[发明专利]涡轮机发动机的总体发动机效率额定值

说明书

一种涡轮机发动机可以包括风扇组件、轮叶组件、核心发动机、齿轮箱和总体发动机效率额定值。风扇组件可包括多个风扇叶片。轮叶组件可包括多个轮叶，并且在一些情况下，轮叶可设置在风扇叶片后方。核心发动机可包括低压涡轮。齿轮箱包括输入和输出。齿轮箱的输入联接到核心发动机的低压涡轮并且包括第一转速，齿轮箱的输出联接到风扇组件并且具有第二转速，并且第一转速与第二转速的传动比在3.2‑4.0的范围内。总体发动机效率额定值在0.57‑8.0的范围内。

技术领域

本公开大体涉及包括齿轮箱的涡轮机，并且具体地，涉及齿轮传动涡轮风扇发动机。

感谢政府支持

导致本申请的项目已根据第945541号赠款协议从Clean Sky 2JointUndertaking(JU)获得资金。JU得到了欧盟Horizon 2020研究和创新计划以及联盟以外的Clean Sky 2JU成员的支持。

背景技术

涡轮风扇发动机包括驱动旁通风扇的核心发动机。旁通风扇生成涡轮风扇发动机的大部分推力。生成的推力可用于移动有效载荷(例如，飞行器)。

在一些情况下，涡轮风扇发动机被构造为直接驱动发动机。直接驱动发动机被构造成使得核心发动机的动力涡轮(例如，低压涡轮)直接联接到旁通风扇。这样，动力涡轮和旁通风扇以相同的转速(即，相同的rpm)旋转。

在其他情况下，涡轮风扇发动机可以被构造为齿轮传动发动机。齿轮传动发动机包括设置在旁通风扇和核心发动机的动力涡轮之间并将其互连的齿轮箱。例如，齿轮箱允许核心发动机的动力涡轮以不同于旁通风扇的速度旋转。因此，齿轮箱可以例如允许核心发动机的动力涡轮和旁通风扇以它们各自的转速操作，从而获得最大效率和/或动力产生。

尽管有某些优点，但齿轮传动涡轮风扇发动机可能具有一个或多个缺点。例如，在涡轮风扇发动机中包括齿轮箱会给发动机带来额外的复杂性。例如，这会使发动机开发和/或制造变得更加困难。因此，需要改进的齿轮传动涡轮风扇发动机。还需要可用于更高效和/或更精确地开发和制造齿轮传动涡轮风扇发动机的装置和方法。

发明内容

所公开技术的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践描述中公开的技术而获知。

本文公开了各种涡轮机发动机和齿轮组件。所公开的涡轮机发动机包括齿轮箱。所公开的涡轮机发动机的特征在于总体发动机效率额定值(rating)或由总体发动机效率额定值限定。总体发动机效率额定值等于其中Q是在最大起飞条件下以加仑/分钟为单位测量的齿轮箱的入口处的齿轮箱油流率，D是以英寸为单位测量的风扇叶片的直径，T是在最大起飞条件下以磅力为单位测量的涡轮机发动机的净推力，并且N是低压涡轮的旋转叶片级数。总体发动机效率额定值的值识别了影响总体架构的关键发动机要求。至少部分地基于该值的发动机架构可以实现主要发动机部件的早期优化，从而使总体架构受益。因此，总体发动机效率额定值也可以用于例如帮助开发与其他发动机参数相关的风扇、齿轮箱和/或低压涡轮。因此，总体发动机效率额定值提供了改进的涡轮机发动机和/或可以帮助简化齿轮传动涡轮机发动机开发的一种或多种复杂性。

在一个示例中，一种涡轮机发动机，包括：风扇组件，风扇组件包括多个风扇叶片；轮叶组件，轮叶组件包括设置在多个风扇叶片后方的多个轮叶；核心发动机，核心发动机包括低压涡轮；齿轮箱，齿轮箱包括输入和输出，其中齿轮箱的输入联接到核心发动机的低压涡轮并且包括第一转速，其中齿轮箱的输出联接到风扇组件并且具有第二转速，并且其中，第一转速与第二转速的传动比在3.2-4.0的范围内；以及0.57-8.0的总体发动机效率额定值，其中总体发动机效率额定值等于其中Q是在最大起飞条件下以加仑/分钟为单位测量的齿轮箱的入口处的齿轮箱油流率，其中D是以英寸为单位测量的风扇叶片的直径，其中T是在最大起飞条件下以磅力为单位测量的涡轮机发动机的净推力，并且其中N是低压涡轮的旋转叶片级数。