[发明专利]带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置

说明书

本发明涉及带有超高压压缩机的燃气涡轮发动机装置。具体而言，本公开针对一种燃气涡轮发动机，其包括：包括第一轴承组件的第一框架；包括第二轴承组件的第二框架；以及压缩机转子。第一级压缩机翼型件限定在压缩机转子的最上游级处。压缩机转子可通过第一轴承组件和第二轴承组件旋转。第一级压缩机翼型件设置在第一轴承组件与第二轴承组件之间。

技术领域

本主题涉及燃气涡轮发动机。更具体而言，本主题针对燃气涡轮发动机压缩机。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括与压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段成串流布置的风扇或螺旋桨组件。压缩机区段通常包括成串流布置的至少两个压缩机：低压或中压压缩机，其生成比风扇组件的后方的压缩机入口压力更高的第一压力；以及高压压缩机，其在燃烧区段处生成比第一压力更高的第二压力。每个压缩机大体上通过轴联接到涡轮，一起限定转轴。每个转轴设置在两个或更多个轴承组件上，诸如，至少在前端或上游端和后端或下游端处。每个转轴大体上可机械地彼此独立地旋转，在发动机操作期间大体上带有驱动每个转轴的空气动力学依赖性。

燃气涡轮发动机设计者和制造者大体上面临着改进压缩机区段性能和可操作性的挑战，诸如，通过压缩机区段的增加的压力比来向燃烧室处的燃烧提供更多能量。此外，它们还面临着在相对于发动机类型或发动机安装至的设备保持或减少压缩机区段的轴向级数量的同时增加压力比的挑战。此外，设计者和制造者大体上面临着减少燃气涡轮发动机的总体重量的挑战，诸如，通过减少发动机零件数量，减少发动机尺寸(例如，通过减少轴向级)，或在发动机各处结合某些材料。这样的重量减少大体上改进发动机性能，诸如，通过改进高压压缩机性能(通过增加的末端速度和压力比)。

然而，材料选择由重量、强度和温度能力所限制。例如，已知钛基材料向低压压缩机和中压压缩机以及高压压缩机的前部或上游部分提供足够强度、低重量和适当温度能力的大体上期望的组合。已知镍基材料提供比钛基材料更大的强度和温度能力的大体上必要的组合。然而，相对于钛基材料，镍基材料大体上较致密或较重。因而，大体上在强度和温度的组合是必要的情况下使用镍基材料，诸如，在发动机的较热部分处(例如，高于530摄氏度)。发动机的此较热部分大体上包括高压压缩机的中端部分到后端部分、燃烧区段和涡轮区段。

因而，需要一种压缩机区段，以便在保持或减少总体发动机重量的同时提供更高的旋转速度和压力比。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或可从描述清楚，或可通过本发明的实施学到。

本公开针对一种燃气涡轮发动机，其包括：包括第一轴承组件的第一框架；包括第二轴承组件的第二框架；以及压缩机转子。第一级压缩机翼型件限定在压缩机转子的最上游级处。压缩机转子可通过第一轴承组件和第二轴承组件旋转。第一级压缩机翼型件设置在第一轴承组件与第二轴承组件之间。

在各种实施例中，径向平面限定为从压缩机转子的轴向中心线延伸。第二轴承组件沿着径向平面与压缩机转子共面设置。在一个实施例中，第二轴承组件设置在压缩机转子的第一级压缩机翼型件的后方。

在另一实施例中，第一框架限定与压缩机转子成流体连通的上游的第一翼型件。

在各种实施例中，第二框架包括沿径向延伸跨过发动机的核心流径的结构部件。在一个实施例中，第二框架还包括沿径向延伸跨过核心流径的第二翼型件。在其他各种实施例中，第二框架限定多个结构部件。第二框架还限定设置在多个结构部件之间的第二翼型件。在一个实施例中，第二翼型件限定可变导叶，该可变导叶可至少部分地围绕第二翼型件的径向轴线旋转。

在各种实施例中，发动机还包括燃烧器组件、第一涡轮转子和第三轴承组件。第三轴承组件向压缩机转子和第一涡轮转子提供可旋转的支承。第三轴承组件在第二轴承组件的下游。在一个实施例中，第三轴承组件设置在燃烧器组件或第一涡轮转子的径向内侧。