[发明专利]降低燃气涡轮发动机的风扇不稳定性的装置及方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月30日提交的美国申请No. 13/340,787的优先权，该美国申请是2011年12月8日提交的美国申请No. 13/314,365的部分继续申请。

发明背景。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及具有风扇可变面积喷嘴（VAFN）的涡轮风扇发动机，该喷嘴轴向地移动以改变其旁通流路径面积。

背景技术

常规的燃气涡轮发动机通常包括风扇部段和核心发动机，风扇部段的直径大于核心发动机的直径。风扇部段和核心发动机绕纵向轴线设置并且被包封在发动机机舱组件之内。

燃烧气体从核心发动机穿过核心排气喷嘴排出，同时设置在主空气流路径径向外面的环形风扇流穿过环形风扇排气喷嘴排出，该环形风扇排气喷嘴被限定在风扇机舱和核心机舱之间。穿过风扇排气喷嘴排出的加压风扇空气产生推力的大部分，而穿过核心排气喷嘴排出的燃烧气体提供剩余推力。

常规的燃气涡轮发动机的风扇喷嘴具有固定的几何结构。固定几何结构的风扇喷嘴是适合于起飞和着陆条件以及巡航条件的折中方案。一些燃气涡轮发动机已经实施了风扇可变面积喷嘴。风扇可变面积喷嘴在巡航条件期间提供较小的风扇出口喷嘴直径，并且在起飞和着陆条件期间提供较大的风扇出口喷嘴直径。现有的风扇可变面积喷嘴典型地采用相对复杂的机构，其将发动机总体重量增大到可能抵消由此增加的燃料效率的程度。

发明内容

根据本公开的一个示例性方面的一种用于高旁通燃气涡轮发动机的机舱组件，包括：核心机舱，所述核心机舱围绕发动机中心线轴线被限定；风扇机舱，所述风扇机舱至少部分地围绕所述核心机舱被安装，以限定用于风扇旁通空气流的风扇旁通流路径；风扇可变面积喷嘴，所述风扇可变面积喷嘴相对于所述风扇机舱轴向地可移动，以在发动机操作期间改变风扇喷嘴出口面积并且调节所述风扇旁通空气流的风扇压力比；以及控制器，所述控制器可操作以控制所述风扇可变面积喷嘴，以便改变风扇喷嘴出口面积并且调节所述风扇旁通空气流的压力比以降低风扇不稳定性。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述风扇不稳定性可以是风扇颤振。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述控制器可以可操作以在巡航飞行条件下减小所述风扇喷嘴出口面积。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述风扇可变面积喷嘴可以限定所述风扇机舱的后缘。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述机舱组件可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的风扇。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述风扇可以将校正风扇叶尖速度限定为小于大约1150英尺/秒。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述风扇压力比可以小于大约1.45。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述核心发动机可以包括低压涡轮机，所述低压涡轮机限定了大于大约五（5）的压力比。附加地或替代地，所述核心发动机可以包括低压涡轮机，所述低压涡轮机限定了大于五（5）的压力比。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述机舱组件可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的风扇，所述齿轮系统限定了大于或等于大约2.3的齿轮减速比。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述机舱组件可以进一步包括齿轮系统，所述齿轮系统由所述核心机舱之内的核心发动机驱动，以便驱动所述风扇机舱之内的风扇，所述齿轮系统限定了大于或等于大约2.5的齿轮减速比。

在用于高旁通燃气涡轮发动机的实施方式的任一前述机舱组件的进一步的非限制实施方式中，所述风扇旁通空气流可以将旁通比限定为大于大约六（6）。附加地或替代地，所述风扇旁通空气流可以将旁通比限定为大于大约十（10）。附加地或替代地，所述风扇旁通空气流可以将旁通比限定为大于十（10）。