雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機包括共軸的兩個軸,一個是連接低壓壓氣機到低壓渦輪并一起形成低壓(LP)缸的所謂低壓或BP軸,另一個是連接高壓壓氣機到高壓渦輪并一起形成高壓(HP)缸的所謂高壓或HP軸。對于這種電機,該徑向副軸通常被容納在環(huán)形殼體的結(jié)構(gòu)支撐臂中,次級流穿過所述環(huán)形殼體,這種環(huán)形殼體通常被稱為中間殼體。該徑向副軸的徑向內(nèi)端通常包括與小齒輪配合的傘齒輪,所述小齒輪與由高壓缸形成的主軸集成在一起。另一端機械地連接到附件箱,該附件箱包括提供其他裝置(即附件)的驅(qū)動的多個齒輪。當(dāng)發(fā)動機是渦扇發(fā)動機時,該徑向副軸分別穿過主流和次流的兩個射流,由于也稱為AGB(“附件齒輪箱”)的附件箱通常外部地安裝在產(chǎn)生次級流的風(fēng)機的外殼上。
飛機制造商可指定將附件箱大致安裝在渦輪發(fā)動機的六或八個角扇區(qū)中。為了驅(qū)動輔助裝置,即附件,所述輔助裝置在六點處形成第一結(jié)構(gòu)臂,所述第一結(jié)構(gòu)臂用作中間殼體的支撐件并將渦輪發(fā)動機的輪轂連接到中間殼體,在十二點處形成第二類似結(jié)構(gòu)臂,以及被定位到八點或四點的第三結(jié)構(gòu)臂,專用于副軸朝延伸該軸延伸部的附件箱通過的所述第三臂是常見的,如在文獻FR2971816A1中并且特別地參照所述文獻的圖2所示。這些結(jié)構(gòu)臂也用于引導(dǎo)在渦輪發(fā)動機的中中室和風(fēng)機室之間的管道和線束(harnesses)。然而,這種情況因此包括形成至少通過發(fā)動機的次級射流的至少三個徑向臂,而不需要特定的定位對稱,諸如本文獻的圖2所示的臂44。然而,已經(jīng)表明的是,如在以上情況中,至少三個臂的存在使流體的流動不穩(wěn)定并形成干擾,這降低了渦輪發(fā)動機的氣動性能。
為了優(yōu)化至少次級流的流動,申請人試圖僅保留兩個支撐中間殼體的結(jié)構(gòu)臂,一個在十二點,另一個在六點。這兩個臂因此對稱地定位在噴射流中,并且與包括三個或更多臂的安裝部相比更少干擾,從而最終改進渦輪發(fā)動機的氣動性能。由于發(fā)動機的垂直總體尺寸,附件箱在渦輪發(fā)動機中被定位在與六點處和十二點處的臂有角度地相對遠離的方向,例如大致在八點。在這種情況下,在六點的臂不僅容納管道和線束,而且容納用于驅(qū)動諸如附件箱等裝置以及從而最終地驅(qū)動輔助裝置(即附件)的徑向副軸。
然而,一個主要困難阻礙了如上所述結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。事實上,這種實施方式必然涉及在中間殼體外側(cè),在渦輪發(fā)動機上六點處形成的徑向副軸的徑向外端與在渦輪發(fā)動機上大致八點處形成的附件的殼體之間,提供動力傳輸設(shè)備。這些設(shè)備必定暗示大組件的存在,特別地用于恢復(fù)徑向副軸的旋轉(zhuǎn)以沿另一軸線,例如基本正切于渦輪發(fā)動機的中間殼體,將其傳輸?shù)礁郊?。這種部件,例如將具有與徑向副軸接合的圓錐齒輪的形式,并適于被連接到切向傳輸軸,并且還將處于允許部件彼此相對精確定位的潤滑固定罩殼中。在參考本文獻的情況下,圍繞、保持并保護渦輪發(fā)動機并且尺寸由飛機制造商賦予的發(fā)動機艙僅在渦輪發(fā)動機的六點周圍在中間殼體和機艙罩之間留下更多減少的徑向間隙,從而限制發(fā)動機艙的垂直總體尺寸。傳輸設(shè)備的定位并不容易,并且需要仔細考慮其集成。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
因此本發(fā)明提供了一種上述傳輸設(shè)備的簡單、有效和經(jīng)濟的集成。
為此,它提出了一種諸如渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪螺旋槳發(fā)動機的渦輪發(fā)動機,所述渦輪發(fā)動機沿電機軸線延伸,并包括:
至少一個中空引導(dǎo)臂,其從輪轂到渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體相對于發(fā)動機軸線徑向延伸,并且具有在所述環(huán)形殼體的開口展開的徑向外端,
位于所述引導(dǎo)臂中并用于旋轉(zhuǎn)被布置在所述環(huán)形殼體外圍上的至少一個裝置的徑向副軸,其特征在于,它進一步包括被布置面對環(huán)形殼體的開口并在該軸和所述裝置之間包括旋轉(zhuǎn)動力傳輸設(shè)備的分動箱,并且其中,提供引導(dǎo)臂,并且特別地在其徑向外端具有擴大區(qū)段,它通過該擴大區(qū)段在環(huán)形殼體的開口上展開并且在該擴大區(qū)段中容納有分動箱的一部分。
在本文獻中,中間殼體的引導(dǎo)臂是指支撐中間殼體的結(jié)構(gòu)臂,其可用于電氣線束和管道通過,甚至用于徑向副軸通過。
本發(fā)明因此可以適應(yīng)中間殼體的引導(dǎo)壁,因此它可在其徑向外端容納分動箱的至少一部分。雖然引導(dǎo)臂的區(qū)段的尺寸通常被確定以容納不超過一個副軸以及僅線束和線路,這里的引導(dǎo)臂具有徑向外中空部分,其具有被定位在中間殼體內(nèi)側(cè)的較大的因此擴大的橫截面,并且其具有需要容納一部分分動箱的空間。分動箱因此局部地徑向定位在中間殼體內(nèi)側(cè),這可以在殼體外側(cè)留下的很小徑向空間中安裝該殼體到機艙罩,因此解決了以上提到的集成問題。
此外,本發(fā)明可縮短傳輸軸的長度,由于后者然后從渦輪發(fā)動機的中心軸線以更短的徑向距離連接到傳輸設(shè)備。這方面特別地有利,由于它允許對渦輪發(fā)動機進行以下的修改:
—或者由于減少軸長度并且不增加軸直徑,增加副軸的臨界轉(zhuǎn)速,這提高了渦輪發(fā)動機的操作安全性余量,或者增加渦輪發(fā)動機的運行速度,而軸的轉(zhuǎn)速不超過臨界速度,并且因此沒有損壞軸的風(fēng)險;
—或減少副軸的直徑,同時保留其原始的臨界轉(zhuǎn)速,這可以在除擴大部分的其整個長度上減少引導(dǎo)臂區(qū)段的尺寸,然后提高了渦輪發(fā)動機的氣動性能。
至于先前的文獻FR2921423,應(yīng)該注意的是,傘齒輪41和43都不屬于所涉及的引導(dǎo)臂33/38。事實上,傘齒輪41被固定到高壓驅(qū)動軸33的端部并且傘齒輪43被固定到低壓驅(qū)動軸38的端部。這些因此是所增加的部件。更特別地,沒有設(shè)置引導(dǎo)臂,并且特別地沒有設(shè)置在其徑向外端具有如本發(fā)明的擴大部分的引導(dǎo)臂。
該解決方案的渦輪發(fā)動機優(yōu)選地為渦扇發(fā)動機,并且引導(dǎo)臂穿過渦輪發(fā)動機的次級射流。
分動箱的旋轉(zhuǎn)動力傳輸設(shè)備優(yōu)選地包括中空軸,所述中空軸包括:
在中空軸的徑向內(nèi)端內(nèi)側(cè)的花鍵,所述花鍵在形成于副軸的徑向外端的外花鍵之間嚙合,
與中空軸同軸線的傘齒輪,該分動箱的中空軸由設(shè)置在分動箱的罩殼內(nèi)側(cè)的軸承保持,所述罩殼在環(huán)形殼體內(nèi)側(cè)局部地定位在引導(dǎo)臂的徑向擴大部分中。
在一個特定實施方式中,分動箱的罩殼包括主體部和密封地連接到該主體部的連接部,并且至少一個所述軸承被定位在該主體部的開口,連接部被連接在該處。
根據(jù)另一特征,至少一個所述軸承局部地徑向位于環(huán)形殼體的開口。
分動箱的整個結(jié)構(gòu)因此更接近渦輪發(fā)動機的中心軸線,同時利用了在引導(dǎo)臂的擴大部分中可用的空間。
有利地,分動箱的罩殼包括分動箱的中空軸延伸通過的開口,所述開口密封地連接到引導(dǎo)臂的擴大部分,以形成包括引導(dǎo)臂內(nèi)側(cè)和罩殼內(nèi)側(cè)的單一密封腔。連接罩殼到引導(dǎo)臂的密封設(shè)備可有利地布置在渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體內(nèi)側(cè)。
在引導(dǎo)臂和分動箱的罩殼之間的這種密封可以特別地在引導(dǎo)臂和分動箱之間定位一個共同潤滑回路,其中,這些軸一體地旋轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征,徑向副軸的徑向外端徑向地位于渦輪發(fā)動機殼體的內(nèi)側(cè)。副軸因此與現(xiàn)有技術(shù)相比更短,其中它徑向地延伸超出渦輪發(fā)動機殼體以外。這導(dǎo)致了以上提到的優(yōu)點。
有利地,引導(dǎo)臂的擴大部分可包括從內(nèi)側(cè)被固定到渦輪發(fā)動機殼體的至少一個凸緣。這種凸緣可以相對于渦輪發(fā)動機殼體定位和固定該引導(dǎo)臂,這確保了其結(jié)構(gòu)保持在渦輪發(fā)動機中。
有利地,渦輪發(fā)動機進一步包括分動箱的放油回路,其中至少兩個油回收泵分別連接到兩個卸油端口,每一個都通過分動箱的底壁。
這兩個卸油端口優(yōu)選地在渦輪發(fā)動機的橫向方向中彼此遠離。
這些泵能夠使油路排油,不管渦輪發(fā)動機的位置和傾斜如何。事實上,當(dāng)渦輪發(fā)動機在飛機上時,根據(jù)飛行階段,渦輪發(fā)動機可相對于水平傾斜到一側(cè)或另一側(cè)。根據(jù)這種飛行階段,泵將能夠同時或依次地放油。
在優(yōu)選情況下,渦輪發(fā)動機將包括從輪轂的兩個相對側(cè)到渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體基本徑向延伸的兩個引導(dǎo)臂,分動箱相對于其中一個引導(dǎo)臂徑向向外地設(shè)置。
優(yōu)選地,兩個相對的引導(dǎo)臂分別為基本垂直延伸的上引導(dǎo)臂和下引導(dǎo)臂,分動箱設(shè)置在下引導(dǎo)臂以下。
傳輸軸可旋轉(zhuǎn)地連接分動箱到渦輪發(fā)動機的附件箱,所述附件箱定位在渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體的外圍上的一個角扇區(qū)中,該角扇區(qū)與定位有兩個相反引導(dǎo)臂(即,上引導(dǎo)臂和下引導(dǎo)臂)的角扇區(qū)不同。因此確保了連接到附件箱的該裝置的驅(qū)動,盡管后者并不面對徑向副軸定位。
有利地,附件箱可承載一個由徑向副軸驅(qū)動的發(fā)電機,特別地徑向副軸通過傳輸設(shè)備和切向傳輸軸驅(qū)動的發(fā)電機。發(fā)電機可以將由渦輪發(fā)動機產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)化成電能,例如為攜帶有渦輪發(fā)動機的飛機提供的電能。例如通過附件箱的旋轉(zhuǎn)附件臂直接地驅(qū)動發(fā)電機。
在一個特定實施方式中,環(huán)形空間形成在殼體和內(nèi)側(cè)容納有渦輪發(fā)動機的發(fā)動機艙之間,與在定位有所述至少一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的角扇區(qū)相比,所述環(huán)形空間在定位有分動箱的角扇區(qū)中尺寸上徑向地更小,并且該裝置例如可以是諸如發(fā)電機的輔助裝置并安裝在附件箱上,因此該組件具有遠大于分動箱的徑向整體尺寸。
在閱讀通過非限制性示例,同時參考附圖給出的以下描述后,本發(fā)明的其他細節(jié)、特征和優(yōu)點將顯而易見,其中:
—圖1是根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù),雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機的全視圖的軸向截面圖;
—圖2是從在圖1渦輪發(fā)動機中使用的中間殼體下游的視圖;
—圖3是從具有渦輪發(fā)動機的推進系統(tǒng)架構(gòu)上游的圖;
—圖4是圖3分動箱以及引導(dǎo)臂外端的更詳細視圖,其中,驅(qū)動附件箱的裝置的空轉(zhuǎn)臂在軸向截面中延伸。
一種具有多種主要部件的已知渦扇發(fā)動機10在圖1中示意地示出。它包括在上游將風(fēng)機轉(zhuǎn)子14和壓氣機的第一級16連接到低壓渦輪18的第一軸12;該組件形成低壓缸或BP缸。與第一軸同軸的第二鼓形軸20將壓氣機24的高壓級22連接到高壓渦輪;該組件與燃燒室(未示出)一起形成高壓缸或HP缸。軸12在上游由安裝在被指定為中間殼體的殼體28上的軸承26和26’所支撐,并且在下游由安裝在排氣殼體32上的軸承30所支撐。HP軸在這里由中間殼體28的軸承34支撐,并且從軸12下游通過軸間軸承36。
在圖1和3中,渦輪發(fā)動機的縱軸線標(biāo)記為B并且渦輪發(fā)動機的次級氣流具有標(biāo)記96,次級氣流掃過以下提到的臂44。
如圖1和圖2所述,中間殼體28包括在風(fēng)機殼體42的延伸部中的外護罩40。徑向引導(dǎo)臂44連接護罩40到支撐軸承26、26’和30的輪轂38。這種中間殼體28至少局部地包括以整體式鑄造的部件,其上可添加有徑向臂。諸如發(fā)電機和燃料泵或油泵的輔助裝置安裝在附件箱46上,如眾所周知的,所述附件箱46在活動范圍中被稱為AGB。在對應(yīng)于后者的八點區(qū)域的渦輪發(fā)動機的角扇區(qū)10中,附件箱46在風(fēng)機殼體42外部安裝在一個允許進行維修的位置。事實上,渦輪發(fā)動機旨在被安裝在特定定向中,上部對應(yīng)于十二點區(qū)域,下部對應(yīng)于六點區(qū)域。該機器通過徑向副軸48機械地連接到渦輪發(fā)動機的中心軸12、20,該徑向副軸48直接朝向附件箱46被容納在大致在八點角扇區(qū)中延伸的中間殼體28的徑向引導(dǎo)臂44中。中間殼體28的兩個其他引導(dǎo)臂44在12點和和6點區(qū)域延伸,并且用于例如引導(dǎo)電氣線束和燃料、油等管道。
在中間殼體28上包括兩個以上引導(dǎo)臂44的這種結(jié)構(gòu)具有以上提到的缺點。
本發(fā)明因此提出一種如圖3和4所述的解決方案。圖3示出了僅在12點和6點保留中間殼體28的兩個引導(dǎo)臂44,這至少在渦輪發(fā)動機的次級射流中改進了流體的流動,因此提高了氣動性能。這里的渦輪發(fā)動機是渦扇發(fā)動機,并且每個引導(dǎo)臂通過渦輪發(fā)動機的次級射流。
為了機械地連接渦輪發(fā)動機的中心軸和至少一個裝置,在該示例中一組安裝在位于八點區(qū)域的附件箱46中的裝置,徑向副軸48穿過六點引導(dǎo)臂44。副軸48的外端連接到分動箱50,所述分動箱50用于通過例如基本正切于風(fēng)機殼體42并連接分動箱50到附件箱46的傳輸軸52朝附件箱46傳輸副軸48的旋轉(zhuǎn)運動。應(yīng)該注意的是,徑向副軸48不一定垂直于渦輪發(fā)動機的中心軸,并且可相對于嚴(yán)格徑向方向(即垂直于中心軸)形成角度,如圖4可以看出。
未在圖中示出并且包括例如發(fā)電機的至少一個裝置安裝在附件箱46上,因此包括附件箱和該裝置的組件的徑向整體尺寸比分動箱的徑向整體尺寸更重要。在環(huán)形風(fēng)機殼體42周圍構(gòu)件的徑向整體尺寸的這些差導(dǎo)致了容納渦輪發(fā)動機10的發(fā)動機艙54優(yōu)選地具有一種如圖3所示非軸對稱形狀,以下更詳細地解釋。
此外,應(yīng)該理解的是,可以考慮代替具有單一裝置的附件箱,諸如發(fā)電機??梢钥紤]單一裝置,其包括遠離分動箱50的另一分動箱,并且至少一個傳輸軸用于驅(qū)動間隔最遠的裝置從所述另一分動箱開始。
在本文獻中,殼體42被認(rèn)為是一種包括風(fēng)機殼體和中間殼體的外部護罩的環(huán)形殼體。環(huán)形殼體42不一定是圓柱形,并可因此具有根據(jù)以渦輪發(fā)動機中心軸線方向考慮的縱向位置而改變的直徑。此外,如圖3可以看出,尺寸約束由發(fā)動機艙54施加,其中容納有渦輪發(fā)動機10。特別地,發(fā)動機艙54到渦輪發(fā)動機中心軸線的距離在圓周方向變化。更特別地,發(fā)動機艙圍繞渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體42,從而在環(huán)形殼體周圍留下可變徑向尺寸的環(huán)形間隙。為了減少發(fā)動機艙的整體高度,用于分動箱的在渦輪發(fā)動機上在六點處可用的徑向空間相對較小,并且因此需要研發(fā)一種傳輸殼體50的特定實施方式,如圖4更詳細地示出。圖4示出了,在六點處中空的引導(dǎo)臂44的徑向外端,并且其中徑向副軸48延伸并具有擴大部分56,該徑向副軸48通過該擴大部分56從內(nèi)側(cè)連接到渦輪發(fā)動機的風(fēng)機殼體42。因此,引導(dǎo)臂44具有擴大部分56,這里與其為整體式。
中空的擴大部分56,即引導(dǎo)臂44,從而在所述引導(dǎo)臂的外端形成一個空腔或凹槽58。更特別地,在與風(fēng)機殼體42在形成用于副軸48通過的環(huán)形殼體42的開口60周圍連接之前,限定引導(dǎo)臂44的壁在其外端相對于渦輪發(fā)動機的中心軸線移動遠離副軸48的A軸線。延伸部56從而通向環(huán)形殼體的開口60。
凸緣62在引導(dǎo)臂44的壁上形成并從內(nèi)側(cè)承載在風(fēng)機殼體42上,從而允許對其固定。副軸48的外端64形成在放大部56處,其從渦輪發(fā)動機的中心軸線的徑向距離以比風(fēng)機殼體42的半徑相比更短。副軸48的外端64包括在其外表面上形成的縱向花鍵66。
分動箱50局部地布置在風(fēng)機殼體42的開口60中以及在由擴大部分56形成的引導(dǎo)臂44的空腔58中。分動箱50包括固定外罩殼68,其包括主體部68A和密封地連接到主體部68A的連接部68B。這種連接部68B用于連接罩殼68到引導(dǎo)臂的擴大部分56,并且具有例如由圓柱壁70限定的圓形開口,該圓柱壁由環(huán)形密封72圍繞。該開口被布置在同軸圓柱壁74內(nèi)側(cè),該同軸圓柱壁74形成為引導(dǎo)臂的擴大部分56的突出部,以在兩個圓柱壁70、74之間密封地壓緊墊片72。因此,引導(dǎo)臂44內(nèi)側(cè)的空腔和罩殼內(nèi)側(cè)的空腔密封地連通,副軸48從引導(dǎo)臂44內(nèi)側(cè)的空腔延伸。
具有與副軸48的軸線相同的A軸線的中空軸78通過一系列軸承76被保持在罩殼68內(nèi)側(cè)。指向渦輪發(fā)動機中心軸線的中空軸78的端部80在引導(dǎo)臂44中在副軸48的花鍵端64周圍形成。更具體地,縱向花鍵82形成在中空軸78的內(nèi)壁上并且接合在副軸48的花鍵66之間,以旋轉(zhuǎn)地固定兩個軸48、78。傘齒輪84遠離渦輪發(fā)動機的中心軸設(shè)置在中空軸78的另一端。在裝配過程中,連接部68B連接到罩殼68的主體部68A,一旦分動箱50的上述元件被放置在罩殼68中。
軸承76是球或滾子軸承,并且用于引導(dǎo)中空軸78在分動箱50的罩殼68中旋轉(zhuǎn)。滾子軸承和球軸承在中空軸78附近在花鍵82和傘齒輪84之間形成,并且滾子軸承圍繞中空軸78的端部86,所述端部與傘齒輪84相比徑向向外地延伸更遠。應(yīng)注意的是,最靠近渦輪發(fā)動機的中心軸線定位的軸承76局部地定位在風(fēng)機殼體42的開口60。更特別地,軸承76可定位在罩殼68的主體部68A的開口處,其上連接有該連接部68B。
兩個端口88中的每個都形成在分動箱50的罩殼68的底壁680中,并且在渦輪發(fā)動機的橫向彼此間隔。在配備有渦輪發(fā)動機的飛機的飛行包線的幾乎所有姿態(tài)中,這兩個端口88的至少一個因此構(gòu)成罩殼68的低點,特別地對于甚至具有大角度的彎曲的情況。這兩個端口88用于排放在罩殼和用于潤滑和冷卻軸承的引導(dǎo)臂44中循環(huán)的油。至少兩個油回收泵分別連接到這兩個卸油端口88以實現(xiàn)分動箱50的放油回路,從而改變在飛行包線的所有姿態(tài)中的油。泵90根據(jù)飛行包線的姿態(tài)同時或依次地放油??梢钥紤]提供與額外專用回收泵相關(guān)聯(lián)的至少另一個端口88。在圖中,由于兩個端口88彼此前后地定位,僅示出一個端口。
切向傳輸軸52可很容易地接合分動箱50的中空軸78的傘齒輪84,通過圖中不可見的分動箱的開口,由于它垂直地定向到圖4的剖面,從而實現(xiàn)圖3的組件。
圖4示出了消音板92優(yōu)選存在于引導(dǎo)臂44的徑向外端。
消音板92優(yōu)選地在環(huán)形殼體42內(nèi)側(cè)延伸,如圖所示。
然后將給出最大效率以限制在該區(qū)域中的噪聲和振動,而不阻礙分動箱50相對環(huán)形殼體的開口60的實施。
事實上,渦輪發(fā)動機的環(huán)形殼體42在內(nèi)部覆蓋有消音板是明智的,該消音板包括由來自渦輪發(fā)動機的次級空氣流96掃過的徑向內(nèi)表面94,并且其中引導(dǎo)臂44的擴大部分56的至少90%體積位于消音板92的徑向厚度中(平行于A軸線,因此其相對于發(fā)動機的B軸線為徑向)。
應(yīng)該考慮的是,引導(dǎo)臂44在內(nèi)側(cè)擴大,其部分56從位于花鍵82和66的斜面560或562變化(這些區(qū)域可在點線和虛線的兩個水平之間變化,圖4)。
并且甚至更優(yōu)選地,表示少于10%的所述擴大部分的體積(圖4中的徑向區(qū)域98)的引導(dǎo)臂的擴大部分56的一部分將延伸超出消音板92的徑向內(nèi)表面94,并且其輪廓(例如,部分99)設(shè)計為減少其對在引導(dǎo)臂44周圍次級氣流96流動的影響。
其一個示例在圖4中示出。
將給出最大效率以限制在這一區(qū)域中的噪音和振動,而不阻礙分動箱50相對環(huán)形殼體的開口60的實施,或不適當(dāng)?shù)馗蓴_流96。