[发明专利]发动机

说明书

技术领域

目前披露的主题涉及航改燃气涡轮发动机，特别是用于发电的航改燃气涡轮发动机。

背景技术

用燃气轮机发电已经进行了很多年。这种燃气轮机，通常被称为陆上燃气轮机，可以分成两个通用组:工业发动机和航改发动机。

工业发动机是为发电或其他陆上用途特制的，而航改发动机源自于航空燃气涡轮发动机，其最初设计为用于航空应用，例如飞机的推进单元。虽然工业发动机趋向于在物理上大且重，但航改发动机通常紧凑得多。

基于之前用于航空应用的燃气涡轮发动机提供了某些类型的航改发动机。在这种情况下，燃气涡轮发动机被翻新，并被改造为用于发电。

用于改造涡轮喷射类型的燃气轮机以提供航改燃气轮机的常规方法是用空气动力学地耦接的动力涡轮机替换排气喷管，动力涡轮机产生轴功率，该轴功率又可以用于驱动发电机，例如交流发电机，以产生电力。

用于改造涡轮螺旋桨类型的燃气轮机以提供用于发电的航改燃气轮机的常规方法例如是从动力涡轮机去除螺旋桨和齿轮箱，并将涡轮螺旋桨的动力涡轮机机械地耦接到发电机。

用于改造涡扇类型的燃气轮机以提供航改燃气轮机的常规方法是通过用额外的低压力比压气机替换风扇和旁路系统，和通过用空气动力学地耦接的动力涡轮机(其产生了轴功率，该轴功率又可以用于驱动发电机)替换排气喷管，将涡扇发动机改造为涡轮喷射发动机。

发明内容

根据目前披露的主题的一方面，提供了一种用于改造涡扇发动机的方法，包括；

(a)提供涡扇发动机，涡扇发动机包括:

-核心发动机，其包括至少一个高压卷轴组件和燃烧室；

-未改型风扇，其配置成至少在一组发动机状态至少提供绕过核心发动机的旁路流，风扇机械地耦接到低压涡轮，低压涡轮又由核心发动机驱动；

(b)通过改型或替换未改型风扇以提供改型风扇，基于涡扇发动机提供改造的涡扇发动机，改型风扇配置成：在改造的涡扇发动机的与步骤(a)的所述至少一组发动机状态对应的操作期间，相对于所述风扇旁路流产生减小的旁路流，从而使所述低压涡轮能产生过量轴功率，该过量轴功率高于在改造的涡扇发动机的操作期间驱动所述改型风扇所需的基线轴功率。

因此，在改造的涡扇发动机的操作中，所述低压涡轮产生前述的过量轴功率，其中过量轴功率超过在改造的涡扇发动机的操作期间驱动所述改型风扇所需的基线轴功率。过量轴功率可以用于各种用途，例如发电。

例如，在步骤(b)中，通过减小所述未改型风扇的风扇叶片的外径，所述改型风扇相对于未改型风扇被改型。另外或替代地，在步骤(b)中，通过去除所述未改型风扇的风扇叶片的至少外侧径向部分，所述改型风扇相对于未改型风扇被改型。另外或替代地，在步骤(b)中，通过去除所述未改型风扇的风扇叶片，所述改型风扇相对于未改型风扇被改型。

替代地，例如，在步骤(b)中，通过改型所述未改型风扇的风扇叶片的至少侧外径向部分的几何形状以使得风扇叶片的所述至少外侧径向部分产生与未改型风扇叶片相比减小的旁路流，所述改型风扇相对于未改型风扇被改型。可选地，通过相对于进入改造的涡扇发动机的气流方向提供零或接近零的迎角，风扇叶片的所述至少外径向部分被改型。

另外或替代地，在步骤(a)中，未改型风扇也配置为提供通过核心发动机的核心流。可选地，所述未改型风扇进一步配置为给流向核心发动机的核心流提供第一压力比，并且其中所述改型或替换未改型风扇以提供改型风扇使得改为给流向核心发动机的核心流提供代替所述第一压力比的第二压力比，其中所述第一压力比在量值上类似于所述第二压力比。替代地，所述未改型风扇进一步配置为给流向核心发动机的核心流提供第一压力比，并且其中所述改型或替换未改型风扇以提供改型风扇使得改为给流向核心发动机的核心流提供代替所述第一压力比的第二压力比，其中所述第一压力比在量值上小于所述第二压力比。替代地，所述未改型风扇进一步配置为给流向核心发动机的核心流提供第一压力比，并且其中所述改型或替换未改型风扇以提供改型风扇使得改为给流向核心发动机的核心流提供代替所述第一压力比的第二压力比，其中所述第一压力比在量上大于所述第二压力比。替代地，所述未改型风扇进一步配置为给流向核心发动机的核心流提供第一压力比，和其中所述改型或替换未改型风扇以提供改型风扇使得改为给流向核心发动机的核心流提供第二压力比，其中所述第二压力比为1.0。

另外或替代地，在步骤(b)中，所述改型风扇配置为：与未改型风扇产生的旁路推力相比，产生减小的旁路推力。

例如，另外或替代以上情况，所述改型风扇和所述低压涡轮设置在低压卷轴组件中。