背景 [0001] 本公开涉及低噪音燃气涡轮发动机压缩机的设计。 [0002] 燃气涡轮发动机是已知的,并且通常包括将空气输送到压缩机中的风扇。 空气在压缩机中被压缩并向下游输送到燃烧器部分,在那里它与燃料混合并被点燃。 这种燃烧的产物向下游流过涡轮转子,驱动涡轮转子旋转。 [0003] 通常,有一个高压涡轮转子和一个低压涡轮转子。 每个涡轮机转子包括多排与转子一起旋转的涡轮机叶片。 散布在涡轮叶片行之间的是叶片。 [0004] 高压涡轮转子通常驱动高压压缩机转子,而低压涡轮转子通常驱动低压压缩机转子。 每个压缩机转子还包括多个随转子旋转的压缩机叶片。 也有散布在压缩机叶片行之间的叶片。 [0005] 低压涡轮机或压缩机可能是重要的噪声源,因为噪声是由叶片排和轮叶排之间的流体动力学相互作用产生的。 这些相互作用在每个低压涡轮转子、低压压缩机转子及其谐波的叶片通过频率处产生音调。 [0006] 历史上,低压涡轮驱动低压压缩机部分和风扇部分。 最近,已经提供了齿轮减速器,使得风扇和低压压缩机可以以不同的速度被驱动。 概括 [0007] 根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机包括风扇、具有低压压缩机和高压压缩机的压缩机区段、燃烧器区段以及具有低压涡轮机的涡轮区段等等, 驱动低压压气机和风扇的低压涡轮机; 相对于低压涡轮机的速度降低风扇速度的齿轮减速装置; 压缩机部分的至少一级具有大于或等于1.8的叶片与叶片的比率。 低压压缩机的修正尖端速度在接近速度时大于或等于 480 英尺/秒。 [0008] 在前述燃气涡轮发动机的另一非限制性实施例中,至少一级的导叶紧邻叶片的上游或下游。 [0009] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,燃气涡轮发动机额定产生15,000磅或更多的推力。 [0010] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,至少一个级包括低压压缩机的级。 [0011] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,至少一个级包括低压压缩机的每一级。 [0012] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,齿轮减速器具有大于约2.3的传动比。 [0013] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,风扇将空气输送到旁路管道中,并且将一部分空气输送到压缩机部分中,其中旁路比定义为输送到旁路管道中的空气体积 与输送到压缩机部分的空气体积相比,旁通比大于大约六(6)。 [0014] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,涵道比大于约十(10)。 [0015] 在任何前述燃气涡轮发动机的进一步非限制性实施例中,压缩机部分是三转子燃气涡轮发动机的压缩机部分。 [0016]根据本公开的一个示例性方面的齿轮传动燃气涡轮发动机的压缩机区段包括齿轮传动燃气涡轮发动机的压缩机的至少一级,该至少一级具有叶片与叶片的比率 即大于或等于 1.8。 叶片配置成在接近速度下以大于或等于 480 英尺/秒的修正尖端速度运行。 [0017] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,至少一级的叶片紧接在叶片的上游或下游。 [0018] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,齿轮传动燃气涡轮发动机额定产生15,000磅或更多的推力。 [0019] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,至少一个级包括低压压缩机级。 [0020] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,至少一个级包括低压压缩机的每一级。 [0021] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,齿轮减速器具有大于约2.3的传动比。 [0022] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,风扇被配置为将空气输送到旁路管道中,并且将一部分空气输送到压缩机部分中,其中旁路比定义为输送到旁路管道中的空气体积 旁路管道与输送到压缩机部分的空气体积相比,并且旁路比大于大约六(6)。 [0023] 在任何前述压缩机部分的进一步非限制性实施例中,旁通比大于约十(10)。 [0024] 根据本公开的另一示例性方面的燃气涡轮机中的压缩方法包括,除其他事项外,提供齿轮传动燃气涡轮发动机的压缩机区段的至少一级,至少一级具有叶片与叶片的比率 即大于或等于 1.8。 叶片的校正叶尖速度在接近速度时大于或等于 480 英尺/秒。 [0025] 在任一前述方法的进一步非限制性实施例中,至少一级包括低压压缩机的至少一级。 [0026] 本公开的这些和其他特征将从以下说明书和附图得到最好的理解,以下是简要说明。 附图的简要说明 [0027] 图1 显示了一个示例燃气涡轮发动机。 详细说明 [0028] 图1 图示意性地示出了示例性燃气涡轮发动机20,其包括风扇部分22、压缩机部分24、燃烧器部分26和涡轮部分28。备选发动机可能包括增压器部分(未示出)以及其他系统或特征。 风扇部分 22 沿着旁路流路 B 驱动空气,而压缩机部分 24 沿着核心流路 C 吸入空气,空气在此处被压缩并传送到燃烧器部分 26。在燃烧器部分 26 中,空气与燃料混合并且 点燃以产生高压废气流,该废气流通过涡轮部分28膨胀,在涡轮部分28中能量被提取并用于驱动风扇部分22和压缩机部分24。 [0029] 尽管所公开的非限制性实施例描绘了涡轮风扇燃气涡轮发动机,但应理解本文描述的概念不限于与涡轮风扇一起使用,因为教导可应用于其他类型的涡轮发动机; 例如,包括三转子架构的涡轮发动机,其中三个转子围绕公共轴线同心旋转,其中低转子使低压涡轮能够通过齿轮箱驱动风扇,中间转子使中压涡轮能够驱动风扇 压缩机部分的第一压缩机,以及使高压涡轮能够驱动压缩机部分的高压压缩机的高压阀芯。 [0030]示例发动机 20 通常包括低速转子 30 和高速转子 32,它们被安装用于通过多个轴承系统 38 相对于发动机静态结构 36 围绕发动机中心纵向轴线 A 旋转。应该理解,各种轴承系统 38 在 可以备选地或附加地提供各种位置。 [0031] 低速转子 30 通常包括将风扇 42 和低压(或第一)压缩机部分 44 连接到低压(或第一)涡轮部分 46 的内轴 40。内轴 40 通过速度驱动风扇 42 改变装置,例如齿轮结构 48,以低于低速转轴 30 的速度驱动风扇 42。高速转轴 32 包括将高压(或第二)压缩机部分 52 和 高压(或第二)涡轮部分 54。内轴 40 和外轴 50 是同心的并且通过轴承系统 38 围绕发动机中心纵向轴线 A 旋转。 [0032] 燃烧器56布置在高压压缩机52和高压涡轮54之间。在一个示例中,高压涡轮54包括至少两级以提供双级高压涡轮54。在另一示例中,高压涡轮 54 只包括一个阶段。 如本文所用,“高压”压缩机或涡轮机经历比对应的“低压”压缩机或涡轮机更高的压力。 [0033] 示例低压涡轮机46具有大于约五(5)的压力比。 示例性低压涡轮机46的压力比在低压涡轮机46的入口之前被测量为与在排气喷嘴之前的低压涡轮机46的出口处测量的压力相关。 [0034] 发动机静态结构 36 的中间涡轮机框架 58 通常布置在高压涡轮机 54 和低压涡轮机 46 之间。中间涡轮机框架 58 进一步支撑涡轮部分 28 中的轴承系统 38 以及设置进入的气流 低压涡轮机 46. [0035] 核心气流C由低压压缩机44压缩,然后由高压压缩机52与燃料混合并在燃烧器56中点燃以产生高速废气,然后通过高压涡轮54和低压涡轮46膨胀。 中涡轮机框架58包括叶片60,叶片60位于核心气流路径中并用作低压涡轮机46的入口导叶。利用中涡轮机框架58的叶片60作为低压入口导叶。 涡轮机 46 减少了低压涡轮机 46 的长度而不增加中间涡轮机框架 58 的轴向长度。减少或消除低压涡轮机 46 中的叶片数量缩短了涡轮机部分 28 的轴向长度。因此, 燃气涡轮发动机20的紧凑性增加并且可以获得更高的功率密度。 [0036] 在一个示例中所公开的燃气涡轮发动机20是高旁通齿轮传动的飞机发动机。 在进一步的示例中,燃气涡轮发动机20包括大于大约六(6)的涵道比,示例性实施例大于大约十(10)。 示例齿轮结构48是行星齿轮系,例如行星齿轮系统、星齿轮系统或其他已知的齿轮系统,具有大于约2.3的齿轮减速比。 [0037] 在一个公开的实施例中,燃气涡轮发动机 20 包括大于大约十 (10:1) 的涵道比,并且风扇直径明显大于低压压缩机 44 的外径。然而,应当理解, 以上参数仅是包括齿轮结构的燃气涡轮发动机的一个实施例的示例,并且本公开适用于其他燃气涡轮发动机。 [0038]由于高旁通比,旁通流 B 提供了大量的推力。 发动机 20 的风扇部分 22 设计用于特定的飞行条件——通常以大约 0.8 马赫和大约 35,000 英尺的速度巡航。 0.8 马赫和 35,000 英尺的飞行条件,发动机处于最佳油耗 - 也称为“斗式巡航推力比油耗('TSFC')” - 是工业标准磅质量(lbm)参数 每小时燃烧的燃料除以发动机在该最小点产生的推力的磅力 (lbf)。 [0039] “低风扇压力比”是单独通过风扇叶片的压力比,没有风扇出口导向叶片(“FEGV”)系统。 根据一个非限制性实施例,本文公开的低风扇压力比小于约1.50。 在另一个非限制性实施例中,低风扇压力比小于约1.45。 [0040] “低校正风扇叶尖速度”是实际风扇叶尖速度(以英尺/秒为单位)除以行业标准温度校正 [(Tram °R)/(518.7°R)] 0.5< 。 根据一个非限制性实施例,如本文所公开的“低校正风扇叶尖速度”小于约1150英尺/秒。 [0041] 示例燃气涡轮发动机包括风扇42,其在一个非限制性实施例中包括少于大约二十六(26)个风扇叶片。 在另一个非限制性实施例中,风扇部分22包括少于大约二十(20)个风扇叶片。 此外,在一个公开的实施例中,低压涡轮46包括不超过大约六(6)个涡轮转子,示意性地在34处指示。在另一非限制性示例实施例中,低压涡轮46包括大约三(3)个涡轮转子。 示例性低压涡轮机46提供驱动功率以使风扇部分22旋转,因此低压涡轮机46中的涡轮机转子34的数量与风扇部分22中的叶片数量之间的关系公开了示例性燃气涡轮发动机20 随着功率传输效率的提高。 [0042] 在低速阀芯 30 和风扇 42 之间使用齿轮减速器允许增加低压压缩机 44 的速度。过去,低压涡轮机 46 和低压压缩机 44 的速度受到一定程度的限制 因为风扇速度不能过大。 最大风扇速度在其外尖,在较大的发动机中,风扇直径比较小功率发动机中的风扇直径大得多。 然而,齿轮减速器的使用使设计者免于对低压涡轮机46的速度和低压压缩机44的速度的限制,部分原因是希望没有过高的风扇速度。 [0043] 在诸如发动机 20 的齿轮传动燃气涡轮发动机中,可以选择低压压缩机 44 中叶片和叶片的数量以及低压压缩机 44 的校正叶尖速度之间的仔细设计,以通过使用降低压缩机噪音 这种机制称为“截止”。 This "cutoff mechanism occurs when the vane-to-blade ratio is selected such that the fundamental blade passage tone is prevented from propagating to the far-field. This mechanism has been used previously in non-geared engines, which have low pressure compressors that 以低校正尖端速度运行,通常不大于 480 英尺/秒。但是,“截止”尚未用于齿轮发动机,例如本文所述的那些,其具有以高校正尖端速度运行的低压压缩机,通常更大 超过 480 英尺/秒。 在具有此类压缩机的齿轮发动机上,“截止机构需要比非齿轮发动机更大的叶片叶片比。低压压缩机的校正叶尖速度是实际的低压缩机叶尖速度(以英尺/秒为单位)除以 [(Tram °R)/ (518.7°R)] 0.5< 的行业标准温度修正。可以用类似的方式计算高压压缩机的修正尖端速度。可以在此计算任何叶片排的修正尖端速度 方式。 [0044] 尽管参考双转子发动机20进行了描述,但低压压缩机44中叶片和叶片的数量与低压压缩机44的校正尖端速度之间的关系也可适用于三转子发动机。 [0045]在示例发动机20中,低压压缩机44的一级中叶片的数量与叶片的数量之比大于或等于R A 。 在该示例中,该级中的低压压缩机叶片的修正尖端速度在接近速度时大于或等于V A 。 在示例发动机20中,R A 约为1.8,而V A 约为480英尺/秒。 这种新颖的设计有助于降低来自低压压缩机 44 的噪音,因为低压压缩机 44 的至少一级“在其转子的叶片通过频率处被切断”。 [0046] 包括在R A 以上的叶片和叶片的级可以是低压压缩机44的任何级。 [0047] 该级也可以是高压压缩机52的一级,或者,如果存在的话,是中压压缩机。 在高压或中压压缩机示例中,R A 可大于或等于1.8。 [0048] 设想低压压缩机44(或高压压缩机52,或如果存在的话,中压压缩机)中的所有级将包括大于或等于R A 的叶片与叶片的比率。 然而,本公开还可以扩展到压缩机,其中只有一个级具有大于或等于R A 的叶片与叶片的比率。 本公开还扩展到压缩机,其中多于一个但少于所有级具有大于或等于R A 的叶片与叶片的比率。 [0049] 修正后的叶片叶尖速度是在与联邦适航条例第 36 部分中定义的一个或多个噪声认证点相对应的发动机运行条件下测量的。 更具体地,转速可以被视为联邦适航条例第 36 部分中定义的进近认证点。 出于本申请及其权利要求的目的,术语“接近速度”等同于该认证点。 修正的尖端速度是实际尖端速度(以英尺/秒为单位)除以工业标准温度修正 [(Tram °R)/ (518.7°R)] 0.5< 。 [0050] 所公开的示例最适用于额定产生 15,000 磅(66,723 N)或更大推力的喷气发动机。 [0051] 尽管已经公开了本发明的实施例,但是本领域的普通技术人员将认识到某些修改将落入本发明的范围内。 为此,应研究以下权利要求以确定本发明的真实范围和内容。