低风扇噪声齿轮传动气体涡轮引擎的制作方法

文档序号:21321907发布日期:2020-06-30 20:54阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于飞行器的气体涡轮引擎(10),所述气体涡轮引擎包括:

引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26);

风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和

齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度驱动所述风扇,其中:

所述风扇的直径在220cm至400cm的范围内;

齿轮传动比在3至5、可选地3.2至5的范围内;并且

在被定义为平行于在所述气体涡轮引擎附接到的飞行器的起飞期间有效感知噪声水平(epnl)为最大的跑道中心线并距所述跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向基准点处,每个风扇叶片的尖端的相对马赫数不超过1.09m。

2.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中在所述气体涡轮引擎附接到的飞行器的起飞期间,每个风扇叶片的所述尖端的所述相对马赫数不超过1.09m。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的气体涡轮引擎,其中在所述起飞侧向基准点处,每个风扇叶片的所述尖端的所述相对马赫数在0.8m至1.09m、可选地0.9m至1.08m、可选地1.0m至1.07m的范围内。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的气体涡轮引擎,其中在所述气体涡轮引擎附接到的飞行器的起飞期间,每个风扇叶片的所述尖端的所述相对马赫数具有在0.8m至1.08m的范围内的最大值。

5.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,还包括在所述风扇叶片的上游延伸的进气口,其中:

进气口长度l被定义为所述进气口的前缘和在毂部处的所述风扇叶片的前缘之间的轴向距离;

所述风扇直径d为所述风扇的在所述风扇叶片的所述尖端的前缘处的直径;并且

比率l/d在0.2至0.5、可选地0.33至0.48的范围内。

6.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径与经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的最轴向后向涡轮转子级的尖端的前缘处的直径的比率在2.3至2.9、可选地2.4至2.8的范围内。

7.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括3个级、4个级或5个级。

8.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径在320cm至400cm的范围内,并且经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括4个级。

9.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径在320cm至400cm的范围内,并且所述风扇在所述起飞侧向基准点处的所述旋转速度在1300rpm至1800rpm的范围内。

10.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径在220cm至290cm的范围内,并且经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括3个级。

11.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中所述风扇直径在220cm至290cm的范围内,并且所述风扇在所述起飞侧向基准点处的所述旋转速度在2000rpm至2800rpm的范围内。

12.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中:

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的所述转子级中的每个转子级包括在60个至140个转子叶片、可选地80个至140个转子叶片的范围内。

13.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中:

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的转子级中的转子叶片的平均数量在65个至120个转子叶片的范围内、可选地85个至120个转子叶片的范围内。

14.根据权利要求1或权利要求5所述的气体涡轮引擎,其中:

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮包括至少两个轴向分开的转子级(210,220,230,240);并且

经由所述齿轮箱驱动所述风扇的所述涡轮的最轴向后向涡轮转子级中的转子叶片的数量在60个至120个转子叶片的范围内、可选地80个至120个转子叶片的范围内。

15.根据权利要求1或权利要求12所述的气体涡轮引擎,其中在巡航条件下所述气体涡轮引擎的所述旁路比率在12至18、可选地13.0至18.0的范围内。

16.根据权利要求1或权利要求12所述的气体涡轮引擎,其中,在所述起飞侧向基准点处,从所述引擎的前部发出的风扇噪声对所述有效感知噪声水平(epnl)的贡献低于从所述引擎的后部发出的风扇噪声对所述epnl的贡献,差值在2epndb至15epndb的范围内。

17.根据权利要求1所述的气体涡轮引擎,其中:

所述涡轮是第一涡轮(19),所述压缩机是第一压缩机(14),并且所述芯轴是第一芯轴(26);

所述引擎核心还包括第二涡轮(17)、第二压缩机(15)和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴(27);并且

所述第二涡轮、所述第二压缩机和所述第二芯轴被布置成以比所述第一芯轴高的旋转速度旋转。

18.一种飞行器,所述飞行器包括根据权利要求1或权利要求17所述的气体涡轮引擎。

19.一种操作附接到飞行器的气体涡轮引擎的方法,其中所述气体涡轮引擎包括:

引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26);

风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和

齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度驱动所述风扇,其中:

所述风扇的直径在220cm至400cm的范围内;

齿轮传动比在3至5、可选地3.2至5的范围内,并且其中

所述方法包括使用所述气体涡轮引擎向所述飞行器提供推力以供从跑道起飞,在此期间,在被定义为平行于在所述气体涡轮引擎附接到的飞行器的起飞期间有效感知噪声水平(epnl)为最大的跑道中心线并距所述跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向参考点处,每个风扇叶片的尖端的相对马赫数不超过1.09m。

20.一种操作包括气体涡轮引擎的飞行器的方法,其中所述气体涡轮引擎包括:

引擎核心(11),所述引擎核心包括涡轮(19)、压缩机(14)和将所述涡轮连接到所述压缩机的芯轴(26);

风扇(23),所述风扇位于所述引擎核心的上游,所述风扇包括多个风扇叶片;和

齿轮箱(30),所述齿轮箱接收来自所述芯轴(26)的输入并将驱动输出至所述风扇,以便以比所述芯轴低的旋转速度驱动所述风扇,其中:

所述风扇的直径在220cm至400cm的范围内;

齿轮传动比在3至5、可选地3.2至5的范围内,并且其中

所述方法包括从跑道起飞,在此期间,在被定义为平行于在所述气体涡轮引擎附接到的飞行器的起飞期间有效感知噪声水平(epnl)为最大的跑道中心线并距所述跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向参考点处,每个风扇叶片的尖端的相对马赫数不超过1.09m。


技术总结
本发明题为“低风扇噪声齿轮传动气体涡轮引擎”。气体涡轮引擎在使用期间产生噪声,并且产生噪声的一个特别重要的飞行条件是起飞。本发明提供了一种气体涡轮引擎,该气体涡轮引擎具有高效率以及低噪声、尤其是来自风扇的低噪声。在被定义为平行于在起飞期间EPNL为最大的跑道中心线并距该跑道中心线450m的线上的点的起飞侧向基准点处,风扇尖端相对马赫数低于1.09。这导致低风扇噪声以及可选地能够减少噪声衰减材料。

技术研发人员:克雷格·W·贝门特;阿拉斯泰尔·D·摩尔;罗伯特·J·特林
受保护的技术使用者:劳斯莱斯有限公司
技术研发日:2019.12.16
技术公布日:2020.06.30
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