用于对准燃气涡轮发动机的变速箱的系统和方法与流程

用于对准燃气涡轮发动机的变速箱的系统和方法
1.优先权信息
2.本技术要求于2021年12月9日提交的印度专利申请序列号202111057289的优先权。
技术领域
3.本公开涉及一种具有变速箱的燃气涡轮发动机。


背景技术：

4.燃气涡轮发动机通常包括涡轮机和转子组件。涡轮机可包括连接到变速箱的低压轴。变速箱驱动转子组件的风扇轴并确定风扇轴相对于低压轴的速度的速度。
5.在高速下，低压轴可能由于脊柱弯曲(例如，由于航空和机动载荷导致的轻型壳体的横向偏转)或热梯度而相对于其他结构弓弯。例如，变速箱可能由于弓弯而相对于低压轴偏转，并且齿轮系统可能失去与中心线轴线的平行性。由低压轴驱动的齿轮和驱动风扇轴的齿轮之间可能存在未对准。
6.由于增加的集中应力，这种未对准可能导致齿轮系统的效率损失和潜在寿命降低。因此，对涡轮风扇发动机的变速箱对准的改进将在本领域中受到欢迎。
附图说明
7.本说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且能够实现的公开，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，其中：
8.图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面视图。
9.图2是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的压缩机前框架的示意图。
10.图3是根据本公开的示例性方面的方法的图示。
具体实施方式
11.现在将详细参考本公开的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。
12.本文使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有利于其他实施方式。此外，除非另有明确说明，否则本文描述的所有实施例都应视为示例性的。
13.为了下文描述的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”及其派生词应与在附图中定向的实施例有关。然而，应当理解，除明确规定相反的情况外，本公开可以采用各种替代变型。还应理解，附图中示出的以及在以下说明书中描述的具体装置仅仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特性不应被视为限制性的。
14.如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
15.术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机或运载工具内的相对位置，并且是指燃气涡轮发动机或运载工具的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前是指更靠近发动机入口的位置，而后是指更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。
16.术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。
17.术语“联接”、“固定”、“附接到”等指的是直接联接、固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接，除非本文另有说明。
18.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数引用。
19.在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言被应用于修改可以允许变化而不会导致与其相关的基本功能发生改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”、“近似”和“基本上”之类的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指在1％、2％、4％、10％、15％或20％的余量内。这些近似余量可应用于单个值，定义数值范围的任一端点或两个端点，和/或端点之间范围的余量。
20.在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，除非上下文或语言另有说明，否则此类范围被标识并包括其中包含的所有子范围。例如，本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可以相互独立地组合。
21.术语“涡轮机”或“涡轮机械”是指包括一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器，它们一起产生扭矩输出。
22.术语“燃气涡轮发动机”是指具有涡轮机作为其动力源的全部或一部分的发动机。示例燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等。
23.术语“燃烧区段”是指用于涡轮机的任何热添加系统。例如，术语燃烧区段可以指包括爆燃性燃烧组件、旋转爆震燃烧组件、脉冲爆震燃烧组件或其他适当的热添加组件中的一个或多个的区段。在某些示例性实施例中，燃烧区段可包括环形燃烧器、筒形燃烧器、管状燃烧器、驻涡燃烧器(tvc)或其他合适的燃烧系统，或它们的组合。
24.除非另有说明，否则术语“低”和“高”，或它们各自的比较程度(例如，更低、更高，在适用的情况下)，当与压缩机、涡轮、轴或线轴部件等一起使用时，各自指代发动机内的相对速度。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定被配置为以低于发动机处的“高涡轮”或“高速涡轮”的转速(例如最大允许转速)操作的部件。
25.本公开总体上涉及被配置为减少或消除发动机的低压轴和变速箱之间的未对准的系统和方法。变速箱可以连接到压缩机前框架或风扇毂框架以支撑变速箱。例如，变速箱可以柔性地连接到压缩机前框架，以允许变速箱发生一定的偏转，以保持与变速箱的输入轴对准。例如，柔性连接可以包括弹簧和阻尼器系统。或者，变速箱可以刚性地连接到压缩机前框架以减少变速箱的偏转并保持对准。
26.此外，变速箱一侧或两侧的支撑结构可以连接到压缩机前框架以消除或减少低压轴和变速箱之间的未对准。例如，电动机和发电机中的至少一个可以在变速箱的低压轴侧，
并且用于风扇轴的风扇轴支撑件可以在变速箱的风扇轴侧。电动机、发电机和风扇轴支撑件可以柔性地或刚性地连接到压缩机前框架，以向变速箱的输入轴和变速箱的输出轴提供支撑，从而为变速箱提供支撑，以保持与变速箱的输入轴和变速箱的输出轴对准。
27.离合器可以将低压轴与中间轴连接或断开连接，其中中间轴是变速箱的输入轴。当连接时，低压轴驱动中间轴。当断开连接时，中间轴可以独立于低压轴旋转。电动机选择性地联接到中间轴并且可以附加地或独立地驱动中间轴。发电机选择性地联接到中间轴并且可以从中间轴汲取动力。
28.控制器被配置为控制离合器和电动机。当低压轴的速度被确定为可能发生弓弯或弯曲的速度(例如，阈值速度)时，控制器可以将低压轴与中间轴断开连接并且用电动机驱动中间轴。在这里，低压轴被断开连接以减少或消除低压轴和变速箱之间的未对准。
29.发动机可包括位于风扇后方并由风扇轴驱动的低压增压器，以向核心提供额外的动力并调节风扇的速度。
30.本文所述的系统和方法的益处包括变速箱与输入轴和输出轴的对准以增加齿轮系统的效率和寿命。
31.现在参考附图，其中相同的数字在所有附图中指示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮喷气发动机是航空涡轮风扇发动机100，其被配置为安装到飞行器上，例如以机翼下配置或尾部安装配置。
32.如图1所示，涡轮风扇发动机100限定了轴向方向a(平行于提供参考的中心线轴线112延伸)、径向方向r和周向方向c(即，围绕轴向方向a延伸的方向)。
33.通常，涡轮风扇发动机100包括风扇区段114和布置在风扇区段114下游的涡轮机116。涡轮机116有时也或可替代地称为“核心涡轮发动机”。
34.涡轮机116包括外壳体118，该外壳体基本上为管状并限定入口120。外壳体118以串联流动关系包围：压缩机区段，其包括第一增压器或低压(lp)压缩机122和第二高压(hp)压缩机124；包括燃烧器126的燃烧区段；涡轮区段，其包括第一高压(hp)涡轮128和第二低压(lp)涡轮130；和喷射排气喷嘴区段132。
35.高压(hp)轴140或线轴将hp涡轮128驱动连接到hp压缩机124。低压(lp)轴142或线轴将lp涡轮130驱动连接到lp压缩机122。压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段132以串联流动顺序布置并且一起限定通过涡轮机116的核心空气流动路径144。
36.风扇区段114包括可变螺距风扇150。风扇150包括以间隔开的方式联接到盘154的多个风扇叶片152。如图所示，风扇叶片152从盘154大体沿径向方向r向外延伸。
37.风扇叶片152可操作地联接到一个或多个合适的致动构件。例如，致动构件可以被配置为改变风扇叶片152相对于俯仰轴线的螺距。
38.风扇轴156可操作地连接到风扇150并驱动风扇150。风扇叶片152和盘154可通过风扇轴156一起围绕中心线轴线112旋转。盘154由可旋转的前机舱158覆盖，该前机舱158具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片152。
39.风扇区段114还包括在涡轮机116的入口120处的低压增压器160。低压增压器160包括以间隔开的方式联接到盘164的多个可旋转叶片162。如图所示，可旋转叶片162从盘164大致沿径向方向r向外延伸。风扇轴156可操作地连接到低压增压器160并驱动低压增压
器160。可旋转叶片162和盘164一起可通过风扇轴156围绕中心线轴线112旋转。
40.风扇区段114包括环形风扇壳体或外机舱170，其至少部分地并且对于所描绘的实施例周向地围绕风扇150和涡轮机116的至少一部分。机舱170的下游区段172在涡轮机116的外部部分上延伸以限定旁通气流通道166。
41.在涡轮风扇发动机100操作期间，一定体积的空气通过机舱170和/或风扇区段114的相关入口174进入涡轮风扇发动机100。随着该一定体积的空气穿过风扇叶片152，第一部分空气被引导或导向到旁通气流通道166中，而第二部分空气被引导或导向到核心空气流动路径144中。
42.第二部分空气的压力随着其被导向通过lp压缩机122和hp压缩机124并进入燃烧器126而增加。更具体地，包括lp压缩机122和hp压缩机124的压缩机区段，限定了涡轮风扇发动机100以额定速度操作期间的总压力比。总压力比是指压缩机区段的出口压力(即，压缩机区段后端处的第二部分空气的压力)与压缩机区段的入口压力(即，压缩机区段的入口处的第二部分空气的压力)之比。
43.来自压缩机区段的压缩的第二部分空气与燃料混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧器126被导向通过hp涡轮128，其中来自燃烧气体的一部分热能和/或动能经由联接到外壳体118的hp涡轮定子轮叶和联接到hp轴140或线轴的hp涡轮转子叶片的连续级提取，从而致使hp轴140或线轴旋转，从而支持hp压缩机124的操作。
44.然后，燃烧气体被导向通过lp涡轮130，在那里第二部分热能和动能经由联接到外壳体118的lp涡轮定子轮叶和联接到lp轴142或线轴的lp涡轮转子叶片的连续级从燃烧气体中提取，从而致使lp轴142或线轴旋转，从而支持lp压缩机122的操作和/或风扇150和低压增压器160的旋转。
45.燃烧气体随后被导向通过涡轮机116的喷射排气喷嘴区段132以提供推进推力。同时，随着第一部分空气在从涡轮风扇发动机100的风扇喷嘴排气区段176排出之前被导向通过旁通气流通道166，第一部分空气的压力显著增加，也提供推进推力。hp涡轮128、lp涡轮130和喷射排气喷嘴区段132至少部分地限定热气体路径，用于导向燃烧气体通过涡轮机116。
46.参考图1和2，其中图2更详细地示出了示例性风扇框架组件，对于所描绘的实施例，机舱170通过多个出口导向轮叶180(例如，周向间隔开的)相对于涡轮机116被支撑。风扇框架组件182可包括压缩机前框架184(例如，内部圆形框架构件)和风扇壳体186(例如，外部圆形框架构件)。出口导向轮叶180支撑在压缩机前框架184和风扇壳体186之间。出口导向轮叶180沿径向方向从压缩机前框架184延伸到风扇壳体186。
47.风扇壳体186可以连接到机舱170，使得风扇框架组件182支撑机舱170并将机舱170定位在涡轮机116周围。压缩机前框架184可以集成到涡轮机116或附接到涡轮机116(例如，到外壳体118)。
48.参考图1中发动机100的一部分的详细视图，显示了在压缩机前框架184处连接lp轴142和风扇轴156的元件，风扇轴156连接到变速箱190的输出并由变速箱190驱动。lp轴142通过离合器194选择性地连接到中间轴192。中间轴192连接到变速箱190的输入并驱动变速箱190以驱动风扇轴156。可以提供风扇轴支撑件204或其他轴支撑结构来支撑风扇轴156。
49.变速箱190、电动机200、发电机202和风扇轴支撑件204连接到压缩机前框架184，如下文进一步详细描述的。
50.电动机200和发电机202选择性地联接到中间轴192。例如，电动机200和发电机202可以各自具有到中间轴192的齿轮连接。控制器(例如，控制器250)被配置为使电动机200/发电机202的齿轮与中间轴192的齿轮啮合。
51.在一些实施例中，电机(例如，电动机200和发电机202)可以作为电动机或发电机操作。
52.电动机200被配置为选择性地驱动中间轴192并且发电机202被配置为选择性地从中间轴192汲取动力。例如，电动机200被配置为将电能转换成中间轴192的旋转(例如，向中间轴192施加扭矩)。发电机202被配置为将中间轴192的旋转转换成电能。
53.电动机200通常可以包括定子和转子，转子可相对于定子旋转。此外，电动机200可以以任何合适的方式配置用于将电力转换成机械动力。例如，电动机200可以被配置为异步或感应电机，该电机可操作以利用交流(ac)电力。可替代地，电动机200可以被配置为同步电机，该同步电机可操作以利用交流(ac)电力或直流(dc)电力。以这种方式，将理解定子、转子或两者通常可以包括以任何合适数量的相、一个或多个永磁体、一个或多个电磁体等布置的多个线圈或绕组中的一个或多个。也可以使用其他示例性电动机或电机。
54.发电机202通常可以包括定子和转子，转子可相对于定子旋转。发电机202可以以任何合适的方式配置用于将机械动力转换成电力。例如，发电机202可以被配置为异步或感应电机，该电机可操作以产生交流(ac)电力。可替代地，发电机202可以被配置为同步电机，该同步电机可操作以产生交流(ac)电力或直流(dc)电力。以这种方式，将理解定子、转子或两者通常可以包括以任何合适数量的相布置的多个线圈或绕组中的一个或多个、一个或多个永磁体、一个或多个电磁体等。也可以使用其他示例性发电机或电机。
55.对于所示的示例性实施例，电动机200和发电机202通常与涡轮风扇发动机100的中心线轴线112同轴地配置，这对于所示的实施例意味着电动机200和发电机202也与风扇轴156、中间轴192和lp轴142同轴地配置。通过这种配置，电动机200和发电机202可以被称为“嵌入式”。然而，在其他实施例中，电动机200和发电机202之一或两者可以不与涡轮风扇发动机100的中心线轴线112同轴，而是可以通过例如合适的齿轮系偏置和连接。
56.能量储存装置206被配置为储存由发电机202产生的电能。能量储存装置206可以向电动机200提供储存的电能。电力调节和分配装置可以将发电机202连接到能量储存装置206。电力调节和分配装置可以包括电力电子装置或类似结构，用于例如在ac和dc电力之间转换电力。
57.应当理解，在其他示例性实施例中，电动机200可以附加地或替代地与任何其他合适的电源和/或电力存储组件电连通。
58.变速箱190(例如，动力齿轮箱或其他速度控制装置)包括多个齿轮，用于将lp轴142和/或中间轴192的转速改变(例如，降低)为对于风扇150更有效的转速。对于所示实施例，涡轮机116和电动机200通过变速箱190可操作地联接到风扇150。
59.当变速箱190将lp轴142和中间轴192连接到风扇轴156时，变速箱190可以将风扇150的速度与lp涡轮130(或涡轮机116)的速度取消关联和/或与电动机200的速度取消关联。
60.离合器194被配置为选择性地将lp轴142(例如，涡轮机116)连接到中间轴192。如将理解的，当离合器194将中间轴192与lp轴142断开连接时，中间轴192可以独立于lp轴142旋转。相比之下，当离合器194将中间轴192与lp轴142连接时，中间轴192和lp轴142可旋转地彼此固定，使得中间轴192和lp轴142以相同的速度旋转。
61.电动机200和lp轴142位于离合器194的相对侧。因此，离合器194被配置为将中间轴192与lp轴142断开连接，同时中间轴192保持连接到变速箱190以及风扇轴156。这里，中间轴192被配置为由电动机200驱动。
62.当离合器194将lp轴142连接到中间轴192时，lp轴142和电动机200都能够驱动变速箱190和风扇轴156。这种配置实现了如下文进一步详细描述的多种操作模式。
63.参考图1-3，变速箱190、电动机200、发电机202和风扇轴156(例如，经由风扇轴支撑件204)连接到压缩机前框架184。风扇轴支撑件204可以包括阻尼器轴承、转子轴承(例如，滚子轴承、滚珠轴承、圆锥滚子轴承等)，或用于风扇轴156的另一旋转支撑件，以相对于压缩机前框架184支撑风扇轴156。
64.参考图1，例如，风扇轴支撑件204通过第一连接件210连接到压缩机前框架184，变速箱190通过第二连接件212连接到压缩机前框架184，发电机202通过第三连接件214连接到压缩机前框架184，并且电动机200通过第四连接件216连接到压缩机前框架184。例如，当发动机100经历弓弯以保持lp轴142和变速箱190之间的对准时，连接到压缩机前框架184的连接件210、212、214、216支撑风扇轴支撑件204(例如，风扇轴156)、变速箱190、发电机202和电动机200。
65.在某些实施例中，风扇轴支撑件204、变速箱190、发电机202和电动机200中的两个或多个附加地或替代地彼此连接。例如，电动机200可以连接到发电机202，发电机202通过第三连接件214连接到压缩机前框架184，使得电动机200通过与发电机202的连接而由压缩机前框架184支撑。
66.在某些实施例中，连接件210、212、214、216中的一个或多个可以是柔性连接件。例如，连接件210、212、214、216可以包括弹簧220和阻尼器222。这里，连接到压缩机前框架的连接件210、212、214、216允许一些偏转并且为风扇轴支撑件204(例如，风扇轴156)、变速箱190、发电机202和电动机200提供支撑，以保持lp轴142和变速箱190之间的对准。
67.然而，在某些替代实施例中，连接件210、212、214、216中的一个或多个可以是刚性连接件。这里，连接到压缩机前框架184的连接件210、212、214、216为风扇轴支撑件204(例如，风扇轴156)、变速箱190、发电机202和电动机200提供支撑，以保持lp轴142和变速箱190之间的对准。
68.控制器250被配置为控制离合器194、电动机200、发电机202和变速箱190。具体地，控制器250控制离合器194以将lp轴142与中间轴192连接或断开连接，控制电动机200以选择性地驱动(例如，施加扭矩到)中间轴192，控制发电机202以选择性地从中间轴192汲取动力(例如，施加扭矩到中间轴192)，并且控制变速箱190来确定中间轴192和风扇轴156之间的相对速度。
69.通常，控制器250被配置为接收从一个或多个传感器252感测的数据(例如，速度、扭矩)或从一个或多个系统接收的命令(例如，期望扭矩)，并且例如基于所接收的数据做出控制决策。
70.在一个或多个示例性实施例中，控制器250可以是独立控制器，或者可替代地，可以集成到用于涡轮风扇发动机100的控制器、用于包括涡轮风扇发动机100的飞行器的控制器、全权限数字发动机控制(fadec)、发动机控制单元(ecu)等中的一个或多个中。
71.特别参考控制器250的操作，在至少某些实施例中，控制器250可以包括一个或多个计算装置260。计算装置260可以包括一个或多个处理器262和一个或多个存储器装置264。一个或多个处理器262可包括任何合适的处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其他合适的处理装置。一个或多个存储器装置264可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非瞬态计算机可读介质、ram、rom、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其他存储器装置。
72.一个或多个存储器装置264可存储可由一个或多个处理器262访问的信息，包括可由一个或多个处理器262执行的计算机可读指令266。指令266可以是在由一个或多个处理器262执行时使一个或多个处理器262执行操作的任何指令集。在一些实施例中，指令266可由一个或多个处理器262执行以使一个或多个处理器262执行操作，例如控制器250和/或计算装置260被配置用于的任何操作和功能、如本文所述的用于操作涡轮风扇发动机100的操作(例如，下面描述的方法)和/或一个或多个计算装置260的任何其他操作或功能。
73.指令266可以是用任何合适的编程语言编写的软件或者可以用硬件实现。另外和/或可替代地，指令266可以在处理器262上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。
74.存储器装置264可以进一步存储可以由处理器262访问的数据268。例如，数据268可以包括指示速度、扭矩、发动机/飞行器操作参数或条件的数据，和/或本文描述的任何其他数据和/或信息。
75.计算装置260还可以包括网络接口270，其用于例如与涡轮风扇发动机100的其他部件、并入燃气涡轮发动机的飞行器等进行通信。例如，在所描绘的实施例中，涡轮风扇发动机100可操作以限制lp轴142的速度，以达到期望扭矩等。控制器250通过例如网络接口270可操作地联接到一个或多个飞行器系统(例如，飞行管理系统或其他飞行器控制系统)，使得控制器250可以接收指示速度和扭矩的数据或命令。
76.网络接口270可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的部件。
77.本文所讨论的技术参考了基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的动作以及向和从基于计算机的系统发送的信息。本领域的普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性允许在部件之间对任务和功能进行多种可能的配置、组合和划分。例如，这里讨论的过程可以使用单个计算装置或多个组合工作的计算装置来实现。数据库、内存、指令和应用程序可以在单个系统上实现，也可以分布在多个系统上。分布式部件可以按顺序或并行操作。
78.参考图3，控制器250可根据方法300控制电动机200和离合器194以将lp轴142断开连接，以防止lp轴142在可能发生弓弯的速度下操作，或至少防止lp轴142在发动机100容易弯曲或弓弯时与变速箱190未对准。
79.根据第一步骤310，控制器250可以确定lp轴142的速度。例如，控制器250可以接收(例如，来自飞行器控制器)指示风扇轴156的期望扭矩或速度的数据。控制器250可以确定lp轴142的速度以实现风扇轴156的期望扭矩或速度，或者可替代地可以确定与lp轴142的
速度相关的其他发动机参数以实现风扇轴156的期望扭矩或速度(例如，lp涡轮速度、lp压缩机速度、与lp涡轮或lp压缩机相关的温度和/或压力等)。例如，lp轴142的速度可以基于hp轴140的速度、基于风扇轴156的期望扭矩等直接确定。
80.根据第二步骤320，控制器250可以将确定的lp轴142的速度与阈值进行比较。阈值可以是lp轴142可能弓弯并导致未对准的速度，或者发动机100易于弯曲或弓弯的速度，潜在地产生lp轴142与变速箱190的未对准。
81.在其他示例性方面，如上所述，在步骤310处确定的数据可以是指示lp轴142的速度的数据，并且在步骤320处使用的阈值可以类似地是指示lp轴142的速度的类似数据的阈值。
82.根据第三步骤330，如果确定的lp轴142的速度大于针对lp轴142的速度阈值，则控制器250控制离合器194以将lp轴142与中间轴192断开连接。具体地，在某些示例性方面，响应于确定lp轴142的速度大于针对lp轴142的速度阈值，控制器250可以控制离合器194以将lp轴142与中间轴192断开连接。在这种情况下，控制器250控制电动机200以用电动机200驱动中间轴192以实现确定的速度。例如，控制器250控制电动机200向中间轴192施加扭矩以实现针对风扇轴156的期望扭矩或速度(例如根据变速箱190的传动比)。
83.一旦lp轴142断开连接，涡轮机116可操作使得lp轴142的速度降低。
84.附加地或可替代地，例如当在涡轮机116中提供另一电机(如在涡轮机116的涡轮区段中的嵌入式电机(例如，发电机))时，涡轮机116可以被操作以驱动嵌入式电机产生电力。
85.根据第四步骤340，如果确定的lp轴142的速度小于针对lp轴142的速度阈值，则控制器250控制离合器194将lp轴142连接(或者如果已经连接，则保持连接)到中间轴192。更具体地，在某些示例性方面，响应于确定lp轴142的速度小于针对lp轴142的速度阈值，控制器250可以控制离合器194将lp轴142连接(或如果已经连接，则保持连接)到中间轴192。控制器250可以控制电动机200停止用电动机200驱动中间轴192。
86.应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机100仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机100可以具有任何其他合适的配置。例如，本公开的各方面可以与任何其他合适的航空燃气涡轮发动机(例如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等)一起使用。此外，本公开的各方面还可以与任何航改燃气涡轮发动机(例如航海燃气涡轮发动机)一起使用。
87.可以应用本公开的其他燃气涡轮发动机可以具有替代构造。举例来说，这样的发动机可以具有替代数量的互连轴(例如，两个)和/或替代数量的压缩机和/或涡轮。此外，发动机可被配置为无导管燃气涡轮发动机(例如，不包括外机舱170)等。
88.该书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开内容的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元素，则它们旨在落入权利要求的范围内。
89.进一步的方面由以下条项的主题提供：
90.一种燃气涡轮发动机，包括涡轮机，所述涡轮机具有呈串联流动顺序的压缩机、燃
烧器和涡轮，所述涡轮机进一步包括被配置为由所述涡轮驱动的低压轴；变速箱，其中，所述低压轴被配置为驱动所述变速箱；电动机，所述电机被配置为驱动所述变速箱；风扇轴，其中，所述变速箱被配置为驱动所述风扇轴；压缩机前框架；以及以下之间的连接件：所述压缩机前框架；和所述电动机和所述变速箱中的至少一个。
91.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述连接件是刚性的。
92.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述连接件是柔性的。
93.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述连接件包括弹簧和阻尼器中的至少一个。
94.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电动机和所述变速箱连接到所述压缩机前框架。
95.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括被配置为支撑所述风扇轴的风扇轴支撑件，其中，所述风扇轴支撑件连接到所述压缩机前框架。
96.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电动机、所述变速箱和所述风扇轴支撑件中的至少一个连接到所述电动机、所述变速箱和所述风扇轴支撑件中的另一个。
97.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括：离合器；和中间轴，其中，所述中间轴被配置为将所述低压轴连接到所述变速箱，其中，所述低压轴通过所述离合器连接到所述中间轴。
98.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括选择性地联接到所述中间轴的发电机，其中，所述发电机连接到所述压缩机前框架。
99.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述电动机选择性地联接到所述中间轴。
100.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括控制器，所述控制器被配置为控制所述电动机和所述离合器。
101.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述控制器被配置为基于所述低压轴的速度：将所述低压轴与所述中间轴断开连接；和用所述电动机驱动所述中间轴。
102.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，将所述速度与针对所述低压轴的阈值速度进行比较。
103.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述速度基于针对所述风扇轴的期望扭矩来确定。
104.根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述中间轴由所述电动机驱动以实现针对所述风扇轴的所述期望扭矩。
105.一种方法，包括确定低压轴的速度；将所述低压轴的所述速度与针对所述低压轴的速度阈值进行比较；响应于确定所述低压轴的所述速度大于针对所述低压轴的所述速度阈值：将所述低压轴与变速箱断开连接；和用电动机驱动所述变速箱。
106.根据这些条项中的一项或多项所述的方法，其中，确定所述低压轴的所述速度包
括：接收指示风扇轴的期望扭矩或速度的数据；和基于所接收的指示所述风扇轴的所述期望扭矩或速度的数据以及所述低压轴的第一速度与所述风扇轴的第二速度之比来确定所述低压轴的所述速度，其中，所述比是基于所述变速箱中的齿轮比的。
107.根据这些条项中的一项或多项所述的方法，其中，用所述电动机驱动所述变速箱包括用所述电动机驱动所述变速箱以实现所述风扇轴的所述期望扭矩或速度。
108.根据这些条项中的一项或多项所述的方法，进一步包括：响应于确定所述低压轴的所述速度小于针对所述低压轴的所述速度阈值，用所述低压轴驱动所述变速箱。
109.根据这些条项中的一项或多项所述的方法，进一步包括：响应于确定所述低压轴的所述速度小于针对所述低压轴的所述速度阈值，将所述低压轴连接到所述变速箱。

技术特征：
1.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：涡轮机，所述涡轮机具有处于串联流动顺序的压缩机、燃烧器和涡轮，所述涡轮机进一步包括被配置为由所述涡轮驱动的低压轴；变速箱，其中，所述低压轴被配置为驱动所述变速箱；电动机，所述电机被配置为驱动所述变速箱；风扇轴，其中，所述变速箱被配置为驱动所述风扇轴；压缩机前框架；以及以下之间的连接件：所述压缩机前框架；和所述电动机和所述变速箱中的至少一个。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述连接件是刚性的。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述连接件是柔性的。4.根据权利要求3所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述连接件包括弹簧和阻尼器中的至少一个。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述电动机和所述变速箱连接到所述压缩机前框架。6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括被配置为支撑所述风扇轴的风扇轴支撑件，其中，所述风扇轴支撑件连接到所述压缩机前框架。7.根据权利要求6所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述电动机、所述变速箱和所述风扇轴支撑件中的至少一个连接到所述电动机、所述变速箱和所述风扇轴支撑件中的另一个。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：离合器；和中间轴，其中，所述中间轴被配置为将所述低压轴连接到所述变速箱，其中，所述低压轴通过所述离合器连接到所述中间轴。9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括选择性地联接到所述中间轴的发电机，其中，所述发电机连接到所述压缩机前框架。10.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述电动机选择性地联接到所述中间轴。

技术总结
一种燃气涡轮发动机，包括涡轮机，该涡轮机具有呈串联流动顺序的压缩机、燃烧器和涡轮。该涡轮机包括低压轴、变速箱、电动机、风扇轴和压缩机前框架。低压轴被配置为由涡轮驱动并且被配置为驱动变速箱。电动机还被配置为驱动变速箱。变速箱被配置为驱动风扇轴。在压缩机前框架与电动机和变速箱中的至少一个之间提供连接件。提供连接件。提供连接件。


技术研发人员：纳加施瑞莎
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/6/14