專利名稱：在前端具有兩個風扇的渦輪噴氣發動機結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高旁通比的三級壓縮機旁通渦輪噴氣發動機，該渦輪噴氣發動機具有位于中間殼體前面的前風扇和后風扇，該中間殼體具有位于旁通空氣流中的外結構葉柵和位于主空氣流中的內結構葉柵，所述風扇的葉片沿徑向向外延伸至風扇殼，該風扇殼從外側限定了旁通空氣流；所述渦輪噴氣發動機還具有低壓壓縮機，用于壓縮進入到主空氣流用通道中的空氣；所述前風扇和后風扇由同軸的兩個軸直接且分開地旋轉。
背景技術：
在現代高功率的高旁通比渦輪噴氣發動機中，風扇具有較大的直徑，且葉片梢端處的周向速度與風扇的直徑和風扇的轉動速度成正比。為了獲得較高的效率，上述周向速度必須低于聲速。在具有單個風扇的傳統渦輪噴氣發動機中，通過在驅動軸和風扇之間設置減速齒輪傳動裝置，有可能能夠達到上述要求。然而，齒輪傳動裝置顯著地增加了發動機的重量，同時降低了效率。另一項技術是用兩個風扇(前風扇和后風扇)來裝備渦輪噴氣發動機，其中所述風扇組裝在中間殼體的前方，且每個風扇由單獨的低轉速驅動軸來驅動，同時不在中間安裝任何的減速齒輪傳動裝置。每個風扇使用旁通空氣的大致一半的推進功率來提供給旁通空氣通道中流動的空氣。
在具有兩個風扇的渦輪噴氣發動機中(其中，這兩個風扇位于中間殼體的前部，且由所述中間殼體支承)，前風扇具有相當長的懸伸長度，這很大程度上是因為在兩個風扇的葉片之間需要有足夠的距離以避免產生過大的噪音。
特別在美國專利No.3 861 139和4 860 537中示例說明了現有技術中的情況；所述美國專利描述了在本發明開始部分中所提及到的、具有兩個可反向旋轉風扇的渦輪噴氣發動機；其中，所述風扇連接到具有可反向旋轉轉子的低壓壓縮機上，并且內轉子由前風扇用的驅動軸驅動，外轉子由后風扇用的驅動軸驅動。
本發明的目的是提供一種具有兩個風扇的渦輪噴氣發動機，并克服與懸伸長度相關的缺陷。
本發明通過以下方式來實現這一目的所述后風扇的葉片從葉輪延伸至旁通空氣流中，所述葉輪經低壓壓縮機中的轉子葉片的下游環連接到驅動軸上；所述低壓壓縮機還包括至少一個轉子葉片的上游環以及位于孔內的外定子，其中所述至少一個轉子葉片由前風扇用的驅動軸驅動，且定子葉片的葉柵從所述孔內延伸，所述葉柵交錯放置在轉子葉片的環之間，所述外定子經第二中間殼體被風扇殼所承載著，所述第二中間殼體具有第二外結構葉柵和第二內結構葉柵，所述第二外結構葉柵位于前風扇的葉片和后風扇的葉片之間的旁通空氣流中，且所述第二內結構葉柵位于主空氣流中；并且，第一中間殼體通過軸向推力軸承支承著后風扇的轉動軸，并通過軸間軸承支承著前風扇的驅動軸；附加軸承也設置在所述第二中間殼體和所述軸之間。
在本發明的第一實施例中，前風扇的驅動軸的推力軸承由第二中間殼體支承，且軸間軸承是滾柱軸承。
在本發明的第二實施例中，軸間軸承是推力軸承，且設置在第二中間殼體和前風扇的驅動軸之間的軸承是滾柱軸承。
設置在第二中間殼體和前風扇的驅動軸之間的軸承，是滾柱軸承。
第一中間殼體還通過推力軸承支承著高壓壓縮機的驅動軸。
優選地，所述前風扇和后風扇是可反向旋轉的風扇。
通過閱讀以下對示例的說明和參考附圖，將展現出本發明的其他特性和優點，其中圖1是構成本發明第一實施例的渦輪噴氣發動機前部分的局部半剖圖；以及圖2是構成本發明第二實施例的渦輪噴氣發動機前部分的局部半剖圖。
具體實施例方式
圖1和圖2是渦輪噴氣發動機的前部分1(即位于中間殼體2的前端)沿X方向的局部剖面，所述渦輪噴氣發動機包括由內驅動軸4驅動的前風扇3；由中間驅動軸6驅動的后風扇5，該中間驅動軸6與內驅動軸4同軸且包圍內驅動軸4；以及低壓壓縮機7，該低壓壓縮機7用于壓縮貫穿到主空氣流或“主體”空氣流(F1)用的通道8內的空氣，且沿軸向設置在前風扇3和后風扇5之間。
前風扇3具有葉片10，該葉片10從葉輪11的周邊向外延伸至葉片殼12，其中該葉片殼12限定了輔助或“旁通”氣流F2用的通道13的外側。
后風扇5也具有葉片14，該葉片14從葉輪15的周邊穿過旁通空氣流F2用的通道13向外延伸至風扇殼12。葉輪15沿軸向設置在低壓壓縮機7的外側。
前風扇3的葉輪11被錐形體16連接到內驅動軸4上，而后風扇5的葉輪15經低壓壓縮機7中的轉子葉片19的下游環18被錐形體17連接到中間驅動軸6上。
中間殼體2具有位于旁通空氣流F2中的外結構葉柵30和位于主空氣流(F1)中的內結構葉柵31。外結構葉柵30向外連接在風扇殼12上。環形盒體32放置在外結構葉柵30和內結構葉柵31之間。附圖標記33代表推力承受桿，用于將中間殼體2連接到渦輪噴氣發動機支承柱上(圖中未示)。
除轉子葉片19的下游環18之外，低壓壓縮機7還包括從葉輪42的周邊延伸的轉子葉片41的上游環40，其中該葉輪42由襯套43連接到錐形體16或葉輪11上；并且，低壓壓縮機7還包括由中間驅動軸6驅動的轉子葉片的中間環44。定子葉片的葉柵47和48交錯放置在低壓壓縮機的轉子葉片環之間，所述葉柵沿徑向在外定子49的孔內延伸，其中該外定子49在其前端處具有分離梢端50，用來將主空氣流F1從旁通空氣流F2中分離。
低壓壓縮機7的外定子49通過第二輔助殼體60被風扇殼12所支承；所述第二輔助殼體60具有第二外結構葉柵61和第二內結構葉柵62，其中第二外結構葉柵61位于前風扇3的葉片10和后風扇5的葉片14之間的旁通空氣流F2內，且第二內結構葉柵62設置在主空氣流F 1中并環繞環形盒體63。在軸向上，第二內結構葉柵62設置在定子葉片的上游葉柵47和轉子葉片的中間環44之間。
下游中間殼體2和第二中間殼體60支承著軸4和6的軸向力和徑向力。中間軸6通過推力軸承70被下游中間殼體2支承著，并且通過滾柱軸承71被第二中間殼體60支承著。附圖標記72代表推力軸承，其可使中間殼體2支承著高壓壓縮機74的驅動軸73，其中該高壓壓縮機74位于下游中間殼體2的后側。軸間軸承80被放置在內驅動軸4和中間軸6之間，并且大致和中間軸6的推力軸承70相對齊；并且，推力軸承81在滾柱軸承71的下游處被放置在內驅動軸4和第二中間殼體60的盒體63之間。
在第一實施例中，如圖1所示，軸間軸承80是滾柱軸承，且軸承81是推力軸承。在本視圖中，由第二中間殼體60所承載的前風扇3的軸向力，在被推力承受桿33承受之前，將橫貫傳遞到葉片殼12上。從機械的角度看，上述結構是簡單的；但從傳遞力的角度來看，則是復雜的。
在第二實施例中，如圖2所示，軸間軸承80是推力軸承，且軸承81是滾柱軸承。在本視圖中，中間軸6承受著前風扇3的軸向力，并將這些軸向力直接傳遞給下游中間殼體2，其中這些軸向力由中間殼體2內的推力承受桿33所承受。從傳遞力的角度來看，上述結構是簡單的；但考慮到前風扇3的推力軸承80和后風扇5的驅動軸6之間的連接方式，則該結構是復雜的。
風扇3和5兩者可以在相同方向上旋轉。然而，優選地，這兩個風扇3和5可反向地進行旋轉，且由具有內轉子和外轉子的工作渦輪驅動，其中所述內轉子和外轉子沿軸向交替地設置有轉子葉片環。由于沒有定子，這種配置方式可同時減少工作渦輪的長度和重量。
權利要求
1.一種高旁通比的三級壓縮機旁通渦輪噴氣發動機，該渦輪噴氣發動機具有位于中間殼體(2)前面的前風扇(3)和后風扇(5)，該中間殼體(2)具有位于旁通空氣流(F2)中的外結構葉柵(30)和位于主空氣流(F1)中的內結構葉柵(31)，所述風扇的葉片(10，14)沿徑向向外延伸至風扇殼(12)，該風扇殼從外側限定了旁通空氣流(F2)；所述渦輪噴氣發動機還具有低壓壓縮機(7)，用于壓縮進入到主空氣流(F1)用通道(8)中的空氣；所述前風扇和后風扇由同軸的兩個軸(4，6)直接且分開地旋轉，所述渦輪噴氣發動機的特征在于所述后風扇(5)的葉片(14)從葉輪(15)延伸至旁通空氣流(F2)中，所述葉輪(15)經低壓壓縮機(7)中的轉子葉片(19)的下游環(18)連接到驅動軸(6)上；所述低壓壓縮機還包括至少一個轉子葉片(41)的上游環以及位于孔內的外定子(49)，其中所述至少一個轉子葉片(41)由前風扇(3)用的驅動軸(4)驅動，且定子葉片的葉柵(47，48)從所述孔內延伸，所述葉柵交錯放置在轉子葉片的環(41，44，19)之間，所述外定子經第二中間殼體(60)被風扇殼(12)所承載著，所述第二中間殼體(60)具有第二外結構葉柵(61)和第二內結構葉柵(62)，所述第二外結構葉柵(61)位于前風扇(3)的葉片(10)和后風扇(5)的葉片(14)之間的旁通空氣流(F2)中，且所述第二內結構葉柵(62)位于主空氣流(F1)中；并且，第一中間殼體(2)通過軸向推力軸承(70)支承著后風扇(5)的轉動軸(6)，并通過軸間軸承(80)支承著前風扇的驅動軸(4)；附加軸承(71，81)也設置在所述第二中間殼體(60)和所述軸(4，6)之間。
2.如權利要求1所述的渦輪噴氣發動機，其特征在于由第二中間殼體(60)所支承的前風扇(3)的驅動軸(4)的軸承(81)是推力軸承，且軸間軸承(80)是滾柱軸承。
3.如權利要求1所述的渦輪噴氣發動機，其特征在于軸間軸承(80)是推力軸承，且設置在第二中間殼體(60)和前風扇(3)的驅動軸(4)之間的軸承(81)是滾柱軸承。
4.如權利要求2或3所述的渦輪噴氣發動機，其特征在于設置在第二中間殼體(60)和前風扇(3)的驅動軸(4)之間的軸承(71)是滾柱軸承。
5.如權利要求1-4中任一所述的渦輪噴氣發動機，其特征在于第一中間殼體(2)還通過推力軸承(72)支承著高壓壓縮機(74)的驅動軸(73)。
6.如權利要求1-4中任一所述的渦輪噴氣發動機，其特征在于所述前風扇(3)和后風扇(5)是可反向旋轉的風扇。
全文摘要
本發明涉及一種渦輪噴氣發動機，該渦輪噴氣發動機具有低壓壓縮機(7)和位于中間殼體(2)前側的兩個風扇(3，5)，所述兩個風扇由兩個獨立的軸(4，6)驅動。所述低壓壓縮機(7)安裝在后風扇的(5)下方，并且還具有轉子葉片(14)的下游環(18)，用于將后風扇(5)連接到后風扇(5)的驅動軸(6)上；上游轉子葉片環(19)，其連接到前風扇(3)的驅動軸(4)上；以及至少一個定子葉片環(45，46)，其放置在轉子葉片環(40)之間并位于外定子(49)內部，其中所述外定子(49)由第二中間殼體(60)支承著。軸承(70，71，80，81)分別設置在兩個中間殼體(2，60)和兩個軸(5，6)之間。
文檔編號F04D29/04GK1654805SQ200510009419
公開日2005年8月17日 申請日期2005年2月8日 優先權日2004年2月11日
發明者雅克·巴爾特, 布魯諾·博伊廷, 揚·勒布雷 申請人:Snecma發動機公司