具有游星或行星减速器的双流涡轮喷气发动机布置

技术领域

本发明涉及一种集成有游星

背景技术

在图1所示的这种发动机1中，空气被吸入到进气管道2中以穿过包括一系列旋转叶片的风扇3，然后被分成中心主流和围绕主流的次级流。

接着，在到达燃烧室7之前，主流在压缩级4和6中被压缩，在此之后，主流膨胀通过高压涡轮8和低压涡轮9，然后向后排放。进而，次级流在由壳体11限定的流动路径内由风扇直接向后推进。

这种双轴型发动机包括所谓的低压轴和所谓的高压轴，风扇3通过低压轴联接到低压涡轮，压缩机通过高压轴联接到高压涡轮，这两个轴是同轴的并且彼此可独立旋转。

由于设置在低压涡轮和风扇之间的减速器，低压涡轮比由低压涡轮驱动的风扇旋转得更快，以提高效率。在该构造中，低压轴包括用于驱动风扇的中心轴和转子，该转子承载低压涡轮，同时通过减速器连接到中心轴。

高压轴和低压轴由发动机的结构元件承载的轴承(palier)保持。在实践中，低压轴是该布置的关键元件，因为低压轴的中心轴基本上在发动机的整个长度上延伸，使得在运作期间，即，当低压轴旋转时，低压轴可能受到会导致发动机损坏的振动模式的影响。特别地，由于中心轴相当长，因此，中心轴的第一弯曲振动模式位于其运作范围内，即，位于与其旋转频率相对应的频率范围内。

这种情况要求对中心轴进行高速平衡，同时要求提供能够阻尼其振动模式以限制可能的不平衡的轴承。这种轴承(通常由表示“挤压油膜阻尼器”的缩写SFD指代)包括固定的软保持架，该保持架承载接纳低压轴且维持液压所围绕的轴承，这种轴承类型的实施是昂贵的。

本发明旨在提供一种能够改进对低压旋转元件的保持的布置方案，以限制对用于阻尼振动模式的复杂轴承的依赖。

发明内容

为此，本发明的目的是一种双流涡轮喷气发动机，该双流涡轮喷气发动机包括由高压轴围绕的中心轴，该高压轴和中心轴是同轴的且能够独立旋转，该涡轮喷气发动机根据在涡轮喷气发动机运作时穿过该涡轮喷气发动机的气流的流通方向从上游到下游包括：

-由中心轴驱动的风扇；

-属于高压轴的高压涡轮和高压压缩机；

-涡轮间壳体；

-低压涡轮；

-排气壳体；

该涡轮喷气发动机进一步包括：

-低压转子，该低压转子围绕中心轴并且包括低压涡轮；

-转子上游轴承，该转子上游轴承由涡轮间壳体承载并且能够旋转地引导低压转子，同时位于高压压缩机的下游；

-转子下游轴承，该转子下游轴承由排气壳体承载，并且能够旋转地引导低压转子；

-减速器，低压转子通过该减速器驱动中心轴，该减速器位于转子下游轴承的下游；

-轴下游轴承，该轴下游轴承能够旋转地引导中心轴，同时位于转子下游轴承的下游。

通过这种布置，由于轴的位于下游的轴承，中心轴的速度减小并且中心轴的长度增大，这有助于降低中心轴的正常模式的频率以使其远离旋转频率。该速度的减小还允许增大风扇直径，而不会使该风扇的叶片的尖端速度变得过快。

本发明还涉及一种如此限定的涡轮喷气发动机，其中，轴下游轴承由排气壳体承载，同时位于减速器的下游。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，该涡轮喷气发动机包括低压中间轴承，该低压中间轴承由涡轮间壳体承载并且旋转地引导中心轴。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，该涡轮喷气发动机包括由排气壳体承载的出口锥体，并且其中，轴下游轴承位于出口锥体的内部空间中。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，其中，减速器位于内部空间内。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，其中，低压转子配备有位于转子下游轴承和减速器之间的径向柔性元件。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，该涡轮喷气发动机包括低压压缩机，该低压压缩机由中心轴驱动，同时位于风扇和高压压缩机之间。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，其中，减速器是游星减速器，该游星减速器包括：

-由行星架承载的行星，该行星架由中心轴承载；

-由低压转子承载的内冠状体(couronne)；

-由排气壳体承载的外冠状体；

-每个行星与内冠状体和外冠状体啮合。

本发明还涉及如此限定的涡轮喷气发动机，其中，减速器是行星减速器，该行星减速器包括：

-由行星架承载的行星，该行星架由排气壳体承载；

-由低压转子承载的内冠状体；

-由中心轴承载的外冠状体；

-每个行星与内冠状体和外冠状体啮合。

附图说明

图1是已知的双流双轴涡轮喷气发动机的纵向截面图；

图2是根据本发明的涡轮喷气发动机结构的示意性纵向截面图；

图3是根据本发明的第一实施例的涡轮喷气发动机结构的下游部分的示意性纵向截面图；

图4是根据本发明的第二实施例的涡轮喷气发动机结构的下游部分的示意性纵向截面图；

图5是根据本发明的第三实施例的涡轮喷气发动机结构的下游部分的示意性纵向截面图；

图6是根据本发明的第四实施例的涡轮喷气发动机结构的下游部分的示意性纵向截面图；

图7是根据本发明的第五实施例的涡轮喷气发动机结构的下游部分的示意性纵向截面图。

具体实施方式

如图2中示意性表示的，根据本发明的发动机的特征在于具有如下结构：该结构包括在其上游部分AM处的风扇13，风扇之后是低压压缩机14。风扇和低压压缩机由中心轴AC旋转地驱动，中心轴AC在发动机的大部分长度上延伸，风扇被进入发动机内部的全部气流穿过。

按照通常的惯例，上游AM方向和下游AV方向是相对于气流在发动机中沿其纵向轴线AX的流通方向限定的。

直接位于压缩机14下游AV的高压压缩机16压缩已经穿过低压压缩机的主流的流体，然后该流体进入直接位于该高压压缩机16下游的未示出的燃烧室。

在通过燃烧室之后，流体膨胀通过驱动压缩机16的高压涡轮17。高压压缩机16的叶片和高压涡轮17的叶片由同一高压轴CH承载，或者与高压轴CH一体地制成。该高压轴CH在发动机的中心区域中沿着轴线AX延伸，该高压轴围绕中心轴AC，同时可完全独立于中心轴AC旋转。

在通过高压涡轮17之后，流体在涡轮间壳体(在图3中带有附图标记18)中经过，然后穿过低压涡轮19，接着通过排气壳体21排出。

涡轮间壳体18包括同心的外护罩和内护罩以及一组固定的径向叶片，该外护罩和内护罩在它们之间界定出用于主流通过的环形空间，每个固定的径向叶片将外护罩连接到内护罩并使主流能够不涡旋(dévriller)。类似地，排气壳体21包括同心的外护罩和内护罩以及一组固定的径向臂，该外护罩和内护罩界定出环形空间以使膨胀的主流通过，每个固定的径向臂将这两个护罩彼此连接。

低压涡轮19通过位于下游AV的游星减速器22可旋转地连接到中心轴，并且因此低压涡轮比风扇13旋转得快，能够提高发动机的效率。

如在图3中更清楚地示出的，排气壳体21承载出口锥体23，该出口锥体封闭发动机的位于主流动路径的径向内部的下游区域，该出口锥体23向下游延伸。

减速器22位于由排气壳体21和使该壳体21延伸的出口锥体23界定的内部空间E内，同时连接到中心轴AC和承载低压涡轮的转子RB。

围绕中心轴AC的转子RB从中间部分延伸到下游部分，转子RB通过该中间部分承载低压涡轮的盘或叶片，转子RB通过该下游部分连接到减速器。该转子RB在其中心区域中包括径向柔性元件24。

该柔性元件24根据径向方向是软的，以使转子RB的上游部分相对于其下游部分偏心，同时确保转矩从一个部分传递到另一个部分。

如图3所示，低压转子RB由位于低压涡轮19上游的上游轴承26以及位于该低压涡轮19与径向柔性元件24之间的下游轴承27保持并可旋转地引导。转子上游轴承26由涡轮间壳体18承载，转子下游轴承27由排气壳体21承载。两个转子轴承26和27中的至少一个是推力轴承，即，承担由低压涡轮产生的轴向推力以将该轴向推力传递到发动机的结构。

该减速器包括行星小齿轮28，该行星小齿轮28围绕内冠状体29(也称被为太阳轮)并由外冠状体33围绕，该行星小齿轮28各自与这两个冠状体啮合，这些小齿轮28由行星架32承载。

在图3的情况下，带有附图标记22的减速器是游星型的，也就是说，行星架32是可旋转运动的，同时刚性地固定到中心轴AC上。进而，内冠状体29刚性地固定到低压转子RB，而外冠状体33刚性地固定到排气壳体21，同时由排气壳体21承载。

中心轴AC由上游轴承和中心轴下游轴承34承载并可旋转地引导，该上游轴承在图3中未示出且位于发动机的上游部分，该中心轴下游轴承位于减速齿轮22的下游，同时由排气壳体21承载。如图所示，下游轴承34位于出口锥体23的内部空间E中。

对中心轴AC的保持可以通过设置低压中间轴承36来改进，如图4所示，该中间轴承由涡轮间壳体18承载并接纳中心轴AC以支撑中心轴的中间区域。该中间轴承36的增加使得能够增强对中心轴AC的保持，以进一步降低中心轴的振动模式的频率。

图5和图6的示例分别示出了具有与图3和图4相同的结构的实施例，但在图5和图6中，带有附图标记22’的减速器是行星减速器，而不是游星减速器。

该行星减速齿轮22’也包括行星小齿轮28，该行星小齿轮28围绕内冠状体29并由外冠状体33围绕，同时该行星小齿轮28中的每一个与这两个冠状体啮合，这些小齿轮28由行星架32’承载。

带有附图标记32’的行星架在由排气壳体21承载时被固定，外冠状体33可在刚性地固定到中心轴AC时移动。进而，与图3和图4中的实施例类似，内冠状体29由低压转子RB承载。

因此，在图5的示例中，中心轴由未示出的上游轴承和由下游轴承34保持，并且在图6的示例中，该轴AC由下游轴承34和低压中间轴承保持，这两个轴承具有与已经描述的图3和图4的示例相同的布置。

在图2至图6的实施例中，中心轴下游轴承34是由排气壳体21承载的固定轴承，同时位于减速器22或22’的下游。补充地，或可替代地，如图7所示，带有附图标记34’的轴下游轴承可以是轴间轴承，该轴间轴承围绕轴AC以保持轴AC并可旋转地引导轴AC，同时由转子RB围绕并且同时位于下游转子轴承27的下游。因此，在该构造中，中心轴AC的下游部分经由低压转子RB保持，而不是直接由排气壳体21保持。

本发明使得能够去除通常设置成支撑中心轴的附加轴承，以使该轴的固有频率偏离其旋转频率。因此，本发明使得能够限制诸如SFD轴承的复杂轴承的实施，并且能够降低中心轴所需的平衡精度。