[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）；其中所述低压力压缩机（14）由四个压缩机级（14）组成并且限定在2.4：1和3.3：1之间的巡航压力比；所述高压力压缩机（15）限定小于17：1的巡航压力比；以及所述高压力压缩机（15）和低压力压缩机（14）一起限定大于36：1的巡航核心总体压力比。

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

低压力压缩机由四个或五个压缩机级组成并且限定在2.4：1和3.3：1之间的巡航压力比；

高压力压缩机限定小于18：1的巡航压力比；以及

高压力压缩机和低压力压缩机一起限定大于36：1的巡航核心总体压力比。

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，其具有相对少的级，并且具有相对低压力比的高压力压缩机。这样的相对低压力比的高压力压缩机能够提供许多优点，诸如可变定子级和泄放阀的减少，其能够继而导致降低的重量和成本。

巡航核心总体压力比可以在36：1和56：1之间。巡航总体压力比可以是36：1、38：1或40：1中的任何一个。

低压力压缩机可以限定在1.24：1和1.34：1之间的平均级巡航压力比。

高压力压缩机可以由在7个和11个之间的级组成。

高压力压缩机可以限定在12：1和18：1之间的巡航压力比。

高压力涡轮可以由两个或更少个级组成。

低压力涡轮可以包括四个或更少的级以及可以包括三个级。

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。

发动机可以包括核心壳体和机舱，其中核心壳体、机舱中的至少一个包括碳复合物材料。

任何类型的减速齿轮箱都可以被使用。例如，齿轮箱可以是“行星”或“星形”齿轮箱，如本文别处更详细地描述的。齿轮箱可以具有任何期望的减速比（其限定为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度），例如大于2.5，例如在从3到4.2或3.2到3.8的范围内，例如大约为或至少3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。齿轮比可以例如在前述句子中的值中的任何两个之间。纯粹通过示例，齿轮箱可以是具有在从3.1或3.2到3.8的范围内的比的“星形”齿轮箱。在一些布置中，齿轮比可以在这些范围之外。