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CN115111057A - 三转子涡扇发动机 - Google Patents

三转子涡扇发动机 Download PDF

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CN115111057A
CN115111057A CN202110307447.3A CN202110307447A CN115111057A CN 115111057 A CN115111057 A CN 115111057A CN 202110307447 A CN202110307447 A CN 202110307447A CN 115111057 A CN115111057 A CN 115111057A
Authority
CN
China
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pressure compressor
low
medium
compressor
turbine
Prior art date
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Pending
Application number
CN202110307447.3A
Other languages
English (en)
Inventor
刘晓锋
高国荣
蔡宇桐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
Original Assignee
AECC Commercial Aircraft Engine Co Ltd
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
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    • F02K3/06—Plants including a gas turbine driving a compressor or a ducted fan in which part of the working fluid by-passes the turbine and combustion chamber the plant including ducted fans, i.e. fans with high volume, low pressure outputs, for augmenting the jet thrust, e.g. of double-flow type with front fan

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本公开涉及一种三转子涡扇发动机，其包括：低压压气机，其包括风扇和内涵低压压气机；中压压气机；以及高压压气机；其中，内涵低压压气机的转子叶片与中压压气机的转子叶片相邻，中压压气机的旋转方向被配置为与内涵低压压气机的旋转方向相反。通过将低压压气机设置成由风扇和内涵低压压气机组成，并使内涵低压压气机的转子叶片与中压压气机的转子叶片相邻，并将中压压气机的旋转方向配置为与内涵低压压气机的旋转方向相反，实现了低压压气机与中压压气机对转，大幅提高压缩做功能力，大大减少了中压压气机级数和轴向长度，从而降低发动机整体重量，提高产品经济性和竞争力。

Description

三转子涡扇发动机
技术领域
本公开涉及一种三转子涡扇发动机。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然地构成现有技术。
涡轮风扇航空发动机具有良好的经济性、安全性、可靠性和维修性，作为民用航空发动机还需要满足适航噪声、排放等规定，随着对耗油率的追求，民用航空发动机涵道比不断增大，目前已超过10以上，风扇尺寸超过3m。同时为了满足未来适航关于噪声的要求，风扇叶尖切线速度进一步降低，增压级做功能力减弱,现有双转子的发动机风扇驱动方式和结构形式必须进行创新,如三转子发动机、GTF齿轮传动等。
航空发动机结构极其复杂，零件数量多，如何在保证性能的前提下，减少零件数目和发动机重量，一直是发动机研制的追求目标。如图1所示，传统的三转子航空发动机，其压缩系统分为风扇1(低压压气机)、中压压气机3、高压压气机4，分别由燃烧室5燃烧后驱动的涡轮6中的低压涡轮、中压涡轮和高压涡轮驱动，以实现空气增压的效果。其中中压压气机级数多，一般为3～6级，每级包含转/静叶片排，轴向长度长，严重影响发动机整体重量。
发明内容
本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种三转子涡扇发动机，能够降低发动机整体重量，提高产品经济性和竞争力。
根据本公开的一些实施例提供的一种三转子涡扇发动机，包括：低压压气机，其包括风扇和内涵低压压气机；中压压气机；以及高压压气机；其中，内涵低压压气机的转子叶片与中压压气机的转子叶片相邻，中压压气机的旋转方向被配置为与内涵低压压气机的旋转方向相反。
在一些实施例中，内涵低压压气机的末级转子叶片与中压压气机的首级转子叶片之间无静子叶片。
在一些实施例中，还包括低压涡轮和中压涡轮，风扇和内涵低压压气机均由低压涡轮同步驱动，中压压气机由中压涡轮驱动，中压涡轮的涡轮叶片被构造成使得中压涡轮的旋转方向与低压涡轮的旋转方向相反。
在一些实施例中，中压压气机的转子叶片与高压压气机的转子叶片相邻，高压压气机的旋转方向被配置为与中压压气机的旋转方向相反。
在一些实施例中，中压压气机的末级转子叶片与高压压气机的首级转子叶片之间无静子叶片。
在一些实施例中，还包括中压涡轮和高压涡轮，中压压气机由中压涡轮驱动，高压压气机由高压涡轮驱动，高压涡轮的涡轮叶片被构造成使得高压涡轮的旋转方向与中压涡轮的旋转方向相反。
在本公开的技术方案中，通过将低压压气机设置成由风扇和内涵低压压气机组成，并使内涵低压压气机的转子叶片与中压压气机的转子叶片相邻，并将中压压气机的旋转方向配置为与内涵低压压气机的旋转方向相反，实现了低压压气机与中压压气机对转，大幅提高压缩做功能力，大大减少了中压压气机级数和轴向长度，从而降低发动机整体重量，提高产品经济性和竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是相关技术中三转子涡扇发动机的结构示意图；
图2是根据本公开三转子涡扇发动机的一些实施例的结构示意图。
附图标记说明
1、风扇；2、内涵低压压气机；3、中压压气机；4、高压压气机；5、燃烧室；6、涡轮。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
针对三转子涡扇发动机中压压气机级数多，轴向长度长，制约发动机整体重量的技术问题，本公开提供了一种三转子涡扇发动机。
如图2所示，根据本公开的一些实施例提供的一种三转子涡扇发动机，其包括低压压气机、中压压气机3以及高压压气机4；其中，低压压气机包括风扇1和内涵低压压气机2；内涵低压压气机2的转子叶片与中压压气机3的转子叶片相邻，中压压气机3的旋转方向被配置为与内涵低压压气机2的旋转方向相反。
在该示意性的实施例中，通过将低压压气机设置成由风扇1和内涵低压压气机2组成，并使内涵低压压气机2的转子叶片与中压压气机3的转子叶片相邻，且将中压压气机3的旋转方向配置为与内涵低压压气机2的旋转方向相反，实现了内涵低压压气机2与中压压气机3的对转，根据实验论证研究表明，内涵低压压气机2与中压压气机3的相邻且对转可大幅度提高其压缩做功能力，可进一步降低低压转子转速，使得更大尺寸的风扇设计成为可能，从而实现更高涵道比。在实现一定压比的前提下，可有效减少中压压气机3的级数和轴向长度，从而降低发动机整体重量，提高产品经济性和竞争力。
如图2所示，在一些实施例中，内涵低压压气机2的末级转子叶片与中压压气机3的首级转子叶片之间无静子叶片，这样可确保内涵低压压气机2的转子叶片与中压压气机3的转子叶片相邻，有利于大幅提高做功能力，同时取消静子叶片减少气动损失，具有较高的可实施性。
对于如何实现中压压气机3的旋转方向与内涵低压压气机2的旋转方向相反，在一些实施例中，三转子涡扇发动机还包括低压涡轮(未示出)和中压涡轮(未示出)，风扇1和内涵低压压气机2均由低压涡轮同步驱动，中压压气机3由中压涡轮驱动，中压涡轮的涡轮叶片被构造成使得中压涡轮的旋转方向与低压涡轮的旋转方向相反。
为进一步提升压缩做功能力，如图2所示，在一些实施例中，中压压气机3的转子叶片与的高压压气机4转子叶片相邻，高压压气机4的旋转方向被配置为与中压压气机3的旋转方向相反。这样实现了中压压气机3与高压压气机4的对转，根据实验论证研究表明，中压压气机3与高压压气机4的相邻且对转可大幅度提高其压缩做功能力，可进一步降低中压压气机3或高压压气机4的级数和轴向长度，从而降低发动机整体重量，进一步提高产品经济性和竞争力。
如图2所示，在一些实施例中，中压压气机3的末级转子叶片与高压压气机4的首级转子叶片之间无静子叶片。这样可确保中压压气机3的转子叶片与高压压气机4的转子叶片相邻，有利于大幅提高做功能力，同时取消静子叶片减少气动损失，具有较高的可实施性。
对于如何实现高压压气机4的旋转方向与中压压气机3的旋转方向相反，在一些实施例中，三转子涡扇发动机还包括中压涡轮(未示出)和高压涡轮(未示出)，中压压气机3由中压涡轮驱动，高压压气机4由高压涡轮驱动，高压涡轮的涡轮叶片被构造成使得高压涡轮的旋转方向与中压涡轮的旋转方向相反。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种三转子涡扇发动机，其特征在于，包括：
低压压气机，其包括风扇(1)和内涵低压压气机(2)；
中压压气机(3)；以及
高压压气机(4)；
其中，所述内涵低压压气机(2)的转子叶片与所述中压压气机(3)的转子叶片相邻，所述中压压气机(3)的旋转方向被配置为与所述内涵低压压气机(2)的旋转方向相反。
2.根据权利要求1所述的三转子涡扇发动机，其特征在于，所述内涵低压压气机(2)的末级转子叶片与所述中压压气机(3)的首级转子叶片之间无静子叶片。
3.根据权利要求1或2所述的三转子涡扇发动机，其特征在于，还包括低压涡轮和中压涡轮，所述风扇(1)和所述内涵低压压气机(2)均由所述低压涡轮同步驱动，所述中压压气机(3)由所述中压涡轮驱动，所述中压涡轮的涡轮叶片被构造成使得所述中压涡轮的旋转方向与所述低压涡轮的旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的三转子涡扇发动机，其特征在于，所述中压压气机(3)的转子叶片与所述高压压气机(4)的转子叶片相邻，所述高压压气机(4)的旋转方向被配置为与所述中压压气机(3)的旋转方向相反。
5.根据权利要求4所述的三转子涡扇发动机，其特征在于，所述中压压气机(3)的末级转子叶片与所述高压压气机(4)的首级转子叶片之间无静子叶片。
6.根据权利要求5所述的三转子涡扇发动机，其特征在于，还包括中压涡轮和高压涡轮，所述中压压气机(3)由所述中压涡轮驱动，所述高压压气机(4)由所述高压涡轮驱动，所述高压涡轮的涡轮叶片被构造成使得所述高压涡轮的旋转方向与所述中压涡轮的旋转方向相反。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3534556A (en) * 1968-02-07 1970-10-20 Rolls Royce Gas turbine engine
GB1275062A (en) * 1968-07-11 1972-05-24 Rolls Royce Gas turbine fan engine
US3861139A (en) * 1973-02-12 1975-01-21 Gen Electric Turbofan engine having counterrotating compressor and turbine elements and unique fan disposition
JP2003056361A (ja) * 2001-08-17 2003-02-26 Shigeru Nagano ターボファンジェットエンジン。
CN1453466A (zh) * 2002-03-01 2003-11-05 通用电气公司 具有高总压比的压气机的反向旋转的航空燃气轮机
CN109854377A (zh) * 2019-04-08 2019-06-07 沈阳建筑大学 一种新型航空涡轮风扇发动机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3534556A (en) * 1968-02-07 1970-10-20 Rolls Royce Gas turbine engine
GB1275062A (en) * 1968-07-11 1972-05-24 Rolls Royce Gas turbine fan engine
US3861139A (en) * 1973-02-12 1975-01-21 Gen Electric Turbofan engine having counterrotating compressor and turbine elements and unique fan disposition
JP2003056361A (ja) * 2001-08-17 2003-02-26 Shigeru Nagano ターボファンジェットエンジン。
CN1453466A (zh) * 2002-03-01 2003-11-05 通用电气公司 具有高总压比的压气机的反向旋转的航空燃气轮机
CN109854377A (zh) * 2019-04-08 2019-06-07 沈阳建筑大学 一种新型航空涡轮风扇发动机

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