具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。每个示例通过解释本发明的方式提供，而不是对本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖如归入所附权利要求书及其等同物的范围内的这种修改和变型。

现在参考附图，图1示出了根据本主题的方面可在飞行器内使用的燃气涡轮发动机10的一个实施例的剖视图，出于参考目的，发动机10被示出为具有延伸穿过其中的纵向或轴向中心轴线12。通常，发动机10可包括核心燃气涡轮发动机(通常由附图标记14指示)和定位在其上游的风扇区段16。核心发动机14通常可包括限定环形入口20的基本上管状的外部壳体18。此外，外部壳体18可进一步封闭和支撑低压增压压缩机22，该压缩机用于将进入核心发动机14的空气的压力增加到第一压力水平。高压多级轴流式压缩机24然后可从增压压缩机22接收加压空气，并进一步增加这种空气的压力。离开高压压缩机24的加压空气然后可流向燃烧器26，在燃烧器26内燃料被喷射到加压空气流中，所得到的混合物在燃烧器26内燃烧。高能量燃烧产物从燃烧室26沿着发动机10的热气体路径被引导到用于经由第一(高压)驱动轴30驱动高压压缩机24的第一(高压)涡轮28，并且然后到用于经由第二(低压)驱动轴34驱动增压压缩机22和风扇区段16的第二(低压)涡轮32，第二驱动轴通常与第一驱动轴30同轴。在驱动涡轮28和32中的每一个之后，燃烧产物可经由排气喷嘴36从核心发动机14排出，以提供推进喷射推力。

另外，如图1所示，发动机10的风扇区段16通常可包括可旋转的轴流式风扇转子组件38，该组件被构造成由环形风扇壳体40包围。本领域普通技术人员应当理解，风扇壳体40可被构造成由多个基本上径向延伸、周向间隔的出口导向静叶42相对于核心发动机14支撑。照此，风扇壳体40可封闭风扇转子组件38及其对应的风扇转子叶片44。此外，风扇壳体40的下游区段46可在核心发动机14的外部部分上延伸，以限定提供附加推进喷射推力的二级或旁路空气流导管48。

应当理解，在若干实施例中，第二(低压)驱动轴34可直接联接到风扇转子组件38，以提供直接驱动构型。备选地，第二驱动轴34可经由减速装置37(例如，减速齿轮或齿轮箱)联接到风扇转子组件38，以提供间接驱动或齿轮驱动构型。这样的(一个或多个)减速装置也可根据需要或要求设置在发动机内的任何其它合适的轴和/或转轴之间。

在发动机10的操作期间，应当理解，初始空气流(由箭头50指示)可通过风扇壳体40的相关联的入口52进入发动机10。空气流50然后穿过风扇叶片44，并分成移动通过导管48的第一压缩空气流(由箭头54指示)和进入增压压缩机22的第二压缩空气流(由箭头56指示)。第二压缩空气流56的压力然后增加并进入高压压缩机24(由箭头58指示)。在与燃料混合并在燃烧器26内燃烧之后，燃烧产物60离开燃烧器26并流过第一涡轮28。此后，燃烧产物60流过第二涡轮32并离开排气喷嘴36，以为发动机10提供推力。

现在参考图2，根据本主题的各方面，示出了适合在燃气涡轮发动机10内使用的转子支撑系统100的一个实施例的剖视图，特别地示出了相对于燃气涡轮发动机10的高压压缩机24或低压涡轮32之一安装的转子支撑系统100。因此，应当理解，转子支撑系统100可为燃气涡轮发动机10的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一部分。如图2所示，转子支撑系统100通常可包括可旋转鼓形转子102，其被构造成支撑从其径向地向内延伸的多个叶片104。此外，如图所示，可旋转鼓形转子102具有前端105和后端107。

仍然参考图2，可旋转鼓形转子102可通过转子支撑系统100的一个或多个轴承组件106支撑在发动机10内，每个轴承组件106被构造成相对于安装在旋转鼓形转子102径向外侧的燃气涡轮发动机10的结构支撑框架108(诸如图1的外部壳体18)可旋转地支撑可旋转鼓形转子102。例如，如图2所示，轴承组件106可联接在转子支撑系统100的可旋转鼓形转子102和支撑框架108之间。

参考图2至图5，在若干实施例中，轴承组件106可至少包括固定部件110和至少一个旋转部件112。此外，如图所示，轴承组件106可沿着可旋转鼓形转子102定位在任何合适的轴向位置处，诸如在后端107处，该可旋转鼓形转子102可为大体上悬臂式的。更具体地，如图2和图3所示，在一个实施例中，轴承组件106的固定部件110和(多个)可旋转部件112可分别包括固定座圈111和多个滚子元件113。在这样的实施例中，如图3所示，固定座圈111可对应于轴承组件106的外座圈。在备选实施例中，固定座圈111可对应于轴承组件106的内座圈。本文所述的滚子元件113可大体上对应于任何合适的轴承元件，诸如滚珠或滚柱。

参考图4至图7，示出了根据本公开的轴承组件106的附加实施例的各种视图。如图5至图7中的每一个所示，所示轴承组件106的固定部件110和(多个)可旋转部件112可分别包括固定支撑框架115和多个滚子轴承116。例如，如图5至图7所示，固定支撑框架115可围绕旋转鼓形转子102周向地延伸，并穿过每个滚子轴承116的内座圈119。此外，如图所示，滚子轴承116可围绕可旋转转子鼓102周向地间隔开，并且经由固定支撑框架115固连到支撑框架108。

此外，如图2和图6至图7中大体上所示，转子支撑系统100还可包括固连在支撑框架108和轴承组件106的固定部件110之间的阻尼器组件114。此外，阻尼器组件114包括至少一个阻尼器117，该阻尼器117被构造成在燃气涡轮发动机10的操作期间向可旋转鼓形转子102提供阻尼。例如，(多个)阻尼器117可包括形状记忆合金阻尼器、金属阻尼器、基于流体的阻尼器、一个或多个套筒阻尼器(例如，诸如环形阻尼器)、弹簧型阻尼器和/或它们的组合。

此外，在某些实施例中，如图2和图4所示，阻尼组件114还可包括鼠笼125(或弹簧指设计)，其用于支撑可旋转鼓形转子102，并提供期望的柔性/刚度，并且还为阻尼组件提供定心。例如，如图所示，鼠笼125具有U形形状，但是应当理解，鼠笼125可具有任何合适的形状，以便提供期望的柔性/刚度和/或容纳阻尼器组件114。

因此，在若干实施例中，如图2所示，本文所述的(多个)阻尼器117可在第一端121和第二端123之间纵向延伸，第一端121联接到支撑框架108，并且第二端123联接到固定部件110(或直接联接到鼠笼125)。此外，如图2所示，阻尼器组件114的单个阻尼器117可具有弹簧状构型和/或提供期望柔性的任何合适的形状或构型。因此，在一个实施例中，本文所述的(多个)阻尼器可为预应变的。

如上文所指，在若干实施例中，本文所述的(多个)阻尼器117可由任何合适的材料形成，诸如金属或形状记忆合金，以例如允许(多个)阻尼器117在高负载事件期间变形，并且然后在正常负载事件期间恢复其原始形状。对于(多个)金属阻尼器117，金属阻尼器和可旋转鼓形转子102的表面之间的摩擦(例如不同的E值)导致阻尼。

对于(多个)形状记忆合金阻尼器117，当在支撑框架108和可旋转鼓形转子102之间传递的载荷超过预定载荷阈值时，该材料允许(多个)阻尼器经受大的可恢复变形而不会失效。这种变形可允许在高负载事件期间在支撑框架108和轴承组件106之间提供降低的支撑刚度，从而允许增加的载荷被系统100吸收或提供阻尼。在某些实施例中，例如，本文所述的形状记忆合金可被设计成应变高于材料的超弹性极限，但小于塑性极限，以便获得期望的阻尼(几何形状或预应变或两者以实现这一目的)。此外，当在高于超弹性极限且在塑性极限内的循环载荷下操作时，本文所述的形状记忆合金提供大的滞后。这种能量耗散能力是为材料提供阻尼的能力。此外，应当理解，本文所述的阻尼器117的设计和/或几何形状和/或材料可基于被减轻的特定转子模式来优化。在特定实施例中，(多个)阻尼器117也可由超弹性的金属基形状记忆合金形成。例如，合适的超弹性金属基形状记忆合金可包括但不限于镍-钛(NiTi)合金、NiTi基合金(例如，镍-钛-铪(NiTiHf)合金、镍-钛-钒(NiTiVd)合金、镍-钛-钯(NiTiPd)合金、镍-钛-铜(NiTiCu)、镍-钛-铌(NiTiNb)合金)、镍-铝-铜(Ni-Al-Cu)合金和其它非镍基合金，诸如钛-铌(Ti-Nb)合金、铜-锌-铝(CuZnAl)合金和铜-铝-铍(CuAlBe)合金。

现在参考图8至图12，提供了本公开的轴承组件106的各种视图，特别地示出了本文所述的阻尼组件114的不同构型，其在特定负载条件下提供大的滞后/阻尼。例如，大体上如图8至图12所示，在一个实施例中，阻尼器组件114可包括多个周向间隔开的阻尼器117，例如，围绕轴承组件106的外座圈周向间隔开。更具体地，如图8所示，在一个实施例中，阻尼器组件114的(多个)阻尼器117可包括一个或多个环形构件120，环形构件120经由一个或多个径向延伸的支柱122(也在图6和图7中示出)连接。在这样的实施例中，径向支柱122被构造成在阻尼结构经受超弹性极限时为阻尼结构提供足够的刚度。(多个)环形构件120还被构造成偏转，从而提供额外的阻尼和环向强度以防止屈曲。在这样的实施例中，(多个)环形构件120和/或径向支柱122可由本文所述的形状记忆合金构成。

现在参考图9，在另一个实施例中，阻尼器组件114的每个周向间隔开的阻尼器117可由一个或多个波纹板124构成。例如，如图所示，每个阻尼器117可由波纹板124的叠堆构成，每个板124由本文所述的形状记忆合金构成。

在又一个实施例中，如图10所示，每个周向间隔开的阻尼器117可限定箱形结构126。此外，每个阻尼器117可由本文所述的形状记忆合金构成。在这样的实施例中，每个箱形结构126还可限定止动特征128，该止动特征128被设计成限制阻尼组件114的偏转。

在另外的实施例中，如图11和图12所示，阻尼组件114可包括固连到可旋转鼓形转子102的内表面和/或外表面的一个或多个套筒阻尼器117。因此，在这样的实施例中，使用这样的套筒阻尼器来控制可旋转鼓形转子102的径向振动模式的响应可比例如增加加强件更节省重量。更具体地，如图所示，图11对应于在可旋转鼓形转子102上具有多个套筒阻尼器117的低压涡轮，然而，这样的阻尼器可用于燃气涡轮发动机的任何模块中。例如，图12对应于在可旋转鼓形转子102上具有多个套筒阻尼器117的压缩机模块。

此外，如图所示，阻尼组件114可包括串联布置在可旋转鼓形转子102的内表面和/或外表面上的多个套筒阻尼器117，例如，以便当鼓径向振动模式被激励时由于摩擦而提供外部阻尼。换句话说，在这样的实施例中，如图所示，(多个)套筒阻尼器117可直接安装在可旋转鼓形转子102上(而不是安装到另一个任何静态支撑结构)。此外，在这样的实施例中，如图所示，(多个)套筒阻尼器117可为旋转的。

这样的套筒阻尼器117可由任何合适的材料构成，诸如例如本文所述的形状记忆合金或金属材料。照此，套筒阻尼器117被构造成向可旋转鼓形转子102的任何径向振动模式提供阻尼。对于形状记忆合金，当套筒阻尼器在可旋转鼓形转子102的径向振动模式期间被使用时，套筒阻尼器提供滞后阻尼。基于形状记忆合金的套筒阻尼器也可预应变，以提供高阻尼。对于金属材料，金属套筒和可旋转鼓形转子102之间的摩擦导致阻尼。此外，本文所述的套筒阻尼器117被构造成与燃气涡轮发动机的结构部件(例如，可旋转鼓形转子102)一起成椭圆形。

本发明的各个方面和实施例由以下编号的条款限定：

条款1.一种燃气涡轮发动机，包括：

可旋转鼓形转子，其包括固连到其上的多个叶片，所述多个叶片从可旋转鼓形转子径向地向内延伸；

支撑框架，其安装在旋转鼓形转子的径向外侧；

转子支撑系统，其包括定位在可旋转鼓形转子和支撑框架之间的轴承组件，该轴承组件至少包括固定部件和至少一个可旋转部件；和

阻尼器组件，其固连在支撑框架和可旋转鼓形转子之间，该阻尼器组件包括固连在支撑框架和轴承组件的固定部件之间或者固连到可旋转鼓形转子的表面的至少一个阻尼器，该至少一个阻尼器被构造成在燃气涡轮发动机的操作期间向可旋转鼓形转子提供阻尼。

条款2.根据条款1所述的燃气涡轮发动机，其中，至少一个阻尼器包括形状记忆合金阻尼器、金属阻尼器、基于流体的阻尼器、弹簧型阻尼器、一个或多个套筒阻尼器或它们的组合中的至少一种。

条款3.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，至少一个阻尼器包括一个或多个套筒阻尼器，该一个或多个套筒阻尼器包括串联布置在可旋转鼓形转子的外表面或内表面上的多个套筒阻尼器。

条款4.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，轴承组件的固定部件和至少一个可旋转部件分别包括固定座圈和多个滚子元件。

条款5.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，固定座圈对应于轴承组件的外座圈。

条款6.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，固定座圈对应于轴承组件的内座圈。

条款7.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，轴承组件包括多个滚子轴承，该滚子轴承围绕可旋转转子鼓周向地间隔开，并且经由固定支撑框架固连到支撑框架，该轴承组件的固定部件和至少一个可旋转部件分别包括固定支撑框架和多个滚子轴承。

条款8.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，阻尼器组件的至少一个阻尼器由一个或多个环形构件构成，该环形构件中的一个或多个经由一个或多个径向延伸的支柱连接。

条款9.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，阻尼器组件包括多个周向间隔开的阻尼器，每个阻尼器由具有板簧布置的一个或多个波纹板构成。

条款10.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，阻尼器组件包括多个周向间隔开的阻尼器，每个阻尼器包括箱形结构，每个箱形结构限定止动特征，该止动特征被设计成限制阻尼组件的偏转。

条款11.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，阻尼器组件的至少一个阻尼器是预应变的。

条款12.根据前述条款中任一项所述的燃气涡轮发动机，其中，可旋转鼓形转子是燃气涡轮发动机的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一部分。

条款13.一种用于燃气涡轮发动机的转子支撑系统，该燃气涡轮发动机包括可旋转鼓形转子和支撑框架，该转子支撑系统包括：

轴承组件，其被构造用于定位在可旋转鼓形转子和支撑框架之间，该轴承组件至少包括固定部件和至少一个可旋转部件；和

阻尼器组件，其用于固连在支撑框架和可旋转鼓形转子之间，该阻尼器组件包括固连在支撑框架和轴承组件的固定部件之间或者固连到可旋转鼓形转子的表面的至少一个阻尼器，该至少一个阻尼器被构造成在燃气涡轮发动机的操作期间向可旋转鼓形转子提供阻尼。

条款14.根据条款13所述的转子支撑系统，其中，至少一个阻尼器包括形状记忆合金阻尼器、金属阻尼器、基于流体的阻尼器、一个或多个套筒阻尼器、弹簧型阻尼器或它们的组合中的至少一种。

条款15.根据条款13至14所述的转子支撑系统，其中，至少一个阻尼器包括一个或多个套筒阻尼器，该一个或多个套筒阻尼器包括串联布置在可旋转鼓形转子的外表面或内表面上的多个套筒阻尼器。

条款16.根据条款13至15所述的转子支撑系统，其中，轴承组件的固定部件和至少一个可旋转部件分别包括固定座圈和多个滚子元件，并且其中，阻尼器组件的至少一个阻尼器包括弹簧状构型。

条款17.根据条款13至16所述的转子支撑系统，其中，固定座圈对应于轴承组件的外座圈或轴承组件的内座圈中的至少一个。

条款18.根据条款13至17所述的转子支撑系统，其中，轴承组件包括多个滚子轴承，该滚子轴承围绕可旋转转子鼓周向地间隔开，并且经由固定支撑框架固连到支撑框架，该轴承组件的固定部件和至少一个可旋转部件分别包括固定支撑框架和多个滚子轴承。

条款19.根据条款13至18所述的转子支撑系统，其中，阻尼器组件的至少一个阻尼器由一个或多个环形构件构成，该环形构件中的一个或多个经由一个或多个径向延伸的支柱连接。

条款20.根据条款13至19所述的转子支撑系统，其中，阻尼器组件的至少一个阻尼器是预应变的。

本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有非实质性差异的等效结构要素，则这些其它示例旨在处于权利要求书的范围内。