[发明专利]高压力比的气体涡轮发动机

说明书

气体涡轮发动机（10），其包括：高压力涡轮（17）；低压力涡轮（19）；通过高压力轴（27）耦合到所述高压力涡轮（17）的高压力压缩机（15）；经由低压力轴（26）和减速齿轮箱（30）耦合到所述低压力涡轮（19）的低压力压缩机（14）和推进器（23）；其中所述高压力压缩机（15）限定在1.25和1.35之间的在巡航条件下的平均级压力比并且由10个或11个级组成；以及所述高压力压缩机（15）和低压力压缩机（14）一起限定在40：1和60：1之间的在巡航条件下的核心总体压力比。

技术领域

本公开涉及用于飞行器的气体涡轮发动机。

背景技术

已知现有的气体涡轮发动机，其中减速齿轮箱被提供在涡轮和推进风扇之间。这样的发动机被称作“齿轮式涡轮风扇”。

发明内容

期望的是增加这样的发动机的燃料效率。基本上有两种方法来增加燃料效率——增加的推进效率以及增加的热效率。本发明的一个目的是提供气体涡轮发动机构造，所述气体涡轮发动机构造提供提高的燃料效率。

根据第一方面，在此提供气体涡轮发动机，其包括：

高压力涡轮；

低压力涡轮；

通过高压力轴耦合到高压力涡轮的高压力压缩机；

经由低压力轴和减速齿轮箱耦合到低压力涡轮的低压力压缩机和推进器；其中

高压力压缩机限定在1.25和1.35之间的在巡航条件下的平均级压力比并且由10个或11个级组成；以及

高压力压缩机和低压力压缩机一起限定在40：1和60：1之间的在巡航条件下的核心总体压力比。

发明人已经发现，以上限定的特性能够提供具有高总体压力比（以及因此高的热效率）的气体涡轮发动机，其具有相对低的高压力压缩机入口马赫数。这样的相对低的入口马赫数的高压力压缩机能够提供许多优点，诸如增加的效率而同时维持高的总体压力比，以及因此高的总体发动机热效率，以及减少的燃料燃烧。

高压力压缩机和低压力压缩机可以被配置成在巡航条件下限定在0.95和1.2之间的相对转子入口马赫数。相对马赫数可以被限定为相对总体速度（即转子入口空气速度和转子的圆周速度的矢量和）除以在高压力压缩机的第一转子叶片的尖端处的温度条件下的声音的速度。有利地，已经发现，鉴于在压缩机内的低的冲击损失，这样的相对低的入口马赫数提供高效率。

高压力压缩机可以限定在0.45和0.6之间的入口转子毂部到尖端的比，以及可以限定大约0.5的入口转子毂部到尖端的比。发明人已经发现，具有这样的几何形状的高压力压缩机提供好的高速度效率（其对于巡航热效率是重要的），同时具有好的部分速度稳定性（其对于避免压缩机失速以及过度泄放质量流是期望的）。

低压力压缩机和高压力压缩机可以限定可以在36：1和56：1之间的在巡航条件下的核心总体压力比。总体压力比可以是36：1、38：1或40：1中的任何一个。

低压力压缩机可以由3个或4个级组成。

低压力压缩机可以限定在大约1.5和3.5之间的巡航压力比。

高压力压缩机可以限定在12：1和27：1之间的巡航压力比，以及可以限定在17：1和20：1之间的巡航总体压力比。因此，高压力压缩机提供在核心中的大部分的压力上升。这促成发动机的总体短的长度。

高压力涡轮可以由两个或更少个级组成。

低压力涡轮可以由五个或更少个级组成以及可以由三个级组成。

低压力压缩机可以轴向定位在高压力压缩机的上游。高压力压缩机可以被布置成接收（例如直接地接收，例如经由总体上环状的管道）来自低压力压缩机的流。

齿轮箱可以被布置成由配置成（例如在使用中）以最低旋转速度旋转的轴（例如在以上示例中的低压力轴）驱动。