[发明专利]具有反向旋转涡轮机的涡轮发动机的改进结构

说明书

一种涡轮发动机(10)的反向旋转涡轮机(C)，其围绕旋转轴线(X)延伸并且包括：内转子(22)，其围绕所述旋转轴线(X)旋转，并且包括至少一个由第一轴(26)可旋转地支撑的内部活动叶片(220)；外转子(20)，其围绕所述旋转轴线(X)在与所述内转子(22)相反的方向上旋转，并且包括由与所述第一轴(26)同轴的第二轴(24)可旋转地支撑的至少一个外部活动叶片(200)，所述第一轴和所述第二轴(24、26)从所述涡轮机(C)的上游轴向延伸至下游，其中，所述第一轴(26)由布置在所述第一轴和所述涡轮机的上游壳体(60)之间的第一轴承(62)引导旋转，所述第二轴(24)由布置在所述第二轴(24)和所述涡轮机的上游壳体(60)之间的第二轴承(72)引导旋转。

技术领域

本公开涉及涡轮发动机领域。更具体地，本公开涉及涡轮发动机的反向旋转涡轮机，以及包括这种涡轮机的涡轮发动机。

背景技术

沿着气体流动方向，从上游到下游，飞行器涡轮发动机通常包括风扇、低压压缩机、高压压缩机、燃烧室、高压涡轮机和低压涡轮机。低压压缩机的转子由低压涡轮机的转子驱动，高压压缩机的转子由高压涡轮机的转子驱动。

为了提高发动机效率，飞行器涡轮发动机可以配备反向旋转涡轮机，而不是低压涡轮机。反向旋转涡轮机包括内转子，称为快转子，连接到第一涡轮轴，并被配置为以第一旋转方向旋转；以及外转子，称为慢转子，连接到第二涡轮轴，并被配置为以与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。第一转子的叶片与第二转子的叶片交错排列。

以已知的方式，第一涡轮轴特别地由安装在第一轴和设置在反向旋转涡轮机上游的上游涡轮机壳体或TVF(涡轮机叶片框架)壳体之间的轴承定心和引导，第二涡轮轴由安装在第二轴和设置在反向旋转涡轮机下游的下游涡轮机壳体或TRF(涡轮机后框架)壳体之间的另一个轴承定心并引导。

然而，这种结构有一些缺点。特别地，引导第二轴的轴承的位置迫使第二轴非常长，并因此承受显著的弯曲应力。然而，第二轴相对于第一轴的显著弯曲会导致转子之间出现间隙，或者改变已经存在的间隙。此外，第一轴和第二轴的轴承由不同的结构(第一轴的上游壳体和第二轴的下游壳体)承载，这些壳体因膨胀、扭曲或陀螺效应引起的局部变形会产生这些轴的不同位移，因此转子的不同部分之间出现间隙。例如，第一转子和第二转子之间的相对位移会导致第一转子的叶片与第二转子的耐磨轨道之间出现间隙。这种间隙由转子的不同变形引起，可能导致影响涡轮发动机性能的泄漏。

此外，这些反向旋转涡轮机的已知结构涉及到外转子容纳在外部壳体中，因此，后者的温度很高。事实上，这种外部壳体的存在对于承载涡轮机的上游壳体和下游壳体都是必要的，从而确保上游机壳和下游机壳之间的结构联系。该外转子被包在外部壳体中的事实限制了为该转子安装冷却装置的可能性，或为叶片安装测量装置的可能性，如内窥镜。因此，需要一种反向旋转涡轮机结构，使其能够克服上述至少部分缺陷。

发明内容

本公开涉及一种涡轮发动机的反向旋转涡轮机，其围绕旋转轴延伸并且包括：

内转子，其被配置为围绕所述旋转轴线旋转，并且包括至少一个由第一轴可旋转地支撑的内部活动叶片，

外转子，其被配置为围绕所述旋转轴线在与所述内转子相反的方向上旋转，并且包括由与所述第一轴同轴的第二轴可旋转地支撑的至少一个外部活动叶片，所述第一轴和所述第二轴从涡轮机的上游轴向延伸至下游，

其中所述第一轴由布置在所述第一轴和涡轮机上游壳体之间的第一轴承引导旋转，所述第二轴由布置在所述第二轴和涡轮机上游壳体之间的第二轴承引导旋转。

在本公开中，术语“内”和“外”以及术语“内部”和“外部”及其派生词是根据涡轮机的径向方向考虑的。同样，术语“上游”和“下游”是根据涡轮发动机中气体沿旋转轴的流动方向来考虑的。