带有减速器的燃气涡轮发动机的柔度的制作方法

本发明涉及一种包括机械传动装置的燃气涡轮发动机。更具体地，本发明涉及机械传动装置的径向柔度。

背景技术：

1、参照图1，从背景技术已知具有齿轮传动结构的燃气涡轮发动机1000，燃气涡轮发动机1000以纵向轴线x-x为中心。这种燃气涡轮发动机1000特别用于推进固定添加有这种燃气涡轮发动机的飞行器(未示出)。

2、如图1所示，燃气涡轮发动机1000包括被整流罩1002包围的风扇1001。此外，燃气涡轮发动机1000包括围绕低压压缩机部段1003、高压压缩机部段1004、燃烧室1005、高压涡轮部段1006和低压涡轮部段1007的壳体1。

3、燃气涡轮发动机1000还包括风扇轴2、低压涡轮轴4和高压涡轮轴1008，每个轴可相对于壳体1围绕纵向轴线x-x进行旋转运动。风扇轴2通过固定安装在壳体1上的一对轴承3旋转支撑。

4、风扇轴2驱动风扇1001，低压涡轮轴4由低压涡轮部段1007驱动并且低压涡轮轴驱动低压压缩机部段1003，高压涡轮轴1008由高压涡轮部段1006驱动并且高压涡轮轴驱动高压压缩机部段1004。

5、如图1所示，燃气涡轮发动机1000还包括机械传动装置8，也被称为减速齿轮箱。

6、在运行中，气流由燃气涡轮发动机1000内的风扇1001吸入。该气流的一部分在壳体1内流通，以依次被低压压缩机部段1003压缩，然后被高压压缩机部段1004压缩，在燃烧室1005内点燃，最后被高压涡轮部段1006膨胀，接着被低压涡轮部段1007膨胀。

7、这种流通使得能够驱动低压涡轮轴4和高压涡轮轴1006围绕纵向轴线x-x旋转。此外，低压涡轮轴4通过机械传动装置8驱动风扇轴2，机械传动装置8将扭矩和转速从低压涡轮轴4传递到风扇轴2。由机械传动装置8实现的风扇轴2和低压涡轮轴4的动态分离使得低压涡轮轴4能够达到高得多的转速，而不会有风扇叶片1001的端部超速的风险。因此，提高了燃气涡轮发动机1000的效率，并且可以减小燃气涡轮发动机的尺寸。

8、然而，机械传动装置8的使用造成了一定数量的困难，包括机械传动装置8在运行中的机械稳定性，这直接影响机械传动装置的效率和寿命。

9、实际上，在运行中，燃气涡轮发动机1000的不同部件可能遵循彼此不同的动态演变。例如，风扇轴2可能受到其强度和方向不同于低压涡轮轴4可能受到的运动的运动。由于风扇轴2和低压涡轮轴4机械地连接到机械传动装置8，因此机械传动装置8可能会累积应力以补偿这些不同的动态演变。通常，低压涡轮轴4可能经受径向移位，而风扇轴2保持径向固定。在这种情况下，机械传动装置8通过累积径向机械应力来抑制径向运动中的这种差异。

10、考虑到这一困难的解决方案是加强机械传动装置8的部件，以能够在燃气涡轮发动机1000的整个寿命期间承受这些应力。然而，这种解决方案并不令人满意，因为这种解决方案是昂贵的，并且导致燃气涡轮发动机1000的质量增加，这使得由减速齿轮结构带来的效率改进被消减。

11、考虑到这一困难的另一解决方案在于试图限制机械传动装置8的某些部件的刚度，特别是限制支撑机械传动装置8的连接元件10、11的刚度。因此，已经提出了这些元件10、11与支撑件1009的刚度之间的比值，使得能够限制机械传动装置8内的应力累积。这种解决方案也不令人满意。实际上，从该解决方案中通常不清楚这些元件10、11的哪一部分必须变得不那么刚性，也不清楚可以测量这种刚度降低的方式。因此，已经提出的比值实际上无助于提高机械传动装置8的寿命，同时限制其重量。

12、因此，需要克服背景技术中的缺点。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是降低齿轮传动式涡轮发动机的机械传动装置内的机械应力。

2、为此，根据本发明的第一方面，提出了一种用于燃气涡轮发动机的组件，该组件包括：

3、-壳体，

4、-风扇轴，风扇轴可相对于壳体围绕燃气涡轮发动机的纵向轴线进行旋转运动，

5、-第一轴承，第一轴承被构造成旋转支撑风扇轴，第一轴承固定地安装在壳体上，

6、-涡轮轴，涡轮轴可相对于壳体围绕纵向轴线进行旋转运动，

7、-第二轴承，第二轴承被构造成旋转支撑涡轮轴，第二轴承固定地安装在壳体上，

8、-支撑轴，支撑轴相对于壳体围绕纵向轴线进行旋转运动，

9、-第三轴承，第三轴承被构造成旋转支撑该支撑轴，

10、-机械传动装置，涡轮轴经由机械传动装置驱动风扇轴，

11、-第一连接元件，第一连接元件具有连接到风扇轴并安装在第一轴承上的第一端部和连接到机械传动装置的第二端部，第一连接元件具有第一径向柔度，

12、-第二连接元件，第二连接元件具有连接到涡轮轴并安装在第二轴承上的第三端部和连接到机械传动装置的第四端部，第二连接元件具有第二径向柔度，

13、-第三连接元件，第三连接元件具有固定安装在壳体上的第五端部和连接到机械传动装置的第六端部，第三连接元件具有第三径向柔度，以及

14、-第四连接元件，第四连接元件具有固定安装在壳体上的第七端部和连接到第三轴承的第八端部，第四连接元件具有第四径向柔度，

15、其中，第一径向柔度和第三径向柔度之间的比率严格小于10％，和/或，第一径向柔度和第二径向柔度之间的比率严格小于4％，和/或，第一径向柔度和第四径向柔度之间的比率严格小于50％。

16、保持第一径向柔度和第三径向柔度之间的比率严格小于10％，和/或，第一径向柔度和第二径向柔度之间的比率严格小于4％，和/或第一径向柔度和第四径向柔度之间的比率严格小于50％，确保了连接元件之间的径向应力的最佳分布，这有效地降低了机械传动装置内的机械应力，特别是径向机械应力。因此，减少了机械传动装置的磨损，延长了机械传动装置的寿命。此外，提高了燃气涡轮发动机的效率。

17、有利地，但可选地，根据本发明的组件可以包括单独采用或组合采用的以下特征中的至少一个：

18、-机械传动装置为周转齿轮系，周转齿轮系包括环形齿轮、由架体支撑的多个行星齿轮和太阳齿轮，

19、-第二端部和支撑轴分别安装在可围绕纵向轴线进行旋转运动的环形齿轮上，第四端部安装在可围绕纵向轴线进行旋转运动的太阳齿轮上，第六端部安装在架体上，

20、-第二端部和支撑轴分别安装在可围绕纵向轴线进行旋转运动的架体上，第四端部安装在可围绕纵向轴线进行旋转运动的太阳齿轮上，第六端部安装在环形齿轮上，

21、-第一轴承是包括一排滚珠的滚动轴承，

22、-第二轴承是包括一排滚珠或一排滚柱的滚动轴承，并且

23、-第三轴承是包括一排滚珠的滚动轴承，

24、-第二径向柔度介于350×10-9m.n-1至1500×10-9m.n-1之间，例如介于500×10-9m.n-1至1000×10-9m.n-1之间，优选为800×10-9m.n-1，

25、-第三径向柔度大于或等于20×10-9m.n-1，例如介于50×10-9m.n-1至200×10-9m.n-1之间，优选为100×10-9m.n-1，以及

26、-第四径向柔度(sr4)介于0.5×10-9m.n-1至10×10-9m.n-1之间，优选为5×10-9m.n-1。

27、根据本发明的第二方面，提出了一种包括如前所述的组件的燃气涡轮发动机。

28、根据本发明的第三方面，提出了一种包括如前所述的燃气涡轮发动机的飞行器。