架构

说明书

技术领域

本发明涉及燃气涡轮领域，具体涉及用于诸如直升机之类的飞行器的涡轮轴发动机领域。

本发明具体涉及具体用于直升机的涡轮轴发动机，该涡轮轴发动机具有燃气发生器和由燃气发生器产生的燃气气流驱动旋转的自由涡轮。

背景技术

通常来讲，燃气发生器包括至少一个压缩机和涡轮机，压缩机和涡轮机耦接在一起旋转。操作原理如下：进入发动机的新鲜空气由于压缩机的旋转被压缩，之后，被传送到燃烧室中，在燃烧室中，压缩空气与燃料混合。然后，燃烧产生的燃烧过的气体被高速排出。

然后，在燃气发生器的涡轮中发生第一次膨胀，在该膨胀过程中，涡轮吸取驱动压缩机和对于燃气发生器正常工作必要的设备所需的能量。该设备通常位于燃气涡轮的通常包括变速箱的附件箱上。

燃气发生器的涡轮不同燃烧过的气体中吸收任何动能，过量的动能对应于燃气发生器所产生的气流。

从而，燃气发生器将动能传递给自由涡轮，使得在自由涡轮中发生第二次膨胀，自由涡轮将动能转换成机械能，以直接或通过减速器装置驱动接收件，其中，这种接收件可以是直升机的主变速箱(MGB)。

通常，燃气发生器、自由涡轮、附件箱以及有时减速箱均组成了单个被称为涡轮轴发动机的组件的部件，涡轮轴发动机被设计来固定到直升机的底部。

直升机的主变速箱的目的首先是从转子向直升机的整个结构传递升力，其次是通过齿轮减小发动机和转子之间的速度，同时支撑设备的各个零件。主变速箱自身具有润滑系统，该润滑系统包括与发动机中相同的油路部件。

包括在动力减小部分中用于减小自由涡轮和直升机的主变速箱(MGB)之间的速度并合并在发动机中的减速器和附件箱中的齿轮由油路持续地润滑。

这种润滑系统通常包括泵、滤清器总成、管道系统、油箱、压力和温度监控传感器、冷却系统以及排气系统。

可以理解，这种润滑系统非常有约束性。具体来讲，这种润滑系统形成了对于操作人员而言非常麻烦的泄漏源，这需要飞行员确认油料水平。另外，发动机被证明能够在给定时间长度上承受润滑中断。最后，润滑系统非常沉重、昂贵，通常具有污染性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于直升机的涡轮发动机架构，使得可以减小润滑系统的尺寸。

从而，本发明首先提供了一种直升机涡轮发动机，所述直升机包括主变速箱、转子和减速器装置，减速器装置完全容纳在直升机的主变速箱中，而且同时连接至所述转子，所述涡轮发动机包括箱体、具有燃气发生器轴的燃气发生器以及自由涡轮，所述自由涡轮由燃气发生器所产生的气流驱动旋转，所述自由涡轮具有自由涡轮轴，在该涡轮发动机中，当涡轮机发动机固定到直升机的主变速箱中时，自由涡轮轴在轴向上延伸进入直升机的主变速箱，以直接连接到直升机的减速器装置。

从而，可以理解的是，与上述现有技术不同，本发明的涡轮发动机不具有减速器，并优选地不具有附件箱。所述自由涡轮的速度只由容纳在直升机的主变速箱(MGB)中的减速器装置降低。因此，可以理解的是，减速器的齿轮在MGB中由MGB自身的油路润滑，而不是像现有技术那样通常在发动机中润滑。通过本发明，从而可以显著地减少发动机中的润滑。

在现有技术中，自由涡轮轴和燃气发生器轴由滚动轴承导引旋转。这些轴承同样用于吸收这些轴所受到的径向和/或轴向力。在现有技术中，这些轴承同样由润滑系统润滑。

有利地，本发明的涡轮发动机包括至少一个径向上布置在发动机箱体和自由涡轮轴之间的非润滑轴承。例如，可以采用空气轴承。因此，燃气发生器轴的旋转导引不再需要油润滑。

在现有技术中，由齿轮组成的附件箱形成了涡轮发动机的减速器的一部分。附件箱用于驱动燃气发生器正常工作需要的装置，以及还可以驱动直升机所特有的设备，例如空气调节单元或任何其他的附件。再一次，现有技术的附件箱的齿轮由润滑系统润滑。

在本发明中，附件箱有利地合并在MGB中，并机械地连接到燃气发生器。

在一个变型中，齿轮可以由与设备的各个部件相关联的电动机所取代，所述电动机有利地连接至发电机，发电机自身直接连接至燃气发生器轴。可以采用无刷类型的高速发电机。这种发电机使得可以产生对设备的各个部件的电动机进行供电的电能。另外，该电动机不需要油润滑。

在现有技术的涡轮发动机中，自由涡轮轴和燃气发生器轴所受到的轴向力同样由轴承吸收，这些轴承也是由油润滑的。