[发明专利]经由气动或液压马达的发动机转动马达

说明书

本发明涉及经由气动或液压马达的发动机转动马达。在喷气发动机运转时储存加压流体。在发动机关闭后，流体用于驱动使发动机的高压(HP)转子旋转的气动或液压转动马达。旋转促进了跨越HP转子的均匀热分布，并且因此防止了HP转子的弯曲。

技术领域

本公开涉及用于使燃气涡轮发动机中的转子旋转的系统。

背景技术

图1A示出包括风扇100、低压(LP)压缩机102、风扇箱104、发动机外壳106、高压(HP)压缩机108、HP涡轮110、LP涡轮112以及连接LP压缩机102和LP涡轮112的LP轴114的飞行器发动机。在地面上发动机关闭后，发动机核心中的残余热空气116上升118并且被发动机外壳106捕获。随着热空气上升118，HP压缩机(发动机的转子)108的转子轴122的上部120变得比转子轴122的下部124更热，并且引起发动机转子轴122的不均匀冷却和热变形(即，转子弯曲/弓弯(bowing)B，其中转子轴122的上部120变得比下部124更长)。当发动机重新启动(例如，在燃烧室126中燃料点火之前)，即使很小部分的转子轴122弯曲也能够引起HP压缩机(发动机的转子)108与发动机的外壳106相摩擦。摩擦引起振动(表现为飞行器座舱中令人不安的噪音)或甚至对飞行器的损坏(例如，发动机损坏、对发动机箱衬里的损坏，或对其它附件的损坏)。图1B示出在飞行器130上，发动机132被容置在短舱134中。短舱134还可捕获引起温度梯度T的上升118的热空气116。图1A中还示出进入发动机132的空气流136。

减轻这些问题的一种方法是构造具有较宽的冷构造间隙(“打开”间隙)的发动机，使得压缩机转子轴122能够弯曲而不引起叶片在发动机外壳106上摩擦。然而，更先进的发动机设计优选发动机外壳与压缩机转子之间的较小“间隙”(更紧密的“冷构造间隙”)以减少空气泄漏并且改善推力燃料消耗率比(TSFC)。因此，减少燃料消耗的首要需要使较宽的冷构造间隙不太理想。事实上，随着越来越紧密的冷构造间隙被实施，由发动机摩擦引起的问题将变得更加严峻。

可以想象，发动机架构会增加转子加强或承载布置以减少物理上可能的转子轴弯曲的量。然而，这些架构改变将增加发动机的重量和制造成本。

减轻转子轴弯曲的其它方法包括使轴旋转，(1)使得轴均匀地冷却，返回到热平衡并且变直，和/或(2)使得离心力将弯曲变直。通过以下方式实现轴旋转：(1)在启动发动机后(但在以高RPM运转发动机之前)以相对较低的每分钟转数(RPM)马达驱动发动机，和/或(2)当发动机关闭时使用发动机转动马达(ETM)来转动转子轴。然而，用于向ETM或发动机提供动力以便使弯曲变直的传统方法会有问题。一些较小型飞行器(诸如波音737飞行器)飞入设施电力不可用于向ETM或发动机供以动力的偏远机场。此外，飞行器上的辅助动力单元(APU)动力并非始终可用于向发动机或ETM供以动力，这是因为一些机场由于排放和噪音顾虑而限制在闸口处使用APU，并且飞行器在闸口之间被拖曳时没有被供以动力。另外，飞行器可利用非功能性APU操作，或者向ETM或发动机供以动力可引起不期望的APU磨损(延长的马达驱动延长了APU暴露于主发动机启动(MES)模式，从而减少APU寿命)。最后，由于与发动机环境(极热、极冷和高振动)相关联的高故障率和易燃性顾虑，所以使用锂离子和镍镉电池用于向ETM供以动力是有问题的。而且，在起飞前不久使轴旋转引起起飞延误，特别是如果减少的发动机间隙需要低速转动转子。这些延误不仅给旅客带来不便，而且还增加了与增加的等待时间和停放费相关联的成本。

那么需要一种简化地面物流的用于减轻转子轴弯曲的更有效的方法。本公开满足了这种需要。

发明内容

本公开描述了一种飞行器发动机组件，其包括转子和用于使用气动或液压系统使转子旋转以使得旋转减少或防止在将转子轴暴露于温度/热梯度的环境中转子轴的热弯曲的装置。