用于气体涡轮引擎的轴承室装置
技术领域
本公开涉及一种用于气体涡轮引擎的轴承室装置，包括限定用于容纳润滑剂的轴承室的壳体。
背景技术
用于飞行器推进的典型的气体涡轮包括由引擎核心驱动的轴向风扇。引擎核心一般由一个或多个涡轮组成，该一个或多个涡轮经由同轴的轴驱动相应的压缩机。低压涡轮驱动低压轴，该低压轴驱动风扇(或低压压缩机)，使得风扇以与低压涡轮相同的速度旋转。在齿轮传动的涡轮风扇中，齿轮箱设置在风扇和低压涡轮之间，使得风扇和低压涡轮能够以不同的速度旋转。
在典型的气体涡轮引擎中，提供轴承布置结构以允许引擎的各种部件之间的移动，诸如在高压涡轮和中压涡轮之间的移动。轴承由位于轴承室内的润滑剂(或油)润滑。在高温下，润滑剂在轴承室中发生结焦，这会降低轴承的有效性。
因此，可能期望提供一种改进的布置结构。
根据第一方面，提供了一种用于气体涡轮引擎的轴承室装置，该轴承室装置包括：壳体，该壳体限定用于容纳润滑剂(油)的轴承室，该壳体包括面向轴承室的内壁；其中该内壁包括疏油性表面。
该疏油性表面可以使得润滑剂滴在固体表面上的表观接触角大于90°。该疏油性表面可以具有润滑剂在表面上的低可润湿性。该疏油性表面可以排斥润滑剂。该疏油性表面也可以被称为疏油的、排斥油的、排斥润滑剂的或控油/控润滑剂表面。在轴承室装置的操作期间，内壁和润滑剂之间的接触表面积可以减小，使得从内壁到润滑剂的热传递减少。减少从内壁到润滑剂的热传递可以减少润滑剂的结焦。由于润滑剂的结焦可能“堵塞”或阻塞轴承及其密封件，因此可能降低其效率和生命周期。减少从内壁到润滑剂的热传递可以降低润滑剂所需的质量流率，并且/或者降低润滑剂的运行温度。在轴承室装置关断之后，疏油性表面可以减少保留在内壁上的润滑剂的量，并且因此减少润滑剂在内壁上的结焦。内壁上的结焦可能移入轴承及其密封件中，并且造成损坏。因此，疏油性表面可以改善轴承及其密封件的效率和生命周期。轴承室可以是引擎的高压-中压轴承室。轴承室可以是引擎的任何其他轴承室或系留油结构。
内壁可以由金属或合金形成。内壁可以由Inconel 718或其他钢或铝合金形成。
疏油性表面可以包括增加表面疏油性的表面形貌特征(或纹理)。表面形貌特征可以增加润滑剂滴在表面上的表观接触角。表面形貌特征可以通过增加粗糙度来增加表面的疏油性。表面形貌特征可以降低表面的可润湿性。表面的可润湿性的降低可以使得润滑剂与表面能大于润滑剂的表面能的表面之间的表观接触角可以大于90°。表面的可润湿性的降低可以使得表面能大于润滑剂的表面能的表面可以是疏油性的。疏油性表面可以通过增材制造形成。疏油性表面可以在与内壁相同的增材制造过程中形成，这可以导致高效的制造过程。疏油性表面和内壁可以用计算机辅助设计 (CAD)来设计。疏油性表面可以通过蚀刻、激光蚀刻或机加工形成。
疏油性表面可以包括己被施加到内壁的表面涂层。该表面涂层可以是与轴承壳体的内壁不同的材料。所施加的表面涂层可以具有低表面能。所施加的表面涂层的表面能可以低于润滑剂的表面能。该表面涂层可以包括表面形貌特征，该表面形貌特征增加表面的疏油性。该表面涂层可以通过将涂层喷涂、涂抹或旋涂到内壁上来施加。
表面形貌特征可以包括特征诸如连续光栅、非连续光栅、重复圆柱体、锥形截头、倒置的锥形截头和/或鳍片。表面形貌特征可以包括重复图案，可选地包括前一句中提及的结构中的一者或多者的重复图案。表面形貌特征可以包括在二维上重复的重复图案。表面形貌特征可以包括交错的重复图案。
特征的尺寸可以是纳米级的。特征的尺寸可以是微米级的。
表面形貌特征可以包括一个或多个内曲结构。该内曲结构可以包括这样一种结构，其中，该结构的周向表面的法线与总体表面平面的法线成90°至180°的角度。相对于总体表面平面，内曲结构可以包括角度大于90°的表面。内曲表面的垂直轴线可以与总体表面平面相交。内曲结构可以包括这样一种结构，其中，该结构的远侧部分悬垂于该结构的近侧部分。
内壁可以包括第一区域和第二区域，在第一区域和第二区域中的表面形貌特征可以不同，使得第一区域比第二区域更具疏油性。在第一区域和第二区域中的表面形貌特征可以不同，使得第一区域的可润湿性小于第二区域的可润湿性。内壁上的润滑剂的表观接触角在第一区域中可以大于第二区域。第一区域可以是疏油性的，并且第二区域可以是亲油性的。第一区域可以排斥润滑剂，并且第二区域可以芯吸润滑剂。在第二区域中润滑剂在内壁上的表观接触角可以低于90°。表面形貌特征可以被设计成将润滑剂定向芯吸远离或移至期望位置。表面形貌特征可以跨内壁的表面变化。表面形貌特征的变化可以使得能够控制润滑剂在表面上的润湿。可以提供表面形貌特征的变化以将其设计成控制润滑剂跨表面的流动。
第一区域可以被定位成邻近轴承室的密封件或在其附近，使得密封件附近的润滑剂被驱离该密封件。第二区域可以被定位成在轴承室的密封件的远处或远离轴承室的密封件。
根据附加的方面，提供了一种方法，该方法包括提供用于气体涡轮引擎的轴承室装置，该轴承室装置包括限定用于容纳润滑剂的轴承室的壳体，该壳体包括面向轴承室的内壁，并且在内壁上形成疏油性表面。
在内壁上形成疏油性表面的步骤可以包括在内壁上形成表面形貌特征。该方法可以包括通过喷涂、涂抹或旋涂将涂层施加到表面上。所施加的表面涂层可以具有低表面能。所施加的表面涂层的表面能可以低于润滑剂的表面能。该表面涂层可以包括表面形貌特征，该表面形貌特征增加表面的疏油性。
该方法可以包括疏油性表面的增材制造。该方法可以另选地包括表面的蚀刻、激光蚀刻或机加工。
提供轴承室装置的步骤可以包括轴承室的增材制造。疏油性表面可以在与内壁相同的增材制造过程中形成，这可以导致高效的制造过程。疏油性表面和内壁可以用计算机辅助设计(CAD)来设计。
提供轴承室装置的步骤可以包括提供预制的轴承室装置。预制的轴承室装置可以是现有的轴承室，可以对其表面形貌特征进行改型。
根据附加的方面，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引擎核心，该引擎核心包括涡轮、压缩机和将涡轮连接至压缩机的芯轴；风扇，所述风扇位于所述引擎核心的上游，所述风扇包括多个风扇叶片；以及齿轮箱，该齿轮箱接收来自芯轴的输入并且将驱动输出至风扇，以便以低于芯轴的旋转速度来驱动风扇，以及根据上述任一项所述的轴承室。
所述涡轮可以是第一涡轮，所述压缩机可以是第一压缩机，并且所述芯轴可以是第一芯轴；所述引擎核心还可包括第二涡轮、第二压缩机和将所述第二涡轮连接到所述第二压缩机的第二芯轴；并且该第二涡轮、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。
如本文其他地方所述，本公开可涉及气体涡轮引擎。此类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位于引擎核心的上游的 (具有风扇叶片的)风扇。
本公开的布置结构可以特别但并非排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。因此，该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)。
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。
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。
齿轮箱可被布置成由被配置成(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配置成(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。
在如本文所述和/或所要求保护的任何气体涡轮引擎中，燃烧器可被轴向设置在风扇和一个或多个压缩机的下游。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。
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。
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。该排转子叶片和该排定子轮叶可彼此轴向偏移。
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)。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。
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(可能只是风扇半径的两倍)可大于(或大约为)以下中的任何一个：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)或390cm(约155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)。
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2500rpm，例如小于2300rpm。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在250cm至300cm(例如250cm至280cm)范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1700rpm至2500rpm的范围内，例如在1800rpm至2300rpm的范围内，例如在1900rpm至2100rpm的范围内。仅以另外的非限制性示例的方式，对于风扇直径在320cm至380cm范围内的引擎，在巡航条件下风扇的旋转速度可在1200rpm至2000rpm的范围内，例如在1300rpm至1800rpm的范围内、例如在1400rpm至1600rpm 的范围内。
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13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Utip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)。在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：0.3、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4(本段中的所有单位为Jkg-1K-1/(ms-1)2)。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)。
根据本公开的气体涡轮引擎可具有任何期望的旁路比率，其中该旁路比率被定义为在巡航条件下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。在一些布置结构中，该旁路比率可大于(或大约为) 以下中的任何一个：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、 15、15.5、16、16.5或17。该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)。该旁路导管可以是基本上环形的。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。
本文中描述和/或要求保护的气体涡轮引擎的总压力比可被定义为风扇上游的滞止压力与最高压力压缩机出口处的滞止压力(进入燃烧器之前) 之比。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时的总压力比可大于(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)。
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。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)。与传统的气体涡轮引擎相比，此类引擎可能特别高效。
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：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)。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。
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。在巡航时，该TET可至少为(或大约为)以下中的任何一个：1400K、1450K、1500K、1550K、1600K或1650K。巡航时的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)。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或2000K。最大TET可在由前一句中的任意两个值界定的包含范围内(即，这些值可形成上限或下限)。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。
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。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)。
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，该风扇叶片可与中央部分一体地形成。此类布置结构可被称为整体叶盘或整体叶环。可使用任何合适的方法来制造此类整体叶盘或整体叶环。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。
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。
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16、18、20或22个风扇叶片。
如本文所用，巡航条件可指气体涡轮引擎所附接的飞行器的巡航条件。此类巡航条件通常可被定义为巡航中期的条件，例如飞行器和/或引擎在爬升顶点和下降起点之间的中点(就时间和/或距离而言)处所经历的条件。
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。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。
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：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。
仅以举例的方式，巡航条件可对应于：前进马赫数为0.8；压力 23000Pa；以及温度为-55℃。
如本文中任何地方所用，“巡航”或“巡航条件”可指空气动力学设计点。此类空气动力学设计点(或ADP)可对应于风扇被设计用于操作的条件(包括例如马赫数、环境条件和推力要求中的一者或多者)。例如，这可能指风扇(或气体涡轮引擎)被设计成具有最佳效率的条件。
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，巡航中期条件)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。
本领域的技术人员将理解，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。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式来描述实施方案，其中：
图1是气体涡轮引擎的截面侧视图；
图2是气体涡轮引擎的上游部分的特写截面侧视图；
图3是用于气体涡轮引擎的齿轮箱的局部剖视图；
图4是用于气体涡轮引擎的轴承装置的剖视图；
图5是在固体表面上的液滴的示意图；
图6a至图6l示出了用于轴承装置的壳体的内壁的各种表面形貌特征；
图7是内曲结构的示意图；
图8a至图8b示出了施加到内壁的表面涂层；
图9示出了表面形貌特征跨内壁的变化；
图10示出了一种制造轴承室装置并且在该轴承室装置的轴承室的壳体的内壁上形成疏油性表面的方法；以及
图11示出了一种提供轴承室装置并且在该轴承室装置的轴承室的壳体的内壁上形成疏油性表面的方法。
具体实施方式
图1示出了具有主旋转轴线9的气体涡轮引擎10。引擎10包括进气口 12和推进式风扇23，该推进式风扇产生两股气流：核心气流A和旁路气流 B。气体涡轮引擎10包括接收核心气流A的核心11。引擎核心11以轴流式串联包括低压压缩机14、高压压缩机15、燃烧设备16、高压涡轮17、低压涡轮19和核心排气喷嘴20。短舱21围绕气体涡轮引擎10并限定旁路导管22和旁路排气喷嘴18。旁路气流B流过旁路导管22。风扇23经由轴 26和周转齿轮箱30附接到低压涡轮19并且由该低压涡轮驱动。
在使用中，核心气流A由低压压缩机14加速和压缩，并被引导至高压压缩机15中以进行进一步的压缩。从高压压缩机15排出的压缩空气被引导至燃烧设备16中，在该燃烧设备中压缩空气与燃料混合，并且混合物被燃烧。然后，所得的热燃烧产物在通过喷嘴20排出之前通过高压涡轮和低压涡轮17、19膨胀，从而驱动高压涡轮和低压涡轮17、19以提供一些推进推力。高压涡轮17通过合适的互连轴27来驱动高压压缩机15。风扇23 通常提供大部分推进推力。周转齿轮箱30是减速齿轮箱。
图2中示出了齿轮传动风扇气体涡轮引擎10的示例性布置结构。低压涡轮19(参见图1)驱动轴26，该轴26联接到周转齿轮布置结构30的太阳轮或太阳齿轮28。在太阳齿轮28的径向向外处并与该太阳齿轮相互啮合的是多个行星齿轮32，该多个行星齿轮通过行星架34联接在一起。行星架 34约束行星齿轮32以同步地围绕太阳齿轮28进动，同时使每个行星齿轮 32绕其自身轴线旋转。行星架34经由连杆36联接到风扇23，以便驱动该风扇围绕引擎轴线9旋转。在行星齿轮32的径向向外处并与该行星齿轮相互啮合的是齿圈或环形齿轮38，其经由连杆40联接到固定支撑结构24。
需注意，本文中使用的术语“低压涡轮”和“低压压缩机”可分别表示最低压力涡轮级和最低压力压缩机级(即，不包括风扇23)，和/或通过在引擎中具有最低旋转速度的互连轴26(即，不包括驱动风扇23的齿轮箱输出轴)连接在一起的涡轮级和压缩机级。在一些文献中，本文中提到的“低压涡轮”和“低压压缩机”可被另选地称为“中压涡轮”和“中压压缩机”。在使用此类另选命名的情况下，风扇23可被称为第一或最低压力的压缩级。
在图3中以举例的方式更详细地示出了周转齿轮箱30。太阳齿轮28、行星齿轮32和环形齿轮38中的每一者包括围绕其周边以用于与其他齿轮相互啮合的齿。然而，为清楚起见，图3中仅示出了齿的示例性部分。示出了四个行星齿轮32，但是对本领域的技术人员显而易见的是，可以在要求保护的发明的范围内提供更多或更少的行星齿轮32。行星式周转齿轮箱 30的实际应用通常包括至少三个行星齿轮32。
在图2和图3中以举例的方式示出的周转齿轮箱30是行星式的，其中行星架34经由连杆36联接到输出轴，其中环形齿轮38被固定。然而，可使用任何其他合适类型的周转齿轮箱30。以另一个示例的方式，周转齿轮箱30可以是恒星布置结构，其中行星架34保持固定，允许环形齿轮(或齿圈)38旋转。在此类布置结构中，风扇23由环形齿轮38驱动。以另一个另选示例的方式，齿轮箱30可以是差速齿轮箱，其中环形齿轮38和行星架34均被允许旋转。
应当理解，图2和图3中所示的布置结构仅是示例性的，并且各种另选方案都在本公开的范围内。仅以举例的方式，可使用任何合适的布置结构来将齿轮箱30定位在引擎10中和/或用于将齿轮箱30连接到引擎10。以另一个示例的方式，齿轮箱30与引擎10的其他部件(诸如输入轴26、输出轴和固定结构24)之间的连接件(诸如图2示例中的连杆36、40)可具有任何期望程度的刚度或柔性。以另一个示例的方式，可使用引擎的旋转部件和固定部件之间(例如，在来自齿轮箱的输入轴和输出轴与固定结构诸如齿轮箱壳体之间)的轴承的任何合适的布置结构，并且本公开不限于图2的示例性布置结构。例如，在齿轮箱30具有恒星布置结构(如上所述)的情况下，技术人员将容易理解，输出连杆和支撑连杆以及轴承位置的布置结构通常不同于图2中以举例的方式示出的布置结构。
因此，本公开延伸到具有齿轮箱类型(例如恒星或行星齿轮)、支撑结构、输入和输出轴布置结构以及轴承位置中的任何布置结构的气体涡轮引擎。
可选地，齿轮箱可驱动附加的和/或另选的部件(例如，中压压缩机和/ 或增压压缩机)。
本公开可应用的其他气体涡轮引擎可具有另选配置。例如，此类引擎可具有另选数量的压缩机和/或涡轮和/或另选数量的互连轴。以另外示例的方式，图1中所示的气体涡轮引擎具有分流喷嘴20、22，这意味着穿过旁路导管22的流具有自己的喷嘴，该喷嘴与核心引擎喷嘴20分开，并径向地在该核心引擎喷嘴的外部。然而，这不是限制性的，并且本公开的任何方面也可应用于如下引擎，在该引擎中，穿过旁路导管22的流和穿过核心 11的流在可被称为混流喷嘴的单个喷嘴之前(或上游)混合或组合。一个或两个喷嘴(无论是混合的还是分流的)可具有固定的或可变的面积。虽然所描述的示例涉及涡轮风扇引擎，但是本公开可应用于例如任何类型的气体涡轮引擎，诸如开放式转子(其中风扇级未被短舱围绕)或例如涡轮螺旋桨引擎。在一些布置结构中，气体涡轮引擎10可不包括齿轮箱30。
气体涡轮引擎10的几何形状及其部件由传统的轴系限定，包括轴向 (与旋转轴线9对准)、径向(在图1中从下到上的方向)和周向(垂直于图1视图中的页面)。轴向、径向和周向相互垂直。
返回参考图1，示出了气体涡轮引擎10中的轴承布置结构50。在该示例中，轴承布置结构50被配置为允许高压轴27和中压(或低压)轴26之间的旋转，但是应当理解，轴承布置结构50可以在引擎10的其他位置使用。转至图4，轴承布置结构50包括布置在高压轴27和中压轴26之间的滚子轴承52。滚子轴承52包括附接到高压轴27的外座圈54、附接到低压轴26的内座圈56，以及多个辊57。应当理解，轴承布置结构50可以被定位在引擎中需要轴承的任何部分中。轴承布置结构50还包括轴承室58，在该轴承室中容纳润滑剂，以便润滑轴承52。轴承室58由壳体60限定，该壳体具有面向轴承室58的内壁62。内壁62包括疏油性表面。
一般来讲，应当理解，当液滴51与固体53接触时，如图5所示，表观接触角A被定义为表观固体表面与液滴在与固体表面相遇之处的切线之间的角度(通过液体测量)。还应当理解，疏油性表面包括油(或润滑剂)的小滴在上面的表观接触角大于90°的表面，并且随着接触角的增大，可以说该表面的疏油性在增加。影响表观接触角的因素包括但不限于固体的表面能、液体的表面能(或张力)和固体表面的粗糙度。
在一个实施方案中，疏油性表面包括致使内壁62排斥润滑剂的表面形貌特征。
表面形貌特征的各种实施方案在图6a-d中示出。每个实施方案包括规则的重复单元的阵列，每个规则的重复单元从内壁62的表面突出。
在第一实施方案中，如图6a所示，表面形貌特征包括重复单元，该重复单元包括倒置的锥形截头64。重复单元跨内壁62的表面重复，在该示例中，沿两个正交方向重复。倒置的锥形截头64包括在其远侧部分处的平行于内壁62的表面的圆形上表面66，以及在近侧部分处的圆形下边界68，其中倒置的锥形截头64与内壁62接续。上表面66的直径大于下边界68的直径，使得截头64的周向表面或侧壁70朝下边界68向内倾斜。截头64的侧壁70与内壁62和上表面66的表面形成超过90°的角度α，使得形成悬垂角或内曲角(或内曲结构)。图7中示出了示例性内曲结构。内曲结构63 包括这样一种结构，其中，结构63的周向表面65的法线与总体表面平面 67的法线成90°至180°的角度。相对于总体表面平面67，内曲结构包括角度大于90°的表面。内曲表面的垂直轴线与总体表面平面相交。内曲角增加表面形貌特征的疏油效果。
在第二实施方案中，如图6b所示，表面形貌特征包括重复单元，该重复单元包括锥形截头72。重复单元跨内壁62的表面沿两个方向重复。锥形截头72包括平行于内壁62的表面的圆形上表面74和锥形截头72与内壁 62接续的圆形下边界76。上表面74的直径小于下边界76的直径，使得截头72的周向表面或侧壁78朝下边界76向外倾斜。截头72的侧壁78与内壁62和上表面74的表面形成小于90°的角度β。
在第三实施方案中，如图6c所示，表面形貌特征包括重复单元，该重复单元包括圆柱体(或柱)80。重复单元跨内壁62的表面沿两个方向重复。圆柱体80包括平行于内壁62的表面的圆形上表面82和圆柱体80与内壁62接续的圆形下边界84。上表面82和下边界84具有相同的直径，使得圆柱体的侧壁86垂直于上表面82、下边界84和内壁62的表面。侧壁86 与内壁62的表面和上表面82形成90°的角度γ。
在第四实施方案中，如图6d所示，表面形貌特征包括重复单元，该重复单元包括立方体88。应当理解，立方体88可以是立方。重复单元跨内壁 62的表面沿一个方向重复。该表面形貌特征可以被描述为连续光栅。在其他实施方案中，重复单元可以跨内壁62的表面沿两个方向重复，这可以被描述为鳍片或非连续光栅。这些鳍片(或非连续光栅)可以是直列式的 (图6e)或交错的(图6f)。立方体88包括平行于内壁62的表面的矩形上表面90，以及立方体88与内壁62接续的矩形下边界92。立方体88具有垂直于上表面90、下边界92和内壁62的表面的两个侧壁94、96，使得侧壁94与内壁62的表面和上表面90形成90°的角度θ。在其他实施方案中，该角度θ可以小于90°以形成梯形棱镜光栅91。梯形棱镜光栅可以是连续的(图6g)、非连续的直列式的(图6h)或非连续的交错的(图 6i)。在又一些实施方案中，角度θ可以大于90°，以便形成具有内曲角的倒梯形棱镜光栅93，并且增加疏油效果。倒梯形棱镜光栅可以是连续的 (图6j)、非连续的直列式的(图6k)或非连续的交错的(图6l)。
除了上面讨论的实施方案之外，还可以存在其他实施方案，其中上表面和侧壁之间的角度形成内曲角并且增加表面形貌特征的疏油效果。
在上述实施方案中，内壁62包括疏油性表面，该疏油性表面包括使内壁62排斥润滑剂的表面形貌特征。在另一个实施方案中,如图8a所示，疏油性表面包括具有低表面能的施加的涂层98，使得内壁62排斥润滑剂。施加的涂层98包括表面能低于润滑剂的表面能的材料。施加的涂层98通过喷涂、涂抹或旋涂施加到内壁62。
如图8b中所示，疏油性表面可以包括如上所述的施加的涂层98和表面形貌特征，从而增加疏油效果。尽管在图6b中示出了光栅类型的形貌特征，但是应当理解，可以使用任何此类疏油性表面形貌特征。
在另外的实施方案中，如图9所示，其中示出了图4的轴承室装置50 的上半部，内壁62具有邻近轴承室58的密封件104的第一区域100和远离密封件104的第二区域102。第一区域100比第二区域102更具疏油性，使得表面的润滑剂在第一区域100中的接触角大于第二区域102中的接触角。
在该实施方案中，第一区域100包括疏油性表面，使得润滑剂在表面上的接触角大于90°。第二区域102包括亲油表面，使得润滑剂在该表面上的接触角小于90°。在其他实施方案中，第一区域可以包括疏油性表面，使得润滑剂在表面上的接触角大于120°，并且第二区域102也可以包括疏油性表面，使得润滑剂在表面上的接触角大于90°。
内壁62的疏油性在第一区域100和第二区域102之间逐渐减小。这意指润滑剂将会从密封件104周围的区域被驱向第二区域102。因此，在第一区域100中将存在更少的油结焦，这将减少进入密封件104的结焦润滑剂的量，从而导致轴承52的更高的效率和/或更长的使用寿命。
现在参考图10，示出了制造轴承室装置的方法。使用计算机辅助设计 (CAD)软件来制备轴承室装置的设计。在该方法的步骤300处，使用由 CAD制备的设计来增材制造轴承室装置50。增材制造过程的下一阶段可以包括在轴承室装置50的壳体60的内壁62上形成疏油性表面形貌特征(步骤302)，或者在壳体60的内壁62上施加表面涂层98(步骤304或步骤308)。表面涂层98包括具有比轴承润滑剂低的表面能的材料。在壳体60 的内壁62上施加表面涂层98的步骤可以可选地在内壁62上形成疏油性表面形貌特征(步骤306)之后进行。如上所述，内壁62的疏油性可以跨内壁62变化。
现在参考图11，示出了制造轴承室装置的附加的方法。在该方法的步骤400处，提供轴承室装置50，例如不包括疏油性表面的气体涡轮引擎的预先存在的轴承室。使用计算机辅助设计(CAD)软件来制备壳体60的内壁62的设计。然后，根据CAD设计，使用增材制造来制备内壁62，以便在内壁62上形成疏油性表面形貌特征(步骤402)，或者在内壁62上施加表面涂层98(步骤404或步骤408)。表面涂层98包括具有比轴承润滑剂低的表面能的材料。在内壁62上施加表面涂层98的步骤可以可选地在内壁62上形成疏油性表面形貌特征(步骤406)之后进行。如上所述，内壁 62的疏油性可以跨内壁62变化。因此，可以将内壁的疏油性表面改型到预先存在的轴承室。
应当理解，本发明不限于上述实施方案，并且在不脱离本文中描述的概念的情况下可进行各种修改和改进。除非相互排斥，否则任何特征可以单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本公开扩展到并包括本文中描述的一个或多个特征的所有组合和子组合。
