[发明专利]具有可逆减速齿轮箱的反向旋转涡轮

说明书

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，其限定纵向方向，径向方向和周向方向，以及沿纵向方向的上游端和下游端。燃气涡轮发动机包括涡轮区段，靠近涡轮区段的齿轮箱和驱动轴。涡轮区段包括第一旋转部件，该第一旋转部件沿纵向方向与第二旋转部件相互交叉。第一旋转部件包括外护罩，其限定沿着径向方向向外护罩内延伸的多个外护罩翼型件以及将外护罩联接到径向延伸的转子的一个或多个连接翼型件。第二旋转部件包括内护罩，内护罩限定沿着径向方向向内护罩外延伸的多个内护罩翼型件。第二旋转部件联接到输入轴，输入轴连接到齿轮箱的输入齿轮。驱动轴沿纵向延伸并连接到齿轮箱的输出齿轮。第一旋转部件联接到驱动轴。

技术领域

本主题大体涉及燃气涡轮发动机结构。更具体地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机的减速齿轮箱和涡轮区段布置。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括在燃烧区段下游的涡轮区段，其可与压缩机区段一起旋转以旋转并且操作燃气涡轮发动机以产生动力，例如推进力。通用燃气涡轮发动机设计标准通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，同时保持或减少重量，部件数量和/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区段，其限定了与中压涡轮和/或低压涡轮串联流动布置的高压涡轮。另外，传统的燃气涡轮发动机涡轮区段通常包括固定翼型件和旋转翼型件(例如轮叶和叶片)的连续排列或连续级。固定翼型件或轮叶通常用于在穿过旋转翼型件或之前引导或以其他方式调节燃烧气体流。固定翼型件通常需要从燃气涡轮发动机的其他区域(例如压缩机区段)引导的冷却空气以减轻来自燃烧气体的损坏。然而，将空气从压缩机区段引导到涡轮区段，从而绕过燃烧区段，通常消除了用于燃烧的能量，因此降低了燃气涡轮发动机的效率。

此外，传统的低压涡轮通常需要多个级来分配能量或工作以操作低压涡轮所驱动的风扇组件和/或压缩机。然而，多个级有助于燃气涡轮发动机的轴向和径向尺寸，从而有助于整个发动机和与其连接的飞行器的重量，并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的效率。

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，这可以减少操作与其连接的风扇组件和压缩机所必需的涡轮区段的多个级的数量，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，增加减速齿轮箱给涡轮发动机的设计和操作带来了新的复杂性和局限性。例如，已知的减速齿轮箱有大约100％量的扭矩或动力通过齿轮组件从低压涡轮串联引导，以驱动风扇组件。在这种已知的布置中，将大致全部量的扭矩或动力通过齿轮箱从低压涡轮引导到风扇组件需要复杂的齿轮箱设计，承受来自涡轮的基本上整个载荷的应力和载荷的增加的齿轮箱的重量，以及通常更大的齿轮箱的直径，从而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，其中来自低压涡轮的大约100％的扭矩或动力被引导通过齿轮箱到达风扇组件，使得齿轮箱的系统故障成为单点故障。在这样的布置中，齿轮箱操作的损失导致被输送到风扇组件的来自低压涡轮的基本上所有动力的损失，从而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)。

因此，需要一种可结合减速齿轮箱的发动机，同时减少或消除齿轮箱放置的不利影响，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/或低压涡轮动力到风扇组件的单点系统故障。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。