本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，且更具体而言，涉及燃气涡轮发动机组件及其组装方法。
至少一些已知的燃气涡轮发动机分成两个主要组件，风扇壳组件和核心发动机组件，从而简化维护和运输。风扇壳组件和核心发动机组件一般是通过出口引导静叶组件联接在一起。为了从风扇壳组件移除核心发动机组件，从出口引导静叶组件分离核心发动机组件，使得核心发动机组件可轴向地移位且被从风扇壳组件和出口引导静叶组件移除。为了进行该拆卸，核心发动机组件的外侧直径小于出口引导静叶组件的内侧直径，使得核心发动机组件可配合在其间。当包括出口引导静叶组件的风扇壳组件在尺寸方面设定为配合在核心发动机组件上时，风扇壳体组件(包括核心罩、风扇壳、和机舱)的直径增大，从而增大总发动机重量和阻力。
在一个方面中，提供了涡轮风扇发动机组件。该涡轮风扇发动机组件包括核心燃气涡轮发动机、风扇壳组件、和出口引导静叶组件，该核心燃气涡轮发动机具有增压压缩机，该增压压缩机具有径向外直径。出口引导静叶组件包括围绕核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段。该多个出口引导静叶节段中的各出口引导静叶节段包括构造成联接于核心燃气涡轮发动机的径向内风扇毂框架凸缘、构造成联接于风扇壳组件的径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶。出口引导静叶组件的径向内直径小于增压压缩机的径向外直径。
在另一个方面中，提供了包括发动机的飞机。该发动机包括核心燃气涡轮发动机、风扇壳组件、和出口引导静叶组件，该核心燃气涡轮发动机具有增压压缩机，该增压压缩机具有径向外直径。出口引导静叶组件包括围绕核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段。该多个出口引导静叶节段中的各出口引导静叶节段包括构造成联接于核心燃气涡轮发动机的径向内风扇毂框架凸缘、构造成联接于风扇壳组件的径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶。出口引导静叶组件的径向内直径小于增压压缩机的径向外直径。
在又一方面中，提供组装涡轮风扇发动机组件的方法。该方法有将包括增压压缩机的核心燃气涡轮发动机通过出口引导静叶组件联接于风扇壳组件，该增压压缩机具有径向外直径。出口引导静叶组件包括围绕核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段。出口引导静叶节段包括径向内风扇毂框架凸缘、径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶。联接核心燃气涡轮发动机包括将径向外风扇壳凸缘联接于风扇壳组件，且将径向内风扇毂框架凸缘联接于核心燃气涡轮发动机，其中，出口引导静叶组件的径向内直径小于增压压缩机的径向外直径。
出口引导静叶组件，其包括围绕所述核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段，所述多个出口引导静叶节段中的各出口引导静叶节段包括：
技术方案2.根据技术方案1所述的组件，其中，至少一个出口引导静叶节段能够被从所述出口引导静叶组件移除。
技术方案3.根据技术方案2所述的组件，其中，所述核心燃气涡轮发动机构造成沿径向方向远离所述出口引导静叶组件的至少一个剩余的出口引导静叶节段移位。
技术方案4.根据技术方案1所述的组件，其中，至少一个出口引导静叶节段构造成被从所述风扇壳组件分离和移除。
技术方案5.根据技术方案1所述的组件，其中，至少一个出口引导静叶节段构造成被从所述核心燃气涡轮发动机分离和移除。
技术方案6.根据技术方案1所述的组件，其中，所述核心燃气涡轮发动机构造成联接于所述风扇壳组件，使得所述核心燃气涡轮发动机的至少一部分由所述风扇壳组件周向地包围。
技术方案7.根据技术方案1所述的组件，其中，所述风扇毂框架凸缘定位在所述增压压缩机的后方。
出口引导静叶组件，其包括围绕所述核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段，所述多个出口引导静叶节段中的各出口引导静叶节段包括：
技术方案9.根据技术方案8所述的飞机，其中，单个出口引导静叶节段能够被从所述出口引导静叶组件移除。
技术方案10.根据技术方案9所述的飞机，其中，所述核心燃气涡轮发动机构造成沿径向方向远离所述出口引导静叶组件的至少一个剩余的出口引导静叶节段移位。
技术方案11.根据技术方案8所述的飞机，其中，至少一个出口引导静叶节段构造成被从所述风扇壳组件分离和移除。
技术方案12.根据技术方案8所述的飞机，其中，至少一个出口引导静叶节段构造成被从所述核心燃气涡轮发动机分离和移除。
技术方案13.根据技术方案8所述的飞机，其中，所述核心燃气涡轮发动机构造成联接于所述风扇壳组件，使得所述核心燃气涡轮发动机的至少一部分由所述风扇壳组件周向地包围。
技术方案14.根据技术方案8所述的飞机，其中，所述风扇毂框架凸缘定位在所述增压压缩机的后方。
将包括增压压缩机的核心燃气涡轮发动机通过出口引导静叶组件联接于风扇壳组件，所述增压压缩机具有径向外直径，所述出口引导静叶组件包括围绕所述核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段，所述出口引导静叶节段包括径向内风扇毂框架凸缘、径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶，所述联接所述核心燃气涡轮发动机包括：
将所述径向内风扇毂框架凸缘联接于所述核心燃气涡轮发动机，其中，所述出口引导静叶组件的径向内直径小于所述增压压缩机的径向外直径。
技术方案16.根据技术方案15所述的方法，还包括从所述出口引导静叶组件移除至少一个出口引导静叶节段。
技术方案17.根据技术方案16所述的方法，还包括使所述核心燃气涡轮发动机沿径向方向远离所述出口引导静叶组件的至少一个剩余的出口引导静叶节段移位。
技术方案18.根据技术方案15所述的方法，还包括从所述风扇壳组件分离和移除至少一个出口引导静叶节段。
技术方案19.根据技术方案15所述的方法，还包括从所述核心燃气涡轮发动机分离和移除至少一个出口引导静叶节段。
技术方案20.根据技术方案15所述的方法，还包括将所述径向内风扇毂框架凸缘在所述增压压缩机的后方联接于所述核心燃气涡轮发动机。
当参照附图阅读下列详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中贯穿附图，类似的特征代表类似的部分，其中：
图4是组装涡轮风扇发动机组件，诸如图1-3中示出的涡轮风扇发动机的方法的示范实施例的流程图。
除非另外指示，否则本文中提供的附图意图例示本公开的实施例的特征。相信这些特征能够在包括本公开的一个或更多个实施例的多种系统中应用。因此，附图不意图包括本文中公开的实施例的实践所需的本领域技术人员已知的所有常规特征。
在以下说明书和权利要求中，将参照多个用语，这些用语应被限定为具有以下含义。
单数形式“一”、“一个”、和“该”包括复数个指示物，除非上下文另外清楚地规定。
“可选的”或“可选地”意思是指随后描述的事件或情形可发生或可不发生，且该描述包括发生该事件的实例和不发生该事件的实例。
在本文中贯穿说明书和权利要求书使用的近似语言可用于修饰任何量的表现，其可以在不导致其涉及的基本功能中的变化的情况下可容许地变化。因此，由一个或多个用语如“大约”、“近似”和“大致”修饰的值不限于所指定的准确值。在至少一些实例中，近似语言可对应用于测量该值的工具的精度。在此，且贯穿说明书和权利要求，范围限制可结合并且/或者互换；确定此种范围并且其包括在本文中包含的所有子范围，除非上下文或语言另外指出。
本文中描述的涡轮风扇发动机组件的实施例有助于减小风扇壳组件的外直径并且/或者增大风扇直径。具体而言，在本文中描述的涡轮风扇发动机组件和方法允许核心燃气涡轮发动机的外直径小于出口引导静叶组件的内直径。出口引导静叶组件包括围绕核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段。各出口引导静叶节段包括构造成联接于核心燃气涡轮发动机的径向内风扇毂框架凸缘、构造成联接于风扇壳组件的径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶。核心燃气涡轮发动机可以通过从核心燃气涡轮发动机和/或风扇壳组件分离至少一个出口引导静叶节段和使核心燃气涡轮发动机在沿轴向方向挪动之前沿径向方向移位来从风扇壳组件移除。如本文中所述地拆卸涡轮风扇发动机组件允许将移除涡轮风扇发动机组件的时间要求维持为一个工作班次，且允许用于核心燃气涡轮发动机涡轮组件的常规运输手段。此外，本文中描述的涡轮风扇发动机组件提供了包括而不限于以下的优点：减小风扇壳组件的外直径，减小总发动机重量，降低机舱阻力，减少分开核心燃气涡轮发动机和风扇壳组件的时间，增大风扇直径和空气流，和增大增压压缩机外直径。
图1是根据本公开的示范实施例的燃气涡轮发动机的示意截面图。在示范实施例中，燃气涡轮发动机为高旁通涡轮风扇喷气发动机110，其在本文中称为“涡轮风扇发动机110”。如图1所示，涡轮风扇发动机110限定(与用于参考而提供的纵向中心线平行地延伸的)轴向方向a和(与纵向中心线垂直地延伸的)径向方向r。大体上，涡轮风扇发动机110包括风扇壳组件114和配置在风扇壳组件114下游的核心燃气涡轮发动机116。
核心燃气涡轮发动机116包括基本上管状的外壳体118，该外壳体118限定环形进口120。外壳体118以串联流动的关系包围：压缩机区段，其包括增压机或低压(lp)压缩机122和高压(hp)压缩机124；燃烧区段126；涡轮区段，其包括高压(hp)涡轮128和低压(lp)涡轮130；和喷气排气喷嘴区段132。高压(hp)轴或转轴134将hp涡轮128驱动地连接于hp压缩机124。低压(lp)轴或转轴136将lp涡轮130驱动地连接于增压压缩机122。压缩机区段、燃烧区段126、涡轮区段、和喷嘴区段132一起限定核心空气流动路径137。
在示范实施例中，风扇壳组件114包括风扇138，该风扇38具有以间隔开的方式联接于盘142的多个风扇叶片140。如所描绘的，风扇叶片140大体上沿径向方向r从盘142向外延伸。风扇叶片140和盘142可以通过lp轴136围绕纵向中心线一起旋转。
仍参照图1的示范实施例，盘142由可旋转的前毂144覆盖，该前毂144空气动力地形成轮廓，以促进穿过多个风扇叶片140的空气流。此外，示范风扇壳组件114包括环形风扇壳体或外机舱150，环形风扇壳体或外机舱150周向地围绕风扇138和/或核心燃气涡轮发动机116的至少一部分。应明白的是，机舱150可构造成通过出口引导静叶组件152而相对于核心燃气涡轮发动机116得到支撑。而且，机舱150的下游区段154可在核心燃气涡轮发动机116的外部分上方延伸，以便在其间限定旁通空气流通路156。
而且，在示范实施例中，出口引导静叶组件152包括围绕核心燃气涡轮发动机116周向地间隔的多个出口引导静叶节段149。各出口引导静叶节段149包括多个出口引导静叶151，它们能够移除且在径向内风扇毂框架凸缘153与径向外风扇壳凸缘155之间延伸。径向内风扇毂框架凸缘153通过风扇框架毂157而可移除地联接于核心燃气涡轮发动机116。具体而言，径向内风扇毂框架凸缘153在增压压缩机122与hp压缩机124之间可移除地联接于风扇框架毂157。此外，各出口引导静叶节段149包括可移除地联接于风扇壳组件114的径向外风扇壳凸缘155。具体而言，径向外风扇壳凸缘155可移除地联接于外机舱150。一般来说，出口引导静叶组件152有助于风扇壳组件114可移除地联接于核心燃气涡轮发动机116，使得核心燃气涡轮116发动机的至少一部分如图1中例示的那样由风扇壳组件114周向地包围。
在涡轮风扇发动机110的操作期间，一定体积的空气158穿过机舱150和/或风扇壳组件114的相关进口160进入涡轮风扇110。在空气158行进跨过风扇叶片140时，由箭头162指示的空气158的第一部分被引导或发送到旁通空气流通路156中，且由箭头164指示的空气158的第二部分被引导或发送到核心空气流动路径137中，或更具体而言到增压压缩机122中。空气的第一部分162与空气的第二部分164之间之比通常称为旁通比。空气的第二部分164的压力然后在其被发送穿过hp压缩机124且进入燃烧区段126中时增大，在燃烧区段126处，其与燃料混合且被焚烧以提供燃烧气体166。
燃烧气体166被发送穿过hp涡轮128，在此，经由联接于外壳体118的hp涡轮定子静叶168和联接于hp轴或转轴134的hp涡轮转子叶片170的连续级提取来自燃烧气体166的热能和/或动能的一部分，因此导致hp轴或转轴134旋转，从而支持hp压缩机124的操作。燃烧气体166然后被发送穿过lp涡轮130，在此，经由联接于外壳体118的lp涡轮定子静叶172和联接于lp轴或转轴136的lp涡轮转子叶片174的连续级从燃烧气体166提取热能和动能的第二部分，因此导致lp轴或转轴136旋转，从而支持增压压缩机122的操作和/或风扇138的旋转。燃烧气体166随后被发送穿过核心燃气涡轮发动机116的喷气排气喷嘴区段132，以提供推进推力。同时，空气的第一部分162的压力显著地增大，因为空气的第一部分162在其从涡轮风扇110的风扇喷嘴排气区段176排出之前被发送穿过旁通空气流通道156，包括通过出口引导静叶组件152（其中，径向内风扇毂框架凸缘153限定穿过出口引导静叶151的内流动路径且径向外风扇壳凸缘155限定外流动路径），从而也提供推进推力。hp涡轮128、lp涡轮130、和喷气排气喷嘴区段132至少部分地限定热气体路径178，以用于将燃烧气体166发送穿过核心燃气涡轮发动机116。
然而，应理解的是，图1中描绘的示范涡轮风扇发动机110仅是作为示例，且在其他示范实施例中，涡轮风扇发动机110可具有任何其他适合的构造。还应理解的是，在其他示范实施例中，本公开的方面可并入任何其他适合的燃气涡轮发动机中。例如，在其他示范实施例中，本公开的方面可并入例如涡轮螺旋桨发动机中。
图2是来自(图1中示出的)涡轮风扇发动机110的出口引导静叶节段149的示意侧视图。在示范实施例中，出口引导静叶节段149在增压压缩机122的后方联接于增压压缩机壳体179。具体而言，径向内风扇毂框架凸缘153通过围绕核心燃气涡轮发动机116周向地间隔的多个螺栓180和螺栓凸缘182可移除地联接于结构支撑部件，诸如风扇框架毂157，风扇框架毂157联接于增压压缩机壳体179。此外，出口引导静叶节段149经由径向外风扇壳凸缘155通过围绕核心燃气涡轮发动机116周向地间隔的类似的多个螺栓180和螺栓凸缘182可移除地联接于风扇壳组件114。在备选实施例中，出口引导静叶节段149利用使涡轮风扇发动机110能够如本文中所述地得到组装的任何其他连接方法联接于核心燃气涡轮发动机116和/或风扇壳组件114。
在示范实施例中，增压压缩机122具有由距离纵向中心线限定的径向外直径。此外，出口引导静叶组件152具有由距离纵向中心线限定的径向内直径。风扇壳组件114通过出口引导静叶组件152可移除地联接于核心燃气涡轮发动机116，使得出口引导静叶组件152的径向内直径小于增压压缩机122的径向外直径。当出口引导静叶组件152的径向内直径减小时，风扇壳组件114和外机舱150的直径可减小，使得降低涡轮风扇发动机110重量和阻力。此外，当出口引导静叶组件152的径向内直径减小时，涡轮风扇发动机110可接收更大直径的风扇138，使得在不增大外机舱150的直径的情况下增加穿过其的空气流158。而且，当增压压缩机122的径向外直径不连结于出口引导静叶组件152的径向内直径时，涡轮风扇发动机110可接收具有更大径向外直径的增压压缩机122，使得提高发动机功率。
图3是包括风扇壳组件114、核心燃气涡轮发动机116、和出口引导静叶组件152(如图1和2所示)的示范涡轮风扇发动机110的立体图。在示范实施例中，出口引导静叶组件152包括多个出口引导静叶节段149，诸如第一出口引导静叶节段190和第二出口引导静叶节段192。第一出口引导静叶节段190在径向内风扇毂框架凸缘分开线和径向外风扇壳凸缘分开线处与第二出口引导静叶节段192分开。应理解的是，出口引导静叶组件152示为第一和第二出口引导静叶节段190和192，出口引导静叶组件152可分成使涡轮风扇发动机110能够如本文中所述地起作用的任何数量的节段。
在示范实施例中，涡轮风扇发动机110包括两个组件，风扇壳组件114和核心燃气涡轮发动机116，从而简化维护和运输。例如，为了从核心燃气涡轮发动机116分离风扇壳组件114以用于维护，出口引导静叶组件152分成第一和第二出口引导静叶节段190和192。在内风扇毂框架凸缘153处从核心燃气涡轮发动机116分离第一出口引导静叶节段190。在径向外风扇壳凸缘155处从风扇壳组件114分离第二出口引导静叶节段192。使核心燃气涡轮发动机116沿径向方向远离剩余的第一出口引导静叶节段190移位。然后使核心燃气涡轮发动机116径向地移位，以脱离比增压压缩机122的径向外直径小的第一出口引导静叶节段190的径向内直径。沿轴向方向a(图1中示出)从具有第一出口引导静叶节段190的风扇壳组件114移除具有第二出口引导静叶节段192的核心燃气涡轮发动机116。在一些实施例中，还可在径向内风扇毂框架凸缘153处从核心燃气涡轮发动机116分离和移除第二出口引导静叶节段192，使得出口引导静叶组件152既不联接于风扇壳组件114也不联接于核心燃气涡轮发动机116。
相反，为了组装涡轮风扇发动机110，沿轴向方向a(图1中示出)将具有第二出口引导静叶节段192的核心燃气涡轮发动机116插入具有第一出口引导静叶节段190的风扇壳组件114中。使核心燃气涡轮发动机116沿径向方向朝第一出口引导静叶节段190移动以脱离比增压压缩机122的径向外直径小的第一出口引导静叶节段190的径向内直径。在径向内风扇毂框架凸缘153处将第一出口引导静叶节段190联接于核心燃气涡轮发动机116且在径向外风扇壳凸缘155处将第二出口引导静叶节段192联接于风扇壳组件144，从而形成涡轮风扇发动机110。
图4是组装涡轮风扇发动机组件，诸如涡轮风扇发动机110的方法200的示范实施例的流程图。还参照图1-3，示范方法200包括通过出口引导静叶组件152将核心燃气涡轮发动机116联接202于风扇壳组件114。将核心燃气涡轮发动机116联接202于风扇壳组件114还包括将径向外风扇壳凸缘155联接204于风扇壳组件114和将径向内风扇毂框架凸缘153联接206于核心燃气涡轮发动机116。
在一些实施例中，方法200还包括从出口引导静叶组件152移除208至少一个出口引导静叶节段149，和使核心燃气涡轮发动机116沿径向方向远离剩余的出口引导静叶节段149移位210。而且，在某些实施例中，方法200包括从风扇壳组件114分离212和移除至少一个出口引导静叶节段149。而且，在一些实施例中，方法200包括从核心燃气涡轮发动机116分离214和移除至少一个出口引导静叶节段149。方法200还可包括将径向内风扇毂框架凸缘153在增压压缩机122的后方联接216于核心燃气涡轮发动机116。
涡轮风扇发动机组件的上述实施例有助于减小风扇壳组件的外直径并且/或者增大风扇直径。具体而言，在本文中论述的涡轮风扇发动机组件和方法允许核心燃气涡轮发动机的外直径小于出口引导静叶组件的内直径。出口引导静叶组件包括围绕核心燃气涡轮发动机周向地间隔的多个出口引导静叶节段。各出口引导静叶节段包括构造成联接于核心燃气涡轮发动机的径向内风扇毂框架凸缘、构造成联接于风扇壳组件的径向外风扇壳凸缘、和在其间延伸的多个出口引导静叶。核心燃气涡轮发动机可以通过从核心燃气涡轮发动机和/或风扇壳组件分离至少一个出口引导静叶节段和使核心燃气涡轮发动机在沿轴向方向挪动之前沿径向方向移位来从风扇壳组件移除。如本文中所述地拆卸涡轮风扇发动机组件允许将移除涡轮风扇发动机组件的时间要求维持为一个工作班次，且允许用于核心燃气发动机涡轮组件的常规运输手段。
本文中描述的方法、系统和设备的示范技术效果包括以下中的至少一者：(a)减小风扇壳组件的外直径；(b)减小总发动机重量；(c)降低机舱阻力；(d)减少分开核心燃气涡轮发动机和风扇壳组件的时间；(e)增大风扇直径和空气流，和(f)增大增压压缩机外直径。
用于涡轮风扇发动机组件的方法、系统、和设备的示范实施例不限于在本文中描述的具体实施例，相反，系统的构件和/或方法的步骤可与在本文中描述的其他构件和/或步骤独立地且分开地利用。例如，该方法也可与需要涡轮风扇组件和相关方法的其他系统结合地使用，并且不限于仅与在本文中描述的系统和方法一起实施。相反，示范实施例可与可因减小风扇壳组件直径而受益的许多其他应用、装备、和系统结合地实现和利用。
尽管本公开的各种实施例的具体特征可在一些图中而不在其他图中显示，但这仅是为了便利。根据本发明的原理，图的任何特征可结合任何其他图的任何特征来参照和/或要求保护。
本书面描写使用示例以公开实施例，包括最佳实施方式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本公开，包括制造并且用任何设备或系统并且实行任何合并的方法。本公开的可取得专利的范围通过权利要求限定，并且可包含本领域人员想到的其他实例。如果这种其他实例具有不与权利要求的文字语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求的文字语言无显著差别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。
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