[发明专利]无油的燃气涡轮发动机

说明书

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及电动无油燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机大体上包括布置成与彼此流动连通的风扇和核心发动机。此外，核心发动机大体上包括成串流顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在该处，一个或更多个轴向压缩机逐渐压缩空气，直到空气达到燃烧区段。燃料与压缩的空气混合且在燃烧区段内焚烧，以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段发送至涡轮区段。穿过涡轮区段的燃料气流驱动涡轮区段，且然后发送穿过排气区段，例如，至大气。

常规燃气涡轮发动机包括转子组件，其具有轴、压缩机叶轮、涡轮、联接件、密封组，以及给定操作条件下的最佳操作所需的其它元件。这些转子组件具有由于重力生成恒定静力的质量，且例如还由于操作期间转子组件中的失衡而生成动力。此燃气涡轮发动机包括在允许转子组件旋转的同时维持和支承这些力的轴承组件。典型的轴承组件包括收纳在轴承壳体内的轴承，以及构造在轴承与轴之间的轴承垫。

此外，常规飞行器发动机使用滚动元件轴承操作。此需油轴承在发动机的整个操作循环中支承来自旋转系统的静止和动态负载。此外，发动机中的典型滚动元件轴承需要使用起到若干功能的复杂零件组件构成的单独的轴承槽，其与油的需要结合。例如，此功能可包括油输送、密封、清除、轴承安装、冷却和/或阻尼。尽管滚动元件轴承是自从喷气发动机的构想起就已使用的完善技术，但对于油的需求需要若干支承硬件和附属装置。

例如，使用滚动元件轴承的常规飞行器发动机还包括径向传动轴和附件变速箱。径向传动轴经由一系列锥齿轮和正齿轮在发电机转子与附件变速箱之间机械地传输功率。此外，附件变速箱提供发动机的若干功能，例如包括发动机启动期间的核心旋转、利用啮合的起动机发电机的发电、用于滚动元件轴承的油润滑的输送泵、轴承槽清除泵、燃料增压泵，以及用于入口颗粒分离器(IPS)的风机。

由于滚动元件轴承和附件变速箱的机械构件的性质，故发动机的成功操作需要油。然而，除系统的改善可靠性之外，滚动元件轴承和附件变速箱从发动机的除去可能提供显著的重量节省。

因此，至少一些已知的旋转机器使用期望非油润滑的轴承的气体轴承。然而，为了从发动机完全除去油，还必须除去附件变速箱。然而，为了成功地除去附件变速箱，必须解决本文所述的各个功能。

鉴于上文，无油涡轮轴发动机将是本领域中受欢迎的。更具体而言，具有直接驱动的起动机发电机而非附件变速箱的电动无油涡轮轴发动机将是有利的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地阐明，或可从描述中清楚，或可通过实施本发明理解到。

在一方面，本公开内容针对一种燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。此外，燃气涡轮发动机包括至少一个旋转构件，其构造成将动力涡轮区段的至少一部分传动地连接到压缩机区段的至少一部分上。此外，燃气涡轮发动机包括构造成支承旋转构件的一个或更多个气体润滑的轴承。此外，燃气涡轮发动机包括构造成启动燃气涡轮发动机的直接驱动的起动机发电机。因此，本公开内容的燃气涡轮发动机提供了至少部分无油的涡轮发动机。

在另一方面，本公开内容针对一种操作具有至少一个气体润滑的轴承的燃气涡轮发动机的方法。该方法包括通过旋转起动机发电机的转子来经由直接驱动的起动机发电机来启动燃气涡轮发动机。另一个步骤包括以来自压缩机区段的加压空气来加压气体润滑的轴承来达成轴承升起。该方法还包括在转子速度增大且轴承转矩减小时，穿过边界层润滑区域以气体来连续地加压气体润滑的轴承来达成完全加压的气体润滑的轴承。

在又一个方面中，本公开内容针对一种飞行器发动机组件。飞行器发动机组件包括具有一个或更多个功率传输输入轴的旋翼机传输系统和燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段、构造成将动力涡轮区段的至少一部分传动地连接到压缩机区段的至少一部分上的主轴、构造成支承旋转构件的一个或更多个气体润滑轴承，以及构造成启动燃气涡轮发动机的直接驱动起动机发电机，其中燃气涡轮发动机是至少部分无油的。飞行器发动机组件还包括一个或更多个滚动元件轴承，其构造在旋翼机传输系统和燃气涡轮发动机的界面处的一个或更多个功率传输输入轴上。

实施方案1. 一种燃气涡轮发动机，包括：

压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；

至少一个旋转构件，其构造成将所述涡轮区段的至少一部分传动地连接到所述压缩机区段的至少一部分上；