[发明专利]带变速箱的涡扇燃气涡轮发动机

说明书

燃气涡轮发动机包括发动机芯、涡扇和使发动机芯与涡扇互连的变速箱。发动机芯配置成驱动至少一个轴的旋转。动力变速箱配置成以降低的转速将扭矩从至少一个轴传递至输出轴。输出轴联接至涡扇，从而以降低的速度驱动风扇，并为燃气涡轮发动机提供推力。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机，具体涉及包括具有旋转部件的变速箱的燃气涡轮发动机。更具体地说，本发明涉及一种用于燃气涡轮发动机的行星变速箱。

背景技术

燃气涡轮发动机用于为飞机、船只、发电机等提供动力。燃气涡轮发动机通常包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机压缩吸入发动机的空气，并将高压空气输送至燃烧器。在燃烧器中，燃料与高压空气混合并被点燃。燃烧器中的燃烧反应的产物被导入涡轮，在涡轮中提取功以驱动压缩机，有时驱动输出轴。燃烧的剩余产物被排出涡轮，并且在一些应用中可提供推力。

一些燃气涡轮发动机将旋转能量和扭矩从涡轮传递至输出轴，输出轴又用于驱动涡扇，并为燃气涡轮发动机提供推力。在一些情况下，在传递至涡扇之前可能需要减小旋转能量，使得涡扇与涡轮相比以较低的速度旋转。因此，一些燃气涡轮发动机包括变速箱，该变速箱具有足够的减速比，以将旋转能量从涡轮传递至输出轴和涡扇，使得涡扇以燃气涡轮发动机所提供的推力所需的适当角速度旋转。使用变速箱将旋转能量从涡轮传递至输出轴可将各种载荷施加至变速箱或燃气涡轮发动机的其它区域上，这些载荷会影响燃气涡轮发动机中的变速箱或其它部件的耐久性和/或寿命。

发明内容

本公开可包括一个或多个以下特征及其组合。

一种燃气涡轮发动机，包括发动机芯、涡扇和变速箱。发动机芯包括压缩机、燃烧器和沿着参考轴线布置的涡轮，涡轮配置成在燃气涡轮发动机的运行期间驱动动力轴围绕参考轴线旋转。涡扇由输出轴围绕参考轴线旋转驱动。变速箱使输出轴和动力轴相互连接，以在燃气涡轮发动机的运行期间将旋转能量从涡轮传递至涡扇。

在一些实施方式中，变速箱包括太阳齿轮、多个复合齿轮和环形齿轮。太阳齿轮与动力轴联接，用于围绕参考轴线与动力轴一起旋转。多个复合齿轮与太阳齿轮联接，并围绕参考轴线彼此周向地间隔开，每个复合齿轮均由太阳齿轮围绕复合齿轮轴线旋转地驱动，复合齿轮轴线相对于参考轴线固定在适当位置。环形齿轮与输出轴和复合齿轮中的每个联接，以将旋转能量从多个复合齿轮传递至输出轴，从而驱动涡扇旋转。

在一些实施方式中，每个复合齿轮均包括与太阳齿轮联接的第一级齿轮、与第一级齿轮轴向间隔开并与环形齿轮联接的第二级齿轮、以及使第一级齿轮和第二级齿轮相互连接以使第一级齿轮和第二级齿轮一起旋转的复合齿轮轴。第一级齿轮和第二级齿轮的直径均小于太阳齿轮的直径。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约40mm的面宽。

在一些实施方式中，第一级齿轮的面宽在约10mm至约40mm的范围内。

在一些实施方式中，多个复合齿轮包括奇数个复合齿轮。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约0.12的面宽-直径比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有在约0.02至约0.12范围内的面宽-直径比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约0.8mm/MW的面宽-涡扇功率比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约0.5mm/kNm的面宽-变速箱输入转矩比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约0.2的面宽-小齿轮直径比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有达约0.014的面宽-涡扇直径比率。

在一些实施方式中，第一级齿轮具有在约0.002至约0.014范围内的面宽-涡扇直径比率。

在一些实施方式中，第二级齿轮具有达约55mm的面宽。