[发明专利]燃气涡轮发动机

说明书

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮部段，所述涡轮部段包括沿着纵向方向与第二旋转部件相互交叉的第一旋转部件。所述第一旋转部件和所述第二旋转部件均以反向旋转布置联接到减速组件。所述第一旋转部件包括外护罩和沿着径向方向从所述外护罩向内延伸的多个外护罩翼型。连接构件将所述外护罩联接到径向延伸的第一转子。所述第二旋转部件包括内护罩和沿着径向方向从所述内护罩向外延伸的多个内护罩翼型，所述多个内护罩翼型沿着纵向方向与所述多个外护罩翼型交替布置。所述燃气涡轮发动机限定大约.0004至大约.0010英寸每磅推力之间的半径每单位推力，半径每单位推力由所述涡轮部段处的最大半径除以最大推力输出限定。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机架构。更特别地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的减速组件和涡轮部段布置。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括涡轮部段，所述涡轮部段在燃烧部段的下游，可随压缩机部段旋转以旋转和操作燃气涡轮发动机产生动力，例如推进力。一般燃气涡轮发动机设计标准常常包括必须平衡或折衷的冲突标准，包括提高燃料效率、操作效率和/或动力输出，同时维持或减少重量、零件数量和/或包装(即发动机的轴向和/或径向尺寸)。

传统的燃气涡轮发动机通常包括涡轮部段，其限定与中压涡轮机和/或低压涡轮机以串行流动布置的高压涡轮机。另外，传统的燃气涡轮发动机涡轮部段通常包括固定和旋转翼型(例如轮叶和叶片)的连续排或级。固定翼型或轮叶通常用于在穿越旋转翼型或叶片之前引导或以其它方式调节燃烧气体流。固定翼型通常需要从燃气涡轮发动机的其它区域(例如压缩机部段)路由的冷却空气，以减轻来自燃烧气体的损坏。然而，将空气从压缩机部段路由到涡轮部段，由此绕过燃烧部段，通常消除了用于燃烧的能量，并且因此降低了燃气涡轮发动机的效率。

此外，传统的低压涡轮机通常需要多个级来分配能量或功以操作低压涡轮机正在驱动的风扇组件和/或压缩机。然而，多个级促进燃气涡轮发动机的轴向和径向尺寸，由此促进整个发动机和其附接到的飞行器的重量，并且因此不利地影响燃料效率，发动机性能以及发动机和飞行器效率。

已知的解决方案包括在风扇组件和发动机核心之间增加减速齿轮箱，这可以减少操作其附接到的风扇组件和压缩机所必需的涡轮部段的多个级的数量，并且通常可以提供发动机效率的一些净增加和燃料消耗的改善。然而，增加减速齿轮箱为涡轮发动机设计和操作带来新的复杂性和局限性。例如，已知的减速齿轮箱具有从低压涡轮机串行路由通过减速组件以驱动风扇组件的大约100％量的扭矩或动力。在这样的已知布置中，将大约全部量的扭矩或动力从低压涡轮机通过齿轮箱路由到风扇组件需要复杂的齿轮箱设计，增加的齿轮箱重量以用于来自涡轮部段的大致整个载荷的应力和载荷，以及齿轮箱的通常较大直径，由此保持或增加发动机的径向尺寸。

更进一步地，包括减速齿轮箱的已知解决方案使齿轮箱的系统故障成为单点故障，其中来自低压涡轮机的大约100％的扭矩或动力通过齿轮箱引导到达风扇组件。在这样的布置中，齿轮箱操作的损失导致从低压涡轮机正传递到风扇组件的大致所有动力的损失，由此将发动机推力或动力输出减少到仅由发动机核心通过核心流动路径产生的量(例如，大约10％的总推力)。

所以，需要一种发动机，其可以包含减速齿轮箱，同时减少或消除齿轮箱放置和间接驱动燃气涡轮发动机组件的不利影响，例如增加的涡轮发动机包装，例如增加的直径，轴向长度，或两者，和/或传递到风扇组件的低压涡轮机动力的单点系统故障，包括弯曲转子启动，增加的停机至启动时间，和增加的冷却时间。

发明内容

本发明的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本发明的实施而得知。