[发明专利]用于齿轮传动构造的燃气涡轮发动机的柔性支撑结构

说明书

本公开要求了2011年6月8日申请的序列号为No.61/494453的美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本公开涉及燃气涡轮发动机，并且尤其涉及用于该燃气涡轮发动机的齿轮传动构造的柔性支撑结构。

背景技术

为了设计的紧凑与高效的高齿轮减速能力，具有行星或星形齿轮系的周转齿轮箱可以用于燃气涡轮发动机。行星与星形齿轮系通常包括三个齿轮系元件：中心太阳轮、具有内齿轮齿的外齿圈、以及由行星架支撑的、介于太阳轮与齿圈之间并且同时与太阳轮和齿圈相啮合接合的多个行星齿轮。齿轮系元件共用公共纵向中心轴线，至少两个围绕该中心轴线旋转。周转齿轮系的优势在于，旋转输入可以连接至三个元件中的任意一个。其他两个元件中的一个随后相对于其他两个保持静止，以允许第三个用作输出。

在燃气涡轮发动机应用中，其中需要减速传递，中心太阳轮通常接收来自动力装置的旋转输入，外齿圈通常保持静止，并且行星齿轮架沿与太阳轮相同的方向旋转，以提供降低转速的转矩输出。在星形齿轮系中，行星架保持静止，并且通过齿圈沿与太阳轮相反的方向驱动输出轴。

在飞行过程中，轻重量的结构壳体因航空机动载荷而偏转，这造成了已知为发动机的龙骨弯曲的显著量的横向偏转。该偏转可以使得单个的太阳轮或行星轮的旋转轴线失去与中心轴线的平行。该偏转可以导致齿轮系轴颈轴承处与齿轮齿啮合处的某些不对准，其可能导致由不对准产生的效率损失以及由集中应力增长产生的潜在寿命降低。

发明内容

根据本公开的典型实施例的用于燃气涡轮发动机的齿轮传动构造除了其他可能的东西之外，还包括支撑风扇轴的框架、驱动风扇轴的齿轮系统、柔性支撑、以及到齿轮系统的输入联接件。框架限定出框架侧向刚度（Kframe）。至少部分地支撑齿轮系统的柔性支撑限定出相对于框架侧向刚度（Kframe）的柔性支撑侧向刚度（KFS）。输入联接件限定出相对于侧向刚度（Kframe）的输入联接件侧向刚度（KIC）。

在前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，框架与柔性支撑可以安装至静止的结构。

在任一前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，框架与柔性支撑可以安装至燃气涡轮发动机的静止的结构。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，框架与柔性支撑可以安装至燃气涡轮发动机的前部中心体。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑可以安装至齿轮系统的行星架。附加地或可替换地，输入联接件可以安装至齿轮系统的太阳轮。附加地或可替换地，风扇轴可以安装至齿轮系统的齿圈。附加地或可替换地，齿轮系统可以是星形系统。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑可以安装至齿轮系统的齿圈。附加地或可替换地，输入联接件可以安装至齿轮系统的太阳轮。附加地或可替换地，风扇轴可以安装至齿轮系统的行星架。附加地或可替换地，齿轮系统可以是行星系统。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，齿轮传动构造可以另外包括低速卷轴，其驱动输入联接件。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑侧向刚度（KFS）与输入联接件侧向刚度（KIC）中的至少一个可以小于框架侧向刚度（Kframe）的大约20%。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑侧向刚度（KFS）与输入联接件侧向刚度（KIC）均可以小于框架侧向刚度（Kframe）的大约20%。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑侧向刚度（KFS）与输入联接件侧向刚度（KIC）中的至少一个可以小于框架侧向刚度（Kframe）的大约11%。

在任意前述齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑侧向刚度（KFS）与输入联接件侧向刚度（KIC）均可以小于框架侧向刚度（Kframe）的大约11%。

根据本公开的另一典型实施例的用于燃气涡轮发动机的齿轮传动构造包括支撑风扇轴的框架、驱动风扇轴的齿轮系统、柔性支撑、以及到齿轮系统的输入联接件。齿轮系统包括限定出齿轮啮合侧向刚度（KGM）的齿轮啮合。至少部分地支撑齿轮系统的柔性支撑限定出相对于齿轮啮合侧向刚度（KGM）的柔性支撑侧向刚度（KFS）。输入联接件限定出相对于齿轮啮合侧向刚度（KGM）的输入联接件侧向刚度（KIC）。

在该齿轮传动构造实施例的进一步实施例中，柔性支撑侧向刚度（KFS）可以小于齿轮啮合侧向刚度（KGM）的大约8%。