具有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机制造技术

公开了一种具有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机及其操作方法。在一个方面，一种三流发动机包括与发动机的轴可操作地联接的电机。三流发动机还包括核心发动机和位于核心发动机上游的主风扇和中间风扇。主风扇、中间风扇和低压涡轮与轴可操作地联接。三流发动机限定电机长度与低压涡轮长度比率。电机长度与低压涡轮长度比率等于或大于0.01且小于或等于3.0。3.0。3.0。

【技术实现步骤摘要】
具有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年4月14日提交的标题为“具有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机”的美国临时专利申请系列第63/174,998号的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本主题总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及三流燃气涡轮发动机。

技术介绍

[0004]燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和核心发动机。燃气涡轮发动机的核心通常包括呈串行流动顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在此一个或多个轴向压缩机逐渐压缩空气直到它到达燃烧区段。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段输送到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，然后被输送通过排气区段，例如，到达大气。
[0005]某些燃气涡轮发动机还包括可操作地联接到其上的电机，以便限定混合电力燃气涡轮发动机。这种电机可用于产生电力。通常，由电机产生的电力用于飞行器和/或发动机子系统的操作。一些电机还可用于驱动发动机的旋转部件。然而，随着电机在发电和传输能力方面的增加，需要操作包括电机的发动机的方法以提高整体发动机性能和可操作性。
[0006]因此，解决上述一个或多个挑战的配备有电机的燃气涡轮发动机将是有用的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本专利技术的实践来了解。
[0008]提供了一种三流发动机及其操作方法。在一个示例方面，三流发动机在架构上布置成产生三个不同的推进推力流，它们共同提供发动机的净推进推力。三流发动机还包括线轴和机械联接到其的电机。在这方面，三流发动机构造为混合电机。三流发动机包括主风扇和中间风扇。主风扇和中间风扇可以与电机联接到相同的线轴或联接到发动机的另一个线轴。值得注意的是，三流燃气涡轮发动机具有某些有利的架构布置和/或限定其部件之间的某些有益的操作关系。例如，各种尖端速度比率、半径比率、长度比率、功率与电压比率、和功率与功率比率等可以由三流发动机限定。
[0009]本专利技术的这些和其他特征、方面和优点将通过参考以下描述和所附权利要求得到更好的理解。并入并构成本说明书一部分的附图说明了本专利技术的实施例，并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。
附图说明
[0010]在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本专利技术的完整且有效
的公开，包括其最佳模式，其中：
[0011]图1提供了根据本公开的各个实施例的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0012]图2提供了图1的三流发动机的前部分的特写示意性截面图；
[0013]图3提供了嵌入在图1的三流燃气涡轮发动机中的电机的示意性截面图；
[0014]图4提供了图1的三流燃气涡轮发动机的后部分的示意性截面图；
[0015]图5提供了根据本公开的各种实施例的具有管道式主风扇的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0016]图6提供了根据本公开的各种实施例的具有位于中间风扇前方的嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0017]图7提供了根据本公开的各种实施例的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0018]图8提供了图7的三流燃气涡轮发动机的特写示意性截面图；
[0019]图9提供了根据本公开的其他各种实施例的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0020]图10提供了根据本公开的各种实施例的三流燃气涡轮发动机的示意性截面图；
[0021]图11A和11B提供了根据本公开的一个示例实施例的操作三流发动机的方法的流程图；和
[0022]图12A和12B提供了根据本公开的一个示例实施例的操作三流发动机的方法的流程图。
具体实施方式
[0023]现在将详细参考本专利技术的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。提供每个示例是为了解释本专利技术，而不是限制本专利技术。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下可以对本专利技术进行修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可用于另一实施例以产生又一实施例。因此，本专利技术旨在涵盖落入任何权利要求及其等同物的范围内的这些修改和变化。
[0024]详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中相同或相似的标号已用于指代本专利技术的相同或相似部分，并且相同的数字在整个附图中表示相同的元件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或相对重要性。
[0025]术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。
[0026]术语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接，除非本文另有说明。
[0027]单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确规定。
[0028]在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修饰任何可以允许改变而不导致其相关的基本功能改变的定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在2％、5％、10％或20％的范围内。
[0029]在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有指示，否则此类范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
[0030]本公开的各方面针对配备有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机及其操作方法。本文提供的三流发动机在架构上布置成产生三个不同的推进推力流，它们共同提供发动机的净推进推力。值得注意的是，本公开的专利技术人已经认识到，具有嵌入式电机的三流燃气涡轮发动机的某些架构布置和/或其部件之间的某些操作关系可以提供优于传统涡轮风扇发动机的某些优点，例如燃料燃烧益处，及其他优点。
[0031]例如，在一个示例方面，公开了一种三流发动机及其操作方法。三流发动机包括与发动机的轴或线轴(例如低压轴)可操作地联接的电机。特别地，电机可以包括可随轴旋转的转子和静止的定子。三流发动机还包括核心发动机和定位在风扇区段上游的风扇区段。风扇区段包括主风扇和定位在主风扇下游且核心发动机上游的中间风扇。主风扇和中间风扇与轴可操作地联接。在这样的实施例中，三流发动机的部件的架构布置和操作关系可以使得，在操作期间，三流发动机限定尖端速度比率。尖端速度比率由电机的转子的尖端速度与中间风扇的中间风扇叶片的尖端速度限定。在一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，其特征在于，包括：操作三流燃气涡轮发动机，所述三流燃气涡轮发动机具有嵌入其中的电机，以将尖端速度比率限定为等于或大于0.2且小于或等于1.0，所述尖端速度比率由所述电机的转子的尖端速度与中间风扇的中间风扇叶片的尖端速度限定，所述电机和所述中间风扇都与所述三流燃气涡轮发动机的轴可操作地联接。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，所述三流燃气涡轮发动机具有主风扇，所述主风扇具有多个风扇叶片，并且其中，所述三流燃气涡轮发动机将主风扇半径与中间风扇半径限定为等于或大于2.0且小于或等于6.5，所述主风扇半径与中间风扇半径比率由跨越由所述三流燃气涡轮发动机限定的纵向轴线和所述风扇叶片中的一个风扇叶片的前缘尖端之间的半径与跨越所述纵向轴线和所述中间风扇叶片中的一个中间风扇叶片的前缘尖端之间的半径限定。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，所述三流燃气涡轮发动机和所述电机将中间风扇半径与电机半径比率限定为等于或大于1.33且小于或等于3.8，所述中间风扇半径与电机半径比率由跨越由所述三流燃气涡轮发动机限定的纵向轴线和所述中间风扇的所述中间风扇叶片中的一个中间风扇叶片的前缘尖端之间的半径与跨越所述纵向轴线和所述电机的所述转子的最外点之间的半径限定。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，操作所述三流燃气涡轮发动机进一步包括操作所述三流燃气涡轮发动机，以将所述电机的功率与电压比率限定为等于或大于0.3且小于或等于2.0，所述功率与电压比率由以千瓦为单位的由所述电机输出的电功率与以直流电伏特为...

【专利技术属性】
技术研发人员：达雷克，
申请(专利权)人：通用电气德国控股有限公司，
类型：发明
国别省市：