[发明专利]具有齿轮传动架构的燃气涡轮发动机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年1月9日提交的美国申请No. 13/346,100的优先权，该美国申请是2007年7月27日提交的美国申请No. 11/829213的部分继续申请。

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可变几何结构的风扇出口导叶（FEGV）系统以改变其风扇旁通流路径面积的涡轮风扇发动机。

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部段，风扇部段的直径大于核心部段的直径。风扇部段和核心部段绕纵向轴线设置并且被包封在发动机机舱组件之内。燃烧气体穿过核心排气喷嘴从核心部段排出，同时设置在主核心排气路径径向外面的环形风扇旁通流沿着风扇旁通流路径并穿过环形风扇排气喷嘴排出。大部分推力由旁通流产生，而剩余推力从燃烧气体提供。

风扇旁通流路径是适合于起飞和着陆条件以及巡航条件的折中方案。沿着风扇旁通流路径的最小面积确定了空气的最大质量流。在发动机停止条件期间，沿着旁通流路径的不足流面积可能导致明显的流溢出以及相关联的空气阻力（drag）。风扇机舱直径的尺寸典型地设计为将在这些发动机停止条件期间的空气阻力降到最低，这导致风扇机舱直径大于正常巡航条件下所需的直径，正常巡航条件下的空气阻力小于航空器任务的各部分期间的最佳空气阻力。

发明内容

根据本公开的示例性方面的一种燃气涡轮发动机，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压力比；以及齿轮系统，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，所述齿轮系统限定大于或等于大约2.3的齿轮减速比。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括与所述风扇旁通流路径连通的多个风扇出口导叶，所述多个风扇出口导叶可围绕旋转轴线旋转以改变所述风扇旁通流路径。附加地或替代地，所述多个风扇出口导叶可以是同时可旋转的。附加地或替代地，所述多个风扇出口导叶可以安装在中间发动机壳体结构之内。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述多个风扇出口导叶中的每一个可以包括可枢转部分，所述可枢转部分可围绕所述旋转轴线相对于固定部分旋转。附加地或替代地，所述可枢转部分可以包括前缘翼片。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述控制器可以是可操作的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。附加地或替代地，所述控制器可以是可操作的以在巡航飞行条件下减小所述风扇喷嘴出口面积。附加地或替代地，所述控制器可以是可操作的以控制所述风扇喷嘴出口面积，以便降低风扇不稳定性。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式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。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述齿轮系统可以限定大于或等于大约2.5的齿轮减速比。附加地或替代地，所述齿轮系统可以限定大约或等于2.5的齿轮减速比。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式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大于大约五（5）的压力比。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式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大于五（5）的压力比。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述旁通流可以将旁通比限定为大于大约六（6）。附加地或替代地，所述旁通流可以将旁通比限定为大于大约十（10）。附加地或替代地，所述旁通流可以将旁通比限定为大于十（10）。

在任一前述燃气涡轮发动机实施方式的进一步的非限制实施方式中，所述发动机可以进一步包括与所述风扇旁通流路径连通的多个风扇出口导叶，所述多个风扇出口导叶可围绕旋转轴线旋转以改变所述风扇旁通流路径。

附图说明

对于本领域技术人员来讲，本发明的各种特征和优点从当前优选实施方式的随后的详细描述将变得明显。伴随该详细描述的附图能够简要地描述如下：