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气体涡轮操作的制作方法

  • 国知局
  • 2024-07-27 13:37:18

本公开涉及使用与传统的基于煤油的喷气燃料不同的燃料来操作气体涡轮引擎的方法。相关技术的描述在航空工业中,期望趋向于使用与目前通常使用的传统的基于煤油的喷气燃料不同的燃料。这些燃料相对于此类基于石油的烃燃料可具有不同的燃料特性。因此,需要考虑这些不同燃料的燃料性质并且相应地调整操作气体涡轮引擎的方法。

背景技术:

技术实现思路

1、根据第一方面,提供了一种操作气体涡轮引擎的方法,该气体涡轮引擎包括:

2、燃烧器,该燃烧器具有多个燃料喷雾喷嘴;

3、燃料系统,该燃料系统被布置成向该燃烧器提供燃料,该燃料系统包括:

4、燃料泵;

5、该燃料泵的下游的燃料分配阀,该燃料分配阀被布置成将燃料分配到该多个燃料喷雾喷嘴并且将燃料流偏置到该喷嘴,使得该多个燃料喷雾喷嘴的第一子集比该多个燃料喷雾喷嘴的第二子集接收更多的燃料;和

6、燃料-油热交换器;其中

7、该方法包括向该燃烧器提供燃料,以及在该燃料进入该燃烧器之前在该燃料-油热交换器中将热量从油传递到该燃料,以便在巡航条件下在进入该燃烧器时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s或更低。

8、根据第二方面,提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎,该气体涡轮引擎包括:

9、燃烧器,该燃烧器具有多个燃料喷雾喷嘴;

10、燃料系统,该燃料系统被布置成向该燃烧器提供燃料,该燃料系统包括:

11、燃料泵;

12、该燃料泵的下游的燃料分配阀,该燃料分配阀被布置成将燃料分配到该多个燃料喷雾喷嘴并且将燃料流偏置到该喷嘴,使得该多个燃料喷雾喷嘴的第一子集比该多个燃料喷雾喷嘴的第二子集接收更多的燃料;

13、燃料-油热交换器;和

14、控制器,该控制器被配置为控制该燃料-油热交换器以在该燃料进入该燃烧器之前在该燃料-油热交换器中将热量从油传递到该燃料,以便在巡航条件下在进入该燃烧器时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s或更低。

15、根据第三方面,提供了一种操作气体涡轮引擎的方法,该气体涡轮引擎包括:

16、富燃、快速淬熄、贫燃(rql)燃烧器,该rql燃烧器具有在14-22的范围内的多个燃料喷雾喷嘴或在2至6的范围内的每单位引擎核心尺寸的多个燃料喷雾喷嘴;和

17、燃料-油热交换器;其中

18、该方法包括向该燃烧器提供燃料,以及在该燃料进入该燃烧器之前在该燃料-油热交换器中将热量从油传递到该燃料,以便在巡航条件下在进入该燃烧器时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s或更低。

19、根据第四方面,提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎,该气体涡轮引擎包括:

20、富燃、快速淬熄、贫燃(rql)燃烧器,该rql燃烧器具有在14-22的范围内的多个燃料喷雾喷嘴或在2至6的范围内的每单位引擎核心尺寸的多个燃料喷雾喷嘴;

21、燃料-油热交换器;和

22、控制器,该控制器被配置为控制该燃料-油热交换器以在该燃料进入该燃烧器之前在该燃料-油热交换器中将热量从油传递到该燃料,以便在巡航条件下在进入该燃烧器时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s或更低。

23、本发明人已经确定,燃料的粘度是影响燃料如何递送到燃烧器以及如何在燃烧器内点火和燃烧的重要因素。粘度可影响来自燃料喷雾喷嘴的液滴尺寸,这继而可影响雾化和燃烧效率。因此,在将燃料递送到燃烧器时考虑燃料的粘度并且通过改变热输入适当地控制燃料的粘度可提供更有效的燃料燃烧,从而改善飞行器性能。在巡航条件下的燃料的较低粘度可有助于更有效的引擎。

24、根据第五方面,提供了一种操作气体涡轮引擎的方法,该气体涡轮引擎包括:

25、富燃、快速淬熄、贫燃(rql)燃烧器,该rql燃烧器具有在14-22的范围内的多个燃料喷雾喷嘴或在2至6的范围内的每单位引擎核心尺寸的多个燃料喷雾喷嘴;其中

26、该方法包括操作该气体涡轮引擎,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10-70%的减小。

27、根据第六方面,提供了一种用于飞行器的气体涡轮引擎,该气体涡轮引擎包括:

28、富燃、快速淬熄、贫燃(rql)燃烧器,该rql燃烧器具有在14-22的范围内的多个燃料喷雾喷嘴或在2至6的范围内的每单位引擎核心尺寸的多个燃料喷雾喷嘴;和

29、控制器;其中

30、该控制器被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%

31、可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10-70%的减小。

32、减小气体涡轮引擎的排气中的nvpm浓度是有利的,因为这有助于减小引擎的总不期望排放。发明人已经观察到,燃烧器的配置(包括燃料喷雾喷嘴的数量或喷嘴数量与引擎尺寸的比率)对于针对不同燃料产生的排放物具有影响,并且在优化燃烧器设计时必须考虑。

33、除非另有说明,本文对“核心尺寸”的所有引用均以s.k1/2.in为单位,并且对“每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量”的所有引用均为每单位引擎核心尺寸的喷嘴的数量,也以s.k1/2.in为单位。

34、在第五方面和/或第六方面中,气体涡轮引擎可包括燃料-油热交换器。该方法可包括传递,或者控制器可被配置为控制该燃料-油热交换器以在该燃料进入该燃烧器之前在该燃料-油热交换器中将热量从油传递到该燃料,以便在巡航条件下在进入该燃烧器时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s或更低。

35、以下陈述的特征可与第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面和/或第六方面中的任一者组合使用:

36、该方法可包括传递,或者该控制器可被配置为控制该燃料-油热交换器以在该一个或多个燃料-油热交换器中将热量从油传递到燃料,以便在巡航条件下在将该燃料喷射到该燃烧室中时将该燃料的粘度降低到0.58mm2/s与0.30mm2/s之间。

37、该方法可包括传递,或者该控制器可被配置为控制该燃料-油热交换器以在该一个或多个燃料-油热交换器中将热量从油传递到燃料,以便在巡航条件下在将该燃料喷射到该燃烧室中时将该燃料的粘度降低到0.54mm2/s与0.34mm2/s之间。

38、该方法可包括传递,或者该控制器可被配置为控制该燃料-油热交换器以在该一个或多个燃料-油热交换器中将热量从油传递到燃料,以便在巡航条件下在将该燃料喷射到该燃烧室中时将该燃料的粘度降低到0.50mm2/s与0.38mm2/s之间。

39、该方法可包括传递,或者该控制器可被配置为控制该燃料-油热交换器以在该一个或多个燃料-油热交换器中将热量从油传递到燃料,以便在巡航条件下在将该燃料喷射到该燃烧室中时将该燃料的粘度降低至0.58、0.57、0.56、0.55、0.54、0.53、0.52、0.51、0.50、0.49、0.48、0.47、0.46、0.45、0.44、0.43、0.42、0.41、0.40、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31或0.30mm2/s,或这些值中的任意两个值之间限定的任意范围。

40、本发明人已经确定粘度的下限应当考虑燃料泵操作,因为太低的燃料粘度(例如,由于太多的热量从燃料油热交换器投入到燃料中)可能不利地影响泵内的轴承的润滑,从而潜在地导致泵上的更多磨损、过热以及泵的故障。

41、以下陈述的特征可与第一方面和/或第二方面中的任一者组合使用:

42、燃料喷雾喷嘴的第一子集可包括燃料喷雾喷嘴的总数量的至少一半。

43、燃料喷雾喷嘴的第一子集可包括燃料喷雾喷嘴的总数量的至少三分之二。

44、多个燃料喷雾喷嘴可包括双工燃料喷雾喷嘴和单流燃料喷雾喷嘴。

45、燃料喷雾喷嘴的第一子集可包括双工燃料喷雾喷嘴,并且燃料喷雾喷嘴的第二子集(或剩余燃料喷雾喷嘴)可包括单流燃料喷雾喷嘴。

46、与第二子集的喷嘴相比,燃料喷雾喷嘴的第一子集的喷嘴可更靠近燃烧器系统的相应点火器定位。

47、燃烧器可包括至少两个点火器,并且燃料喷雾喷嘴的第一子集可包括至少两组燃料喷雾喷嘴。每组燃料喷雾喷嘴可邻近点火器中的一者。

48、燃料喷雾喷嘴的数量可在14和22之间,和/或每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量可在2至6的范围内。

49、以下陈述的特征可与第三方面、第四方面、第五方面和/或第六方面中的任一者组合使用:

50、燃料喷雾喷嘴的(总)数量可在16和20之间。

51、燃料喷雾喷嘴的数量可以是14、15、16、17、18、19、20、21、22,或者在该句子中的任意两个值之间限定的范围内的数量。

52、每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量可在2.7至4的范围内,优选地在3至3.6的范围内。

53、每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量可在2.5至4.5的范围内,并且更优选地在3至4的范围内。

54、每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量可以是2、3、4、5、6或在这些值中的任意两个值之间限定的范围内,并且更优选地为2.5、3、3.5、4或4.5,或在这些值中的任意两个值之间限定的范围内,并且甚至更优选地为3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4.0,或在这些值中的任意两个值之间限定的范围内。

55、每单位引擎核心尺寸的燃料喷雾喷嘴的数量可以是2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9、5.0、5.1、5.2、5.3、5.4、5.5、5.6、5.7、5.8、5.9或6.0,或者在这些值中的任意两个值之间限定的范围内。

56、引擎核心尺寸(以s.k1/2.in为单位)可在4至7的范围内,并且更优选地在5至6的范围内,并且甚至更优选地在5.2至5.5的范围内。

57、燃烧器可包括多个点火器。多个点火器可围绕燃烧器的圆周对称地设置。点火器对可围绕燃烧器的圆周在直径上彼此相对地设置。

58、燃烧器可具有多个双工燃料喷雾喷嘴和多个单流燃料喷雾喷嘴。

59、燃烧器可具有10-14个双工燃料喷雾喷嘴和4-8个单流燃料喷雾喷嘴。

60、双工燃料喷雾喷嘴可围绕燃烧器的圆周成组地布置。

61、双工燃料喷雾喷嘴组可包括在直径上彼此相对布置的至少两组。

62、每组双工燃料喷雾喷嘴可包括2-8个喷嘴。

63、燃烧器可包括围绕燃烧器的圆周在直径上彼此相对地布置的两个或更多个点火器。

64、该点火器或每个点火器可被布置成邻近一个或多个双工燃料喷雾喷嘴。

65、该点火器或每个点火器可被布置成邻近双工燃料喷雾喷嘴组中的一组。

66、燃烧器可包括1-8个点火器。

67、在第一方面、第二方面、第三方面和/或第四方面中的任一方面中,该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10-70%的减小。

68、以下陈述的特征可与第一方面、第二方面、第三方面、第四方面、第五方面和/或第六方面中的任一者组合使用:

69、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的15-65%的减小。

70、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的20-60%的减小。

71、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%、24%、26%、28%、30%、32%、34%、36%、38%、40%、42%、44%、46%、48%、50%、52%、54%、56%、58%、60%、62%、64%、66%、68%或70%或限定在这些值中的任意两个值之间的任何范围的减小。

72、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以30%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、45%、46%、47%、48%、49%、50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%或60%或限定在这些值中的任意两个值之间的任何范围的减小。

73、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10-19%的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

74、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的11-18%的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

75、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的12-17%的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

76、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的13-16%的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

77、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的10%、10.5%、11%、11.5%、12%、12.5%、13%、13.5%、14%、14.5%、15%、15.5%、16%、16.5%、17%、17.5%、18%、18.5%或19%或限定在这些值中的任意两个值之间的任何范围的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

78、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当该空气-燃料混合物的该燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的13%、13.1%、13.2%、13.3%、13.4%、13.5%、13.6%、13.7%、13.8%、13.9%、14%、14.1%、14.2%、14.3%、14.4%、14.5%、14.6%、14.7%、14.8%、14.9%、15%、15.1%、15.2%、15.3%、15.4%、15.5%、15.6%、15.7%、15.8%、15.9%或16%或限定在这些值中的任意两个值之间的任何范围的减小。当向燃烧室提供稀空气-燃料混合物时,可获得这种减小。在一些示例中,稀空气-燃料混合物可具有大于约15的空气-燃料比。

79、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的55-80%的减小。

80、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的60-75%的减小。

81、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的65-70%的减小。

82、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的约55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%或80%或者限定在这些值的任意两个值之间的任何范围的减小。

83、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的约66.0%、66.1%、66.2%、66.3%、66.4%、66.5%、66.6%、66.7%、66.8%、66.9%、67.0%、67.1%、67.2%、67.3%、67.4%、67.5%、67.6%、67.7%、67.8%、67.9%或68.0%或者限定在这些值的任意两个值之间的任何范围的减小。

84、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的2-15%的减小。

85、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的4-12%的减小。

86、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的5-10%的减小。

87、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的约2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%或者限定在这些值的任意两个值之间的任何范围的减小。

88、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该多个燃料喷雾喷嘴的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,获得了在该引擎针对给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的约7.0%、7.1%、7.2%、7.3%、7.4%、7.5%、7.6%、7.7%、7.8%、7.9%、8.0%、8.1%、8.2%、8.3%、8.4%、8.5%、8.6%、8.7%、8.8%、8.9%或9.0%或者限定在这些值的任意两个值之间的任何范围的减小。

89、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率在0.2:1-2.7:1的范围内。

90、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率在0.3:1-2.6:1的范围内。

91、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率在0.4:1-2.5:1的范围内。

92、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率在0.5:1-2.4:1的范围内。

93、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率为0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1、2.5:1、2.6:1或2.7:1或在这些值中的任意两个值之间限定的任意范围。

94、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以7%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值的比率为0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.7:1、0.75:1、0.8:1、0.85:1、0.9:1、0.95:1、1:1、1.05:1、1.1:1、1.15:1、1.2:1、1.25:1、1.3:1、1.35:1、1.4:1、1.45:1、1.5:1、1.55:1、1.6:1、1.65:1、1.7:1、1.75:1、1.8:1、1.85:1、1.9:1、1.95:1、2:1、2.05:1、2.1:1、2.15:1、2.2:1、2.25:1、2.3:1、2.35:1或2.4:1,或者在这些值的任意两个值之间限定的任何范围。

95、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率在0.1:1-1.4:1的范围内。

96、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率在0.2:1-1.3:1的范围内。

97、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率在0.3:1-1.2:1的范围内。

98、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率在0.4:1-1.1:1的范围内。

99、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率为0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1或1.4:1或在这些值中的任意两个值之间限定的任意范围。

100、该方法可包括操作该气体涡轮引擎,或者该控制器可被配置为控制该气体涡轮引擎的操作,使得当提供给该燃烧器的燃料是可持续航空燃料而不是基于化石的烃燃料时,在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg以及在该引擎针对该给定操作条件以85%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的平均值与在该引擎针对该给定操作条件以100%可用推力操作时的该气体涡轮引擎的该排气中的nvpm的颗粒/kg的比率为0.4:1、0.42:1、0.44:1、0.46:1、0.48:1、0.5:1、0.52:1、0.54:1、0.56:1、0.58:1、0.6:1、0.62:1、0.64:1、0.66:1、0.68:1、0.7:1、0.72:1、0.74:1、0.76:1、0.78:1、0.8:1、0.82:1、0.84:1、0.86:1、0.88:1、0.9:1、0.92:1、0.94:1、0.96:1、0.98:1、1:1、1.02:1、1.04:1、1.06:1、1.08:1或1.1:1或在这些值中的任意两个值之间限定的任意范围。

101、在本公开的任何方面中,提供给燃烧器的燃料可包括在10-50%、50-100%的范围内的%saf或可包括100%saf。

102、如本文其他地方所述,本公开可应用于气体涡轮引擎的任何相关配置。此类气体涡轮引擎可以是例如涡轮风扇气体涡轮引擎、开放转子气体涡轮引擎(其中螺旋桨不被短舱包围)、涡轮螺旋桨引擎或涡轮喷气引擎。任何此类引擎可设置有或可不设置有后燃器。此类气体涡轮引擎可例如被配置用于基于陆地或海洋的发电应用。

103、根据本公开的任何方面的气体涡轮引擎可包括引擎核心,该引擎核心包括涡轮、燃烧器、压缩机和将该涡轮连接到该压缩机的芯轴。此类气体涡轮引擎可包括(具有风扇叶片的)风扇。此类风扇可位于引擎核心的上游。另选地,在一些示例中,气体涡轮引擎可包括位于引擎核心的下游的风扇,例如在气体涡轮引擎为开放式转子或涡轮螺旋桨引擎的情况下(在这种情况下,风扇可被称为推进器)。

104、在气体涡轮引擎是开放式转子或涡轮螺旋桨引擎的情况下,气体涡轮引擎可包括经由轴附接到自由动力涡轮并由该自由动力涡轮驱动的两个对转螺旋桨级。推进器可沿相反方向旋转,使得一个推进器围绕引擎的旋转轴顺时针旋转并且另一推进器围绕引擎的旋转轴逆时针旋转。另选地,气体涡轮引擎可包括推进器级和被构造在推进器级的下游的导向轮叶级。导向轮叶级可具有可变节距。因此,高压、中压和自由动力涡轮分别可通过合适的互连轴驱动高压和中压压缩机和推进器。因此,推进器可提供大部分推进推力。

105、在气体涡轮引擎是开放式转子或涡轮螺旋桨引擎的情况下,一个或多个推进器级可由齿轮箱驱动。齿轮箱可以是本文所述的类型。

106、根据本公开的引擎可以是涡轮风扇引擎。此类引擎可以是直接驱动涡轮风扇引擎,其中风扇例如在没有齿轮箱的情况下经由芯轴直接连接到风扇驱动涡轮。在此类直接驱动涡轮风扇引擎中,可以说风扇以与风扇驱动涡轮相同的转速旋转。仅作为示例,风扇驱动涡轮可以是第一涡轮,芯轴可以是第一芯轴,并且气体涡轮引擎还可包括第二涡轮和将第二涡轮连接到压缩机的第二芯轴。第二涡轮、压缩机和第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。在此类布置结构中,第二涡轮可轴向定位在第一涡轮的上游。

107、根据本公开的引擎可以是齿轮式涡轮风扇引擎。在这种布置中,引擎具有经由齿轮箱驱动的风扇。因此,此类气体涡轮引擎可包括齿轮箱,该齿轮箱接收来自芯轴的输入并将驱动输出至风扇,以便以比芯轴更低的旋转速度来驱动风扇。至齿轮箱的输入可直接来自芯轴或者间接地来自芯轴,例如经由正齿轮轴和/或齿轮。芯轴可将涡轮和压缩机刚性地连接,使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转(其中,风扇以更低的速度旋转)。

108、如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何合适的通用架构。例如,气体涡轮引擎可具有将涡轮和压缩机连接的任何所需数量的轴,例如一个轴、两个轴或三个轴。仅以举例的方式,连接到芯轴的涡轮可以是第一涡轮,连接到芯轴的压缩机可以是第一压缩机,并且芯轴可以是第一芯轴。该引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将第二涡轮连接到第二压缩机的第二芯轴。该第二涡轮、第二压缩机和第二芯轴可被布置成以比第一芯轴高的旋转速度旋转。

109、在此类布置结构中,第二压缩机可轴向定位在第一压缩机的下游。该第二压缩机可被布置成(例如直接接收,例如经由大致环形的导管)从第一压缩机接收流。

110、齿轮箱可被布置成由被构造成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如上述示例中的第一芯轴)来驱动。例如,该齿轮箱可被布置成仅由被构造成(例如在使用中)以最低旋转速度旋转的芯轴(例如,在上面的示例中,仅通过第一芯轴,而不是第二芯轴)来驱动。另选地,该齿轮箱可被布置成由任何一个或多个轴驱动,该任何一个或多个轴例如为上述示例中的第一轴和/或第二轴。

111、该齿轮箱可以是减速齿轮箱(因为至风扇的输出比来自芯轴的输入的旋转速率低)。可以使用任何类型的齿轮箱。例如,齿轮箱可以是“行星式”或“恒星”齿轮箱,如本文别处更详细地描述。这种齿轮箱可以是单级。另选地,这种齿轮箱可以是复合齿轮箱,例如复合行星齿轮箱(其可在太阳齿轮上具有输入并且在齿圈上具有输出,并且因此被称为“复合星形”齿轮箱),例如具有两级减速。

112、该齿轮箱可以具有任何期望的减速比(定义为输入轴的旋转速度除以输出轴的旋转速度),例如大于2.5,例如在3到4.2、或3.2到3.8的范围内,例如,大约或至少3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1或4.2。例如,齿轮传动比可以介于前一句中的任何两个值之间。仅以示例的方式,齿轮箱可以是“恒星”齿轮箱,其具有在3.1或3.2到3.8的范围内的减速比。仅以另外的示例的方式,齿轮箱可以是“恒星”齿轮箱,其具有在3.0到3.1的范围内的减速比。仅以另外的示例的方式,齿轮箱可以是“行星”齿轮箱,其具有在3.6到4.2的范围内的减速比。在一些布置结构中,该齿轮传动比可在这些范围之外。

113、在如本文所述和/或要求保护的任何气体涡轮引擎中,将给定组合物或共混物的燃料提供给燃烧器,该燃烧器可相对于流动路径设置在风扇和压缩机的下游(例如轴向下游)。例如,在提供第二压缩机的情况下,燃烧器可直接位于第二压缩机的下游(例如在其出口处)。以另一个示例的方式,在提供第二涡轮的情况下,可将燃烧器出口处的流提供至第二涡轮的入口。该燃烧器可设置在一个或多个涡轮的上游。

114、该压缩机或每个压缩机(例如,如上所述的第一压缩机和第二压缩机)可包括任何数量的级,例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶,该排定子轮叶可为可变定子轮叶(因为该排定子轮叶的入射角可以是可变的)。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。例如,气体涡轮引擎可以是包括13或14个压缩机级(除了风扇之外)的直接驱动涡轮风扇气体涡轮引擎。这种引擎可例如包括在第一(或“低压”)压缩机中的3个级和在第二(或“高压”)压缩机中的10或11个级。以另外的示例的方式,气体涡轮引擎可以是包括11、12或13个压缩机级(除了风扇之外)的“齿轮式”气体涡轮引擎(其中风扇经由减速齿轮箱由第一芯轴驱动)。这种引擎可包括在第一(或“低压”)压缩机中的3或4个级和在第二(或“高压”)压缩机中的8或9个级。以另外的示例的方式,气体涡轮引擎可以是在第一(或“低压”)压缩机中具有4个级并且在第二(或“高压”)压缩机中具有10个级的“齿轮式”气体涡轮引擎。

115、该涡轮或每个涡轮(例如,如上所述的第一涡轮和第二涡轮)可包括任何数量的级,例如多个级。每一级可包括一排转子叶片和一排定子轮叶,或根据需要反之亦然。相应排的转子叶片和定子轮叶可彼此轴向偏移。第二(或“高压”)涡轮可在任何布置中包括2个级(例如,不管其是齿轮式引擎还是直接驱动引擎)。气体涡轮引擎可以是包括具有5、6或7个级的第一(或“低压”)涡轮的直接驱动气体涡轮引擎。另选地,气体涡轮引擎可以是包括具有3或4个级的第一(或“低压”)涡轮的“齿轮式”气体涡轮引擎。

116、每个风扇叶片可被限定为具有径向跨度,该径向跨度从径向内部气体洗涤位置或0%跨度位置处的根部(或毂部)延伸到100%跨度位置处的尖端。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可小于(或大约为)以下中的任何一个:0.4、0.39、0.38、0.37、0.36、0.35、0.34、0.33、0.32、0.31、0.3、0.29、0.28、0.27、0.26或0.25。该毂部处的风扇叶片的半径与尖端处的风扇叶片的半径的比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如,在0.28到0.32或0.29至0.30的范围内。这些比率通常可称为毂部-尖端比率。毂部处的半径和尖端处的半径都可以在叶片的前缘(或轴向最前)部分处测量。当然,毂部-尖端比率指的是风扇叶片的气体洗涤部分,即径向地在任何平台外部的部分。

117、可在引擎中心线和风扇叶片的前缘处的尖端之间测量该风扇的半径。风扇直径(其可能只是风扇半径的两倍)可大于(或大约为)以下中的任何一者:140cm、170cm、180cm、190cm、200cm、210cm、220cm、230cm、240cm、250cm(约100英寸)、260cm、270cm(约105英寸)、280cm(约110英寸)、290cm(约115英寸)、300cm(约120英寸)、310cm、320cm(约125英寸)、330cm(约130英寸)、340cm(约135英寸)、350cm、360cm(约140英寸)、370cm(约145英寸)、380cm(约150英寸)、390cm(约155英寸)、400cm、410cm(约160英寸)或420cm(约165英寸)。风扇直径可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在210cm至240cm、或250cm至280cm、或320cm至380cm的范围内。仅以非限制性示例的方式,风扇直径可在170cm至180cm、190cm至200cm、200cm至210cm、210cm至230cm、290cm至300cm或340cm至360cm的范围内。

118、风扇的旋转速度可以在使用中变化。一般来讲,对于具有较大直径的风扇,旋转速度较低。仅以非限制性示例的方式,风扇在巡航条件下的旋转速度可小于3500rpm,例如小于2600rpm、或小于2500rpm、或小于2300rpm。仅以另外的非限制性示例的方式,对于具有在200cm至210cm的范围内的风扇直径的“齿轮式”气体涡轮引擎,在巡航条件下的风扇的旋转速度可在2750至2900rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式,对于具有在210cm至230cm的范围内的风扇直径的“齿轮式”气体涡轮引擎,在巡航条件下的风扇的旋转速度可在2500至2800rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式,对于具有在340cm至360cm的范围内的风扇直径的“齿轮式”气体涡轮引擎,在巡航条件下的风扇的旋转速度可在1500至1800rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式,对于具有在190cm至200cm的范围内的风扇直径的直接驱动引擎,在巡航条件下的风扇的旋转速度可在3600至3900rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式,对于具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动引擎,在巡航条件下的风扇的旋转速度可在2000至2800rpm的范围内。

119、在使用气体涡轮引擎时,(具有相关联的风扇叶片的)风扇围绕旋转轴线旋转。该旋转导致风扇叶片的尖端以速度u尖端移动。风扇叶片对流所做的功导致流的焓升dh。风扇尖端负载可被定义为dh/u尖端2,其中dh是跨风扇的焓升(例如1-d平均焓升),并且u尖端是风扇尖端的(平移)速度,例如在尖端的前缘处(可被定义为前缘处的风扇尖端半径乘以角速度)。巡航条件下的风扇尖端负载可大于(或大约为)以下中的任何一个:0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4(所有值都是无量纲的)。风扇尖端负载可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在0.28至0.31或0.29至0.3的范围内(例如,针对齿轮式气体涡轮引擎)。

120、根据本公开的气体涡轮引擎可具有任何期望的旁路比率(bpr),其中该旁路比率被定义为穿过旁路导管的流的质量流率与穿过核心的流的质量流率的比率。在一些布置中,在巡航条件下的旁路比率可大于(或大约为)以下中的任一项:9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5或20。在巡航条件下的旁路比率可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在12至16的范围、或13至15的范围、或13至14的范围内。仅以非限制性示例的方式,根据本公开的直接驱动气体涡轮引擎的巡航条件下的旁路比率可在9:1至11:1的范围内。仅以进一步非限制性示例的方式,根据本公开的齿轮式气体涡轮引擎的巡航条件下的旁路比率可在12:1至15:1的范围内。旁路导管可以是大致环形的。该旁路导管可位于核心引擎的径向外侧。旁路导管的径向外表面可以由短舱和/或风扇壳体限定。

121、如本文所述和/或要求保护的气体涡轮引擎的总压力比(opr)可被定义为最高压压缩机出口(进入燃烧器之前)处的滞止压力与风扇上游的滞止压力的比率。以非限制性示例的方式,如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎在巡航条件下的总压力比可大于(或大约为)以下中的任何一个:35、40、45、50、55、60、65、70、75。总压力比可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在50至70的范围内。仅以非限制性示例的方式,在具有在200cm至210cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的巡航条件下的总压力比可在40至45的范围内。仅以非限制性示例的方式,在具有在210cm至230cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的巡航条件下的总压力比可在45至55的范围内。仅以非限制性示例的方式,在具有在340cm至360cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的巡航条件下的总压力比可在50至60的范围内。仅以非限制性示例的方式,在具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎的巡航条件下的总压力比可在50至60的范围内。

122、引擎的比推力可被定义为引擎的净推力除以穿过引擎的总质量流量。在一些示例中,对于给定推力条件,比推力可取决于提供给燃烧器的燃料的特定组合物。在巡航条件下,本文中描述和/或要求保护的引擎的比推力可小于(或大约为)以下中的任何一个:110nkg-1s、105nkg-1s、100nkg-1s、95nkg-1s、90nkg-1s、85nkg-1s或80nkg-1s。该比推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在80nkg-1s至100nkg-1s,或85nkg-1s至95nkg-1s的范围内。与传统的气体涡轮引擎相比,此类引擎可能特别高效。仅以非限制性示例的方式,具有在200cm至210cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的比推力可在90nkg-1s至95nkg-1s的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在210cm至230cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的比推力可在80nkg-1s至90nkg-1s的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在340cm至360cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的比推力可在70nkg-1s至90nkg-1s的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎的比推力可在90nkg-1s至120nkg-1s的范围内。

123、如本文所述和/或所要求保护的气体涡轮引擎可具有任何期望的最大推力。仅以非限制性示例的方式,如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮可产生至少为(或大约为)以下中的任何一个的最大推力:100kn、110kn、120kn、130kn、135kn、140kn、145kn、150kn、155kn、160kn、170kn、180kn、190kn、200kn、250kn、300kn、350kn、400kn、450kn、500kn或550kn。最大推力可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限)。仅以非限制性示例的方式,如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮可能够产生在155kn至170kn、330kn至420kn、或350kn至400kn的范围内的最大推力。仅以非限制性示例的方式,具有在200cm至210cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大推力可在140kn至160kn的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在210cm至230cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大推力可在150kn至200kn的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在340cm至360cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大推力可在370kn至500kn的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎的最大推力可在370kn至500kn的范围内。上面提到的推力可为在标准大气条件下、在海平面处、加上15℃(环境压力101.3kpa,温度30℃)、引擎静止时的最大净推力。

124、在使用中,高压涡轮的入口处的流的温度可能特别高。该温度,可被称为tet,可在燃烧器的出口处测量,例如刚好在自身可被称为喷嘴导向轮叶的第一涡轮轮叶的上游。在一些示例中,对于给定推力条件,tet可取决于提供给燃烧器的燃料的特定组合物。在巡航条件下,该tet可至少为(或大约为)以下中的任何一个:1400k、1450k、1500k、1520k、1530k、1540k、1550k、1600k或1650k。因此,仅以非限制性示例的方式,具有在200cm至210cm范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎在巡航条件下的tet可在1540k至1600k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在210cm至230cm范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎在巡航条件下的tet可在1590k至1650k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在340cm至360cm范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎在巡航条件下的tet可在1600k至1660k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎在巡航条件下的tet可在1590k至1650k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎在巡航条件下的tet可在1570k至1630k的范围内。

125、在巡航条件下的tet可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如1530k至1600k。引擎在使用时的最大tet可以是,例如,至少为(或大约为)以下中的任何一个:1700k、1750k、1800k、1850k、1900k、1950k、2000k、2050k或2100k。因此,仅以非限制性示例的方式,具有在200cm至210cm范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大tet可在1890k至1960k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在210cm至230cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大tet可在1890k至1960k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在340cm至360cm的范围内的风扇直径的齿轮式气体涡轮引擎的最大tet可在1890k至1960k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎的最大tet可在1935k至1995k的范围内。仅以非限制性示例的方式,具有在300cm至340cm的范围内的风扇直径的直接驱动气体涡轮引擎的最大tet可在1890k至1950k的范围内。最大tet可在由前一句中的任何两个值限定的包含范围内(即,这些值可形成上限或下限),例如在1800k至1950k或1900k至2000k的范围内。可以例如在高推力条件下发生最大tet,例如在最大起飞(mto)条件下发生最大tet。

126、本文中描述和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面部分可由任何合适的材料或材料组合来制造。例如,风扇叶片和/或翼面的至少一部分可至少部分地由复合材料来制造,该复合材料为例如金属基质复合材料和/或有机基质复合材料,诸如碳纤维复合材料。以另外的示例的方式,风扇叶片和/或翼面的至少一部分可以至少部分地由金属来制造,该金属为诸如基于钛的金属或基于铝的材料(诸如铝锂合金)或基于钢的材料。风扇叶片可包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如,风扇叶片可具有保护性前缘,该保护性前缘可使用比叶片的其余部分更好地抵抗(例如,来自鸟类、冰或其他材料的)冲击的材料来制造。此类前缘可以例如使用钛或基于钛的合金来制造。因此,仅以举例的方式,该风扇叶片可具有碳纤维或具有带钛前缘的基于铝的主体(诸如铝锂合金)。

127、如本文所述和/或所要求保护的风扇可包括中央部分,风扇叶片可从该中央部分例如在径向上延伸。该风扇叶片可以任何期望的方式附接到中央部分。例如,每个风扇叶片可包括固定件,该固定件可与毂部(或盘状部)中的对应狭槽接合。仅以举例的方式,此类固定件可以是燕尾形式的,其可以插入和/或接合毂部/盘状部中对应的狭槽,以便将风扇叶片固定到毂部/盘状部。以另外的示例的方式,风扇叶片可与中央部分一体地形成。此类布置结构可以称为叶片盘状部或叶片环。可以使用任何合适的方法来制造此类叶片盘状部或叶片环。例如,风扇叶片的至少一部分可由块状物来加工而成,以及/或者风扇叶片的至少部分可通过焊接(诸如线性摩擦焊接)来附接到毂部/盘状部。

128、本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可能或可能不设有可变面积喷嘴(van)。此类可变面积喷嘴可允许旁路导管的出口面积在使用中变化。本公开的一般原理可应用于具有或不具有van的引擎。

129、如本文所述和/或要求保护的气体涡轮的风扇可具有任何期望数量的风扇叶片,例如14、16、18、20、22、24或26个风扇叶片。在风扇叶片具有碳纤维复合主体的情况下,可存在16或18个风扇叶片。在风扇叶片具有金属主体(例如铝-锂或钛合金)的情况下,可存在18、20或22个风扇叶片。

130、如本文所使用的,术语怠速、滑行、起飞、上升、巡航、降落、进近和着陆具有常规含义并且将容易被技术人员理解。因此,对于用于飞行器的给定气体涡轮引擎,技术人员将立即识别用于指代气体涡轮引擎被设计用于附接到的飞行器的引擎在给定任务内的操作阶段的每个术语。

131、在这点上,地面怠速可指其中飞行器静止并且与地面接触,但其中存在针对待运行的引擎的要求的引擎操作阶段。在怠速期间,引擎可产生引擎的3%和9%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生5%和8%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生6%和7%之间的可用推力。滑行可指其中通过由引擎产生的推力沿着地面推进飞行器的引擎操作阶段。在滑行期间,引擎可产生5%和15%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生6%和12%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生7%和10%之间的可用推力。起飞可指其中通过由引擎产生的推力推进飞行器的引擎操作阶段。在起飞阶段内的初始阶段,可在飞行器与地面接触的同时推进飞行器。在起飞阶段内的稍后阶段,可在飞行器不与地面接触的同时推进飞行器。在起飞期间,引擎可产生90%和100%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生95%和100%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生100%的可用推力。

132、上升可指其中通过由引擎产生的推力推进飞行器的引擎操作阶段。在上升期间,引擎可产生75%和100%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生80%和95%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生85%和90%之间的可用推力。在这点上,上升可指在巡航条件下的起飞和到达之间的飞行器飞行周期内的操作阶段。附加地或另选地,上升可指在起飞和着陆之间的飞行器飞行周期中的标称点,其中需要高度的相对增加,这可需要引擎的附加推力需求。

133、如本文所用,巡航条件具有常规含义并且将易于被技术人员理解。因此,对于飞行器的给定气体涡轮引擎,技术人员将立即识别巡航条件是指该气体涡轮引擎被设计用于附接到飞行器的引擎在给定任务(其在行业中可被称为“经济任务”)的中间巡航的操作点。就这一点而言,中间巡航是飞行器飞行周期中的关键点,在该点处,在上升最高点和开始降落之间燃烧的总燃料的50%已燃烧(其在时间和/或距离方面可近似于上升最高点和开始降落之间的中点)。因此,巡航条件定义气体涡轮引擎的操作点,该操作点在考虑提供给该飞行器的引擎数量的情况下,提供将确保气体涡轮引擎被设计用于附接到的飞行器在中间巡航时的稳态操作(即,保持恒定的高度和恒定的马赫数)的推力。例如,如果引擎被设计为附接到具有两个相同类型的引擎的飞行器上,则在巡航条件下,引擎提供该飞行器在中间巡航时稳态运行所需的总推力的一半。

134、换句话讲,对于飞行器的给定气体涡轮引擎,巡航条件被定义为在中间巡航大气条件(在中间巡航高度下由根据iso 2533的国际标准大气定义)下提供指定推力的引擎的操作点(需要在给定中间巡航马赫数下,与飞行器上的任何其他引擎相结合,提供气体涡轮引擎被设计用于附接到的飞行器的稳态操作)。对于飞行器的任何给定气体涡轮引擎而言,中间巡航推力、大气条件和马赫数是已知的,因此在巡航条件下,引擎的操作点是明确定义的。

135、仅以举例的方式,巡航条件下的前进速度可为从0.7马赫至0.9马赫的范围内的任何点,例如0.75至0.85、例如0.76至0.84、例如0.77至0.83、例如0.78至0.82、例如0.79至0.81、例如大约0.8马赫、大约0.85马赫或0.8至0.85的范围内。这些范围内的任何单一速度可以是巡航条件的一部分。对于某些飞行器,巡航条件可能超出这些范围,例如低于0.7马赫或高于0.9马赫。

136、仅以举例的方式,巡航条件可对应于在以下范围内的高度处的标准大气条件(根据国际标准大气isa):10000m至15000m,例如在10000m至12000m的范围内、例如在10400m至11600m(约38000英尺)的范围内、例如在10500m至11500m的范围内、例如在10600m至11400m的范围内、例如在10700m(约35000英尺)至11300m的范围内、例如在10800m至11200m的范围内、例如在10900m至11100m的范围内、例如大约11000m。巡航条件可对应于这些范围内的任何给定高度处的标准大气条件。

137、仅作为示例,巡航条件可对应于0.8的前进马赫数和在35000ft(10668m)的高度处的标准大气条件(根据国际标准大气)。在此类巡航条件下,引擎可提供已知的所需净推力水平。已知的所需净推力水平当然取决于引擎及其预期应用,并且可以是例如在20kn至40kn的范围内的值。

138、仅作为进一步示例,巡航条件可对应于0.85的前进马赫数和在38000ft(11582m)的高度处的标准大气条件(根据国际标准大气)。在此类巡航条件下,引擎可提供已知的所需净推力水平。已知的所需净推力水平当然取决于引擎及其预期应用,并且可以是例如在35kn至65kn的范围内的值。

139、在使用中,本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎可在本文别处定义的巡航条件下操作。此类巡航条件可通过飞行器的巡航条件(例如,中间巡航条件)来确定,至少一个(例如2个或4个)气体涡轮引擎可以安装在该飞行器上以提供推进推力。

140、此外,本领域技术人员将立即认识到降落和进近中的任一者或两者是指飞行器的巡航和着陆之间的飞行器飞行周期内的操作阶段。在降落和进近中的任一者或两者期间,引擎可产生20%和50%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生25%和40%之间的可用推力。在进一步的非限制性示例中,引擎可产生30%和35%之间的可用推力。附加地或另选地,降落可指在起飞和着陆之间的飞行器飞行周期中的标称点,其中需要高度的相对减少,并且这可需要引擎的减小的推力需求。

141、根据一个方面,提供了一种飞行器,该飞行器包括如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮引擎。根据该方面的飞行器为气体涡轮引擎已被设计用于附接到的飞行器。因此,根据该方面的巡航条件对应于飞行器的中间巡航,如本文其他部分所定义的。

142、根据一个方面,提供了一种操作如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮引擎的方法。该操作可在可如本文其他部分所定义的任何巡航条件(例如,就推力、大气条件和马赫数而言)下进行。

143、根据一个方面,提供了一种操作包括如本文所述和/或受权利要求书保护的气体涡轮引擎的飞行器的方法。根据该方面的操作可包括(或可以是)在任何合适的条件下(例如,飞行器的中间巡航处)的操作,如本文其他部分所定义的。

144、技术人员将理解,除非相互排斥,否则关于任何一个上述方面描述的特征或参数可应用于任何其他方面。此外,除非相互排斥,否则本文中描述的任何特征或参数可应用于任何方面以及/或者与本文中描述的任何其他特征或参数组合。

145、如本文所用,范围“值x至值y”或“值x和值y之间”等表示包含范围;包括边界值x和y。

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