[发明专利]用于设置燃气涡轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法

说明书

背景技术

本公开涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及用于设置燃气涡轮发动机的风扇驱动齿轮系统的齿轮比的方法。

燃气涡轮发动机可包括风扇部分、压缩机部分、燃烧器部分和涡轮机部分。进入压缩机部分的空气被压缩并被传递到燃烧器部分内，在那里空气与燃料混合并被点燃以产生高速废气气体流。高速废气气体流膨胀通过涡轮机部分以驱动压缩机和风扇部分。除了别的变化以外，压缩机部分可包括低压和高压压缩机，并且涡轮机部分可包括低压和高压涡轮机。

通常，高压涡轮机通过外轴杆驱动高压压缩机以形成高轴，并且低压涡轮机通过内轴杆驱动低压压缩机以形成低轴。风扇部分也可由内轴杆驱动。直接驱动燃气涡轮发动机可包括由低轴驱动的风扇部分，使得低压压缩机、低压涡轮机、和风扇部分沿共同的方向以共同的速度旋转。

减速设备，其可以是风扇驱动齿轮系统或其它的机构，可被用于驱动风扇部分，使得风扇部分可以不同于涡轮机部分的速度旋转。这允许发动机的推进效率的整体增加。在这种发动机架构中，由涡轮机部分中之一驱动的轴杆提供了到减速设备的输入，该减速设备以减小的速度驱动风扇部分，使得涡轮机部分和风扇部分可以更接近最优速度的速度旋转。

尽管利用了变速机构的燃气涡轮发动机通常被认为是能够相对于传统的发动机改善推进效率，但是燃气涡轮发动机制造商继续寻求对发动机性能的进一步改善，这包括对热效率、传输效率和推进效率的改善。

发明内容

根据本公开的一个示例性方面的燃气涡轮发动机，除了别的以外，包括风扇部分，该风扇部分包括可绕着轴线旋转的风扇和与该风扇连通的减速设备。减速设备包括带有至少为2.5的行星齿轮比的行星风扇驱动齿轮系统。风扇的风扇叶片尖端速度小于1400fps。

在前述的燃气涡轮发动机的另一非限定性实施例中，齿轮比小于或等于5.0。

在前述燃气涡轮发动机的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1.7。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1.48。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，函道比大于约6.0。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，函道比在约11.0和约22.0之间。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，行星系统包括太阳齿轮、多个行星齿轮、齿圈、和齿轮架。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，多个行星齿轮中的每一个都包括至少一个轴承。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，齿圈被固定而不能旋转。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，低压涡轮机被机械地附接到太阳齿轮。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，风扇部分被机械地附接到齿轮架。

在前述燃气涡轮发动机中任一项的另一非限定性实施例中，减速设备的输入端可沿第一方向旋转，而减速设备的输出端可沿同样的第一方向旋转。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，低压涡轮机部分与减速设备连通。低压涡轮机部分包括至少三个级且不多于四个级。

在前述燃气涡轮发动机中任一个的另一非限定性实施例中，风扇的风扇叶片尖端速度大于1000fps。

根据本公开的另一示例性方面的改善燃气涡轮发动机的性能的方法，包括，除了别的以外，确定风扇部分的至少一个风扇叶片的风扇尖端速度边界条件以及确定低压涡轮机的转子的转子边界条件。应力水平约束被用在低压涡轮机的转子和至少一个风扇叶片中，以确定风扇部分和低压涡轮机的旋转速度是否将满足期望数量的运行循环。函道比大于约6.0。

在前述方法的另一非限定性实施例中，减速设备连接风扇部分和低压涡轮机并且包括至少为约2.5且不多于约5.0的行星齿轮比。

在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1.7。

在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，风扇压力比低于1.48。

在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，函道比大于约11。

在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，所述至少一个风扇叶片的风扇叶片尖端速度小于1400fps。

在前述方法中任一个的另一非限定性实施例中，如果在转子或至少一个风扇叶片中的应力水平过高而不能满足期望数量的运行循环，那么齿轮减速设备的齿轮比就被降低并且增加低压涡轮机的级数。