[发明专利]彩虹流动路径低压涡轮转子组件

说明书

本公开涉及一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机限定径向方向、纵向方向和周向方向，沿着纵向方向的上游端和下游端，以及沿着纵向方向延伸的轴向中心线。燃气涡轮发动机包括限定外部流动路径的低压(LP)涡轮。外部流动路径限定在LP涡轮的最上游端处的第一外部流动路径半径，设置在LP涡轮的最下游端处的最后外部流动路径半径，沿着纵向方向设置在第一外部流动路径半径和最后外部流动路径半径之间的中间外部流动路径半径。中间外部流动路径半径大于最后外部流动路径半径。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机架构。

背景技术

例如商用客机的飞行器通常包括安装在飞行器的机翼的前缘前方的燃气涡轮发动机。在已知的构造中，至少燃气涡轮发动机的旋转构件(例如，涡轮区段、压缩机区段和风扇组件)设置在前缘的前方，以缓解相对于转子故障的风险。

在直接驱动燃气涡轮发动机之中，低压(LP)涡轮和风扇组件各自联接到LP轴，以限定LP线轴，而在其间没有减速齿轮箱(即，LP涡轮和风扇组件以近似相同的转速旋转)。相反，间接驱动燃气涡轮发动机(例如，齿轮传动涡轮风扇发动机)包括设置在风扇组件和LP涡轮转子之间的减速齿轮箱。齿轮箱通常成比例地降低风扇组件相对于LP涡轮转子的速度。因此，与直接驱动LP涡轮转子相比，间接驱动LP涡轮转子通常以更大的速度旋转。例如，一些间接驱动LP涡轮可以以直接驱动LP涡轮的近似三倍速度旋转。

然而，由于转子故障(例如，盘、毂、鼓、密封件、叶轮、叶片和/或垫片)所引起的发动机和飞行器的增加风险至少部分地抵消了由于更快旋转的LP涡轮和相对低速的风扇组件所引起的增加效率。因此，已知的间接驱动LP涡轮通常需要额外的结构以至少将这种风险降低至与相对低速的直接驱动涡轮相当的风险。

更进一步地，间接驱动发动机架构相对于产生其他性能损失和飞行器风险的直接驱动发动机引入了额外的系统和组件(例如，减速齿轮箱)。例如，除了来自相对高速的LP涡轮的风险之外，减速齿轮箱还增加了发动机和飞行器的重量、复杂性和新的故障模式。

因此，需要一种飞行器和发动机系统，其可以包括来自相对低速的LP涡轮的结构和风险效益，同时还提高了飞行器效率。

发明内容

本发明的各方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来学习。

本发明涉及一种燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机限定径向方向、纵向方向和周向方向，沿着纵向方向的上游端和下游端，以及沿着纵向方向延伸的轴向中心线。燃气涡轮发动机包括限定外部流动路径的低压(LP)涡轮。外部流动路径限定在LP涡轮的最上游端处的第一外部流动路径半径，设置在LP涡轮的最下游端处的最后外部流动路径半径，沿着纵向方向设置在第一外部流动路径半径和最后外部流动路径半径之间的中间外部流动路径半径。中间外部流动路径半径大于最后外部流动路径半径。

在一个实施例中，中间外部流动路径半径大于第一外部流动路径半径。

在各种实施例中，LP涡轮进一步限定内部流动路径，其中内部流动路径进一步限定对应于第一涡轮转子的第一内部流动路径半径，对应于中间涡轮转子的中间内部流动路径半径，和对应于最后涡轮转子的最后内部流动路径半径。最后内部流动路径半径小于中间内部流动路径半径和第一内部流动路径半径。在一个实施例中，中间内部流动路径半径大于第一内部流动路径半径。

在还有的各种实施例中，LP涡轮包括多个转子，多个转子沿着纵向方向设置在第一涡轮转子和最后涡轮转子之间。至少一个转子限定最大外部流动路径半径。在一个实施例中，LP涡轮进一步包括前向涡轮壳体，前向涡轮壳体围绕一个或多个中间涡轮转子上游的外部流动路径，一个或多个中间涡轮转子限定最大外部流动路径半径。LP涡轮进一步包括在限定最大外部流动路径半径的一个或多个转子及其下游处的多个外部护罩段。多个外部护罩段被设置成与外部流动路径大体等距，并且多个外部护罩段联接到前向涡轮壳体并且朝向LP涡轮的下游端延伸。