燃气涡轮发动机的发动机控制器的制作方法

1.本公开涉及一种用于燃气涡轮发动机的发动机控制器，以及一种具有该发动机控制器的燃气涡轮发动机。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机通常包括涡轮机和转子组件。燃气涡轮发动机，例如涡轮风扇发动机，可用于飞行器推进。在涡轮风扇发动机的情况下，转子组件可以配置为风扇组件。可以在风扇组件周围设置外机舱以增加涡轮风扇发动机的推进效率。在至少某些配置中，用于发动机的控制器，例如全权限数字发动机控制控制器，可以定位在外机舱内。改进涡轮风扇发动机以增加涡轮风扇发动机的推进效率将在本领域中受到欢迎。
附图说明
3.在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考了附图，其中：
4.图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面视图。
5.图2是沿燃气涡轮发动机的轴向方向观察的图1的示例性燃气涡轮发动机的外机舱和发动机控制器的一部分的示意图。
6.图3是图2的示例性燃气涡轮发动机的外机舱和发动机控制器的特写示意图。
7.图4是根据本公开的另一个示例性实施例的燃气涡轮发动机的外机舱和发动机控制器的一部分的示意图。
8.图5是根据本公开的又一示例性实施例的燃气涡轮发动机的外机舱和发动机控制器的一部分的示意图。
9.图6a和图6b是包括对应于根据本公开的示例性方面的若干燃气涡轮发动机的数值的表格。
10.图7是根据本公开的一个或多个示例性实施例的燃气涡轮发动机的曲线图。
具体实施方式
11.现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的类似或相似的标号已用于指代本公开的类似或相似的部分。
12.本文使用的词语“示例性”是指“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何实施方式不一定被解释为优于或有益于其他实施方式。此外，除非另有具体说明，否则本文描述的所有实施例都应被视为示例性的。
13.除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。
14.术语“涡轮机”是指包括一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器，它们一起产生扭矩输出。
15.术语“燃气涡轮发动机”是指具有涡轮机作为其全部或部分动力源的发动机。示例性燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等，以及这些发动机中的一个或多个的混合动力版本。
16.术语“燃烧区段”是指用于涡轮机的任何热添加系统。例如，术语燃烧区段可指包括爆燃燃烧组件、旋转爆震燃烧组件、脉冲爆震燃烧组件或其他适当的热添加组件中的一个或多个的区段。在某些示例性实施例中，燃烧区段可包括环形燃烧器、罐形燃烧器、管状燃烧器、驻涡燃烧器(tvc)或其他合适的燃烧系统，或其组合。
17.当与压缩机、涡轮、轴或线轴部件等一起使用时，除非另有说明，否则术语“低”和“高”，或它们各自的比较程度(例如，更，在适用的情况下)每个均指发动机内的相对速度。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”定义了配置成以低于发动机的“高涡轮”或“高速涡轮”的转速操作的部件，例如最大允许转速。
18.此处和整个说明书和权利要求，范围限制被组合和互换，这样的范围被识别并且包括包含在其中的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。例如，本文公开的所有范围均包括端点，并且端点可彼此独立组合。
19.除非本文另有说明，否则术语“联接”、“固定”等既指直接联接、固定或附接，也指通过一个或多个中间部件或特征间接联接、固定或附接。
20.设计涡轮风扇发动机时的目标通常是最大化涡轮风扇发动机的推进效率。通常，涡轮风扇发动机包括相对大的风扇以提供期望量的推力而不使风扇的风扇叶片过载(即，不增加风扇的风扇叶片的盘负载超过某个阈值)，并因此保持涡轮风扇发动机期望的整体推进效率。涡轮风扇发动机设计实践可进一步努力在涡轮风扇发动机上提供大风扇，或者更确切地说是大直径风扇，以允许风扇为涡轮风扇发动机提供尽可能多的合理可能的总推力。然而，包括这种大风扇的涡轮风扇发动机可能导致例如将涡轮风扇发动机封装在飞行器上的问题、相对较重的涡轮风扇发动机(因为外机舱的尺寸必然随着风扇直径增加)等。可以通过减小外机舱的径向高度来努力减小具有相对大风扇的涡轮风扇发动机的外机舱的尺寸。然而，值得注意的是，涡轮风扇发动机可包括安装在外机舱内的发动机控制器。发动机控制器的径向高度可以规定机舱的最小径向高度，一旦安装在飞行器上，这反过来可能会对外机舱的重量、涡轮风扇发动机上的空气阻力大小以及涡轮风扇发动机与地面之间的间隙量产生重大影响。
21.本公开的发明人发现，为了减小外机舱的径向高度，发动机控制器的高度也必须减小。然而，随着发动机控制器的高度降低，发动机控制器的重量会增加。发动机控制器的形状越远离例如立方体形状，为电路板、连接器等提供给定内部体积所需的外壳体材料就越多。因此，在希望降低径向高度和避免过度增加重量之间存在权衡。
22.发明人以设计涡轮风扇发动机的方式进行，该涡轮风扇发动机具有给定的风扇特性(例如，风扇直径)以及针对各种发动机控制器设计的相应机舱重量和高度；检查所设计涡轮风扇发动机的推进效率；检查与发动机控制器和外机舱的重量相关的结构问题；重新设计具有不同风扇特性(例如，风扇直径)和针对各种发动机控制器设计的相应机舱重量和高度的涡轮风扇发动机；重新检查所设计涡轮风扇发动机的推进效率；重新检查与发动机控制器和外机舱的重量相关的结构问题；等等。在设计几种不同类型的涡轮风扇发动机期间，包括下面参考图1至5描述的燃气涡轮发动机。在研究/评估被认为是最能满足任务要求
的可行方案的各种主要风扇特性和针对各种发动机控制器设计的相应机舱重量和高度的实践过程中，发现发动机控制器的径向范围与风扇直径之比(δr/r)和归一化发动机控制器半径(外机舱的内表面半径(r)与发动机控制器的总体积(v)的立方根之比；)之间存在一定关系。
23.由此产生的关系可以被认为是涡轮风扇发动机通过包含期望风扇直径同时还考虑发动机控制器和外机舱的封装和重量问题来维持或甚至提高期望推进效率的能力的指标。
24.现在参考附图，其中贯穿附图相同的数字表示相同的元件，图1提供了根据本公开的示例性实施例的发动机的示意性横截面视图。
25.对于所示实施例，发动机被配置为高旁通涡轮风扇发动机100。如图1所示，涡轮风扇发动机100限定了轴向方向a(平行于提供用于参考的中心线轴线101延伸)、径向方向r和周向方向(绕轴向方向a延伸；图1中未描绘)。通常，涡轮风扇发动机100包括风扇区段102和布置在风扇区段102下游的涡轮机104。
26.所示的示例性涡轮机104大体上包括限定环形入口108的大致管状外壳体106。外壳体106以串行流动关系包围压缩机区段，其包括增压器或低压(lp)压缩机110和高压(hp)压缩机112；燃烧区段114；涡轮区段，其包括高压(hp)涡轮116和低压(lp)涡轮118；和喷射排气喷嘴区段120。压缩机区段、燃烧区段114和涡轮区段一起至少部分地限定从环形入口108延伸到喷射排气喷嘴区段120的核心空气流动路径121。涡轮风扇发动机还包括一个或多个驱动轴。更具体地，涡轮风扇发动机100包括将hp涡轮116驱动地连接到hp压缩机112的高压(hp)轴或轴122，和将将lp涡轮118驱动地连接到lp压缩机110的低压(lp)轴或线轴124。
27.对于所示实施例，风扇区段102包括风扇126，该风扇具有以间隔开的方式联接到盘130的多个风扇叶片128。多个风扇叶片128和盘130一起可通过lp轴124绕中心线轴线101旋转。盘130被可旋转的前轮毂132覆盖，该轮毂132具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片128。此外，环形风扇壳体或外机舱134被提供，其周向地围绕风扇126和/或涡轮机104的至少一部分。机舱134由多个周向间隔开的出口导向轮叶136相对于涡轮机104被支撑。机舱134的下游区段138在涡轮机104的外部上方延伸以在其间限定旁通气流通道140。
28.以这种方式，将理解涡轮风扇发动机100通常包括第一流(例如，核心空气流动路径121)和平行于第一流延伸的第二流(例如，旁路气流通道140)。在某些示例性实施例中，涡轮风扇发动机100还可限定例如从lp压缩机110延伸到旁通气流通道140或延伸到环境的第三流。通过这样的配置，lp压缩机110通常可以包括被配置为管道式中风扇的第一压缩机级和下游压缩机级。第三流的入口可位于第一压缩机级和下游压缩机级之间。
29.然而，应当理解，图1中描绘的示例性涡轮风扇发动机100仅作为示例提供。在其他示例性实施例中，任何其他合适的燃气涡轮发动机可与本公开的方面一起使用。例如，在其他实施例中，涡轮风扇发动机可以是任何其他合适的燃气涡轮发动机，例如涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机等。以此方式，将进一步理解，在其他实施例中，燃气涡轮发动机可具有任何其他合适的配置，例如任何其他合适数量或布置的轴、压缩机、涡轮、风扇等。此外，虽然图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机被示意性地显示为直接驱动、固定
桨距涡轮风扇发动机，但是在其他实施例中，本公开的燃气涡轮发动机可以是齿轮传动燃气涡轮发动机(即，包括风扇126和驱动风扇的轴(例如lp轴124)之间的齿轮箱)，可以是变桨距燃气涡轮发动机(即，包括具有多个风扇叶片128的风扇126，风扇叶片128可绕其各自的桨距轴旋转)等。此外，虽然示例性涡轮风扇发动机100包括管道式风扇126，但在其他示例性方面，涡轮风扇发动机100可包括无管道式风扇126(或开式转子风扇)，而没有机舱134。此外，虽然本文未描述，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其他合适类型的燃气涡轮发动机，例如船用燃气涡轮发动机。
30.仍然参照图1，应当理解，示例性涡轮风扇发动机100还包括发动机控制器150。更具体地，对于所描述的实施例，发动机控制器150定位在机舱134内(例如，在机舱134的外壳内)，并且更具体地，在风扇126的多个风扇叶片128上方的位置处安装在机舱134内(例如，沿轴向方向a与风扇126的多个扇叶128对齐)。特别地，机舱134包括限定内表面154的内壁152，内表面154位于风扇126的多个风扇叶片128的外侧，发动机控制器150安装到内壁152或以其他方式邻近内壁152定位。
31.在至少某些示例性实施例中，发动机控制器150可以是全权限数字发动机控制(“fadec”)控制器。然而，在其他实施例中，可以提供其他合适的发动机控制器。例如，在其他实施例中，发动机控制器150可以包括健康监测单元和其他电子系统。
32.应当理解，尽管发动机控制器150被描述为在风扇126的多个风扇叶片128上方的位置处安装在机舱134内，但在至少某些示例性实施例中，发动机控制器150可沿着轴向方向a定位在风扇126的多个风扇叶片128的前方，或者也可以沿轴向方向a定位在风扇126的多个扇叶128的后方。通常，发动机控制器150安装在外机舱134内具有最大径向范围的位置处。
33.从图1所示的实施例中还可以理解，机舱134限定发动机控制器150向内沿着径向方向r的内表面半径(r)。内表面半径(r)是指沿着径向方向r从中心线轴线101到机舱内表面154的距离，与安装发动机控制器150的内壁152相对。更具体地，内表面半径(r)是指在沿着中心线轴线101多个风扇叶片128所在的位置处，沿径向方向r从中心线轴线101到机舱内表面154的长度，并且更具体地，在沿着中心线轴线101多个风扇叶片128的前缘与多个风扇叶片128的相应外尖端相遇的位置处。
34.此外，发动机控制器150和机舱内表面154限定沿径向方向r的径向高度(δr)。径向高度(δr)是指沿径向方向r从内表面154到发动机控制器150沿径向方向r的最外表面的距离。径向高度(δr)在垂直于中心线轴线101的平面(对于所示实施例由径向方向r定义的平面；“径向平面”)测量。对于所示的实施例，其中发动机控制器150定位在多个风扇叶片128上方，径向高度(δr)是指在沿中心线轴线101多个风扇叶片128所在的位置处，沿径向方向r从内表面154到发动机控制器150沿径向方向r的最外表面的距离。以这种方式，在图1的实施例中，内表面半径(r)和径向高度(δr)均限定在相同的径向平面中。
35.然而，在其他实施例中，例如，当发动机控制器150定位在多个风扇叶片128的前方或后方时，径向高度(δr)可替代地限定在沿中心线轴线101的不同位置——发动机控制器150沿径向方向r的最外表面所在的位置。
36.在所示实施例中，内表面半径(r)和径向高度(δr)均限定在同一径向平面中，径向高度(δr)和内表面半径(r)的总和确定了发动机控制器150相对于发动机中心线轴线
101的径向最外位置的位置，并且内表面半径(r)的两倍和径向高度(δr)之和(即，2
×
r+δr)是从发动机控制器150的径向最外位置到相对的壁152的距离。
37.更具体地，现在还参考图2，提供了沿涡轮风扇发动机100的轴向方向a观察的外机舱134和发动机控制器150的一部分的示意图，应当理解，径向高度(δr)更具体地是指沿径向方向r从与安装发动机控制器150的内壁152相对的内表面154到发动机控制器150沿径向方向r的最外表面的最外点的距离。尽管图2示意性地将内壁152描绘为单一线条，但是应当理解，径向高度(δr)在其测量中包含了内壁152的厚度。
38.此外，还参见图2，应当理解，发动机控制器150限定沿轴向方向a的长度l(参见图1)、宽度w(参见图2)、高度h(参见图2)、外表面面积sa(未显示)和总体积v。对于盒形发动机控制器150，例如图1和图2中描绘的控制器，外表面面积sa是指发动机控制器150的顶面156的表面面积，其可以是发动机控制器150的长度l和宽度w的乘积。进一步地，对于盒形发动机控制器150，总体积v是指发动机控制器150的长度l、宽度w和高度h的乘积。
39.如本文别处更详细地解释的，发动机控制器150通常被配置为适形发动机控制器，其被配置为具有相对小的径向占地面积，从而能够实现例如更大直径的风扇126、更高的旁通比(即，通过旁通气流通道140的气流与通过环形入口108的气流之比；见图1)、更高的推进效率等。为了做到这一点，人们可以简单地得出发动机控制器150的外壳应该设计成具有更大的外表面面积sa的结论。但是表面面积的简单增加(或径向平面中轮廓的减小)可能导致发动机控制器150的重量增加不可接受。
40.现在参考图3，提供了示例性发动机控制器150和机舱134的特写示意图。应当理解，示例性发动机控制器150通常包括限定机壳162的外壳体160、定位在机壳162内的一个或多个电路板164、以及安装到外壳体160的电连接器166，电连接器166用于将一个或多个电路板164连接到涡轮风扇发动机100和/或包含涡轮风扇发动机100的飞行器的各个方面。值得注意的是，电路板164可包括一个或多个部件168，例如一个或多个存储器部件、电阻器、晶体管、电容器、电感器、变压器、二极管、传感器等。
41.对于所示的实施例，电连接器166沿周向方向c定位在发动机控制器150的一端。应当理解，电连接器166限定了高度170。电连接器166的高度170可以是发动机控制器150的高度h的至少50％，例如至少70％，例如至少80％，例如至少90％，例如高达120％。以此方式，将理解，电连接器166的高度170可影响发动机控制器150的高度h，并因此影响外机舱134的径向高度。
42.应当理解，虽然发动机控制器150的电连接器166沿周向方向c定位在发动机控制器150的一端，但在其他实施例中，电连接器166可替代地沿轴向方向a定位在发动机控制器150的一端。可替代地，发动机控制器150仍然可以包括在不同位置的多个电连接器166。
43.应当理解，尽管对于图2和图3的实施例，发动机控制器150被设计为具有相对盒形(例如，矩形/共享侧垂直于所有相邻侧)，但在本公开的其他实施例中，发动机控制器150可以具有能够实现期望的减小的径向占地面积的任何其他合适的设计。
44.例如，现在参考图4，提供了沿涡轮风扇发动机100的轴向方向a观察的根据本公开的另一示例性实施例的外机舱134和发动机控制器150的一部分的示意图。示例性外机舱134和发动机控制器150通常可以以与上文参考图1至图3描述的示例性外机舱134和发动机控制器150类似的方式配置。
45.然而，对于所描绘的实施例，发动机控制器150通常限定弯曲轮廓。更具体地，应当理解，涡轮风扇发动机100通常限定垂直于轴向方向a的参考平面(即，图4中所见的平面)。发动机控制器150的壳体(图4中未标记；参见图3的发动机控制器150的外壳体160)在参考平面中限定弯曲轮廓。更具体地，发动机控制器150的壳体限定内弯曲轮廓172和外弯曲轮廓174。内弯曲轮廓172可在参考平面中限定曲率半径，该曲率半径不超过机舱134的内表面半径(r)的50％。例如，在某些示例性实施例中，内弯曲轮廓172可在参考平面中限定曲率半径，该曲率半径在内表面半径(r)的25％内，例如在内表面半径(r)的10％内。此外，在至少某些示例性方面，外弯曲轮廓174可在参考平面中限定曲率半径，该曲率半径在内弯曲轮廓172的曲率半径的20％内。
46.值得注意的是，如图4中的虚线所示，示例性发动机控制器150还包括一个或多个电路板164。对于所描绘的实施例，一个或多个电路板164在垂直于轴向方向a的参考平面中限定弯曲轮廓。这可以允许具有期望尺寸的一个或多个电路板164更紧凑地装配在具有弯曲轮廓的发动机控制器150内。电路板164的弯曲轮廓可具有在上文针对内弯曲轮廓172和外弯曲轮廓174阐述的范围内的曲率半径。
47.此外，应当理解，在其他示例性实施例中，根据本公开示例性实施例的发动机控制器150可具有其他合适的配置。例如，现在参考图5，提供了沿涡轮风扇发动机100的轴向方向a观察的根据本公开的另一示例性实施例的外机舱134和发动机控制器150的一部分的示意图。示例性外机舱134和发动机控制器150通常可以与上文参考图1至4描述的示例性外机舱134和发动机控制器150类似的方式配置。
48.然而，对于所描述的实施例，发动机控制器150没有配置为单个离散盒，而是包括沿涡轮风扇发动机100的周向方向c间隔开的多个离散盒。特别地，对于所描述的实施例，发动机控制器150包括沿周向方向c间隔开的两个离散盒。然而，在其他示例性实施例中，发动机控制器150可以包括任何其他合适数量的离散盒(例如，在2到10之间)。多个离散盒可以沿着周向方向c、沿着轴向方向a(参见图1)或两者间隔开。
49.在这样的示例性实施例中，应当理解，发动机控制器150的总体积v是指发动机控制器150的多个离散盒中的每一个的总体积v的总和。类似地，发动机控制器150的外表面面积sa指的是多个离散盒中的每一个的顶面156的外表面面积sa的总和。
50.在其他示例性实施例中，发动机控制器150可具有其他配置。例如，在其他示例性实施例中，发动机控制器150可具有刻面轮廓。更具体地，发动机控制器150可包括有效的弯曲轮廓(类似于图5的实施例)，但沿周向方向c具有多个平坦面，因此内部电路板164可以是平坦的。这将近似于图5中的弯曲设计，但仍使用平坦电路板164。与诸如图5的实施例的多盒设计相比，这样的配置还可以节省布线的重量。例如，在某些示例性实施例中，发动机控制器150可包括沿周向方向c布置的两个到20个之间的平坦面(其可能看起来像是焊接或以其他方式连结在一起以具有共同内部体积的两个到20个之间的扁平盒形控制器盒)。
51.如前所述，发明人在涡轮风扇发动机设计过程中——即评估不同的涡轮风扇发动机，每个发动机的风扇特性(例如风扇直径)存在各种不同导致机舱重量和高度的影响，以及对发动机控制器重量和封装的相关修改——意外发现，发动机控制器的径向范围与风扇直径之比(δr/r)和归一化发动机控制器半径(内表面半径(r)与发动机控制器总体积(v)的立方根之比)之间存在关系。由此产生的相对控制器高度和归一化控制器半径关系可以
被认为是涡轮风扇发动机通过包含期望风扇直径同时还考虑发动机控制器和外机舱的封装和重量问题来维持或者甚至提高期望推进效率的能力的指标。
52.如将理解的，通常可能期望增加管道式涡轮风扇发动机的风扇的直径以增加燃气涡轮发动机的整体推进效率。然而，对于更大的风扇直径，管道式涡轮风扇发动机可能还需要更大的外机舱，这可能会导致封装问题、重量和负载问题等。本公开的发明人发现，用于包括较大直径风扇的发动机的外机舱的尺寸可以有利地减小由最佳尺寸的发动机控制器确定的量以实现减小机舱高度的目的(即，具有最小径向高度并且没有不可接受的重量和机舱封装问题的发动机控制器)。
53.发动机控制器的体积效率最高的设计是立方体形状，其最大化内部体积并最小化发动机控制器壳体所需的材料量，从而减轻发动机控制器的整体重量。然而，本公开的发明人已经发现，对于促进包括具有较大风扇直径的风扇的发动机可能需要的相对低径向厚度的外机舱，这可能导致径向范围过大。相反，发明人已经发现，在本文限定的范围内具有较小径向范围的发动机控制器可以促进上述相对低径向厚度的机舱，而不会产生不必要的又薄又重的发动机控制器。因此，如上所述，在期望降低径向高度和避免过度增加重量之间存在权衡。
54.利用这种关系，发明人发现结合具有相对大风扇直径的风扇和具有期望尺寸的发动机控制器的合适或可行的涡轮风扇发动机设计的数量，能够同时满足推进效率要求和发动机控制器的封装和重量问题，可以大大减少。因此，所发现的关系不仅可以限定最佳控制器设计，而且还可以促进更快速地向下选择在开发涡轮风扇发动机时要考虑的设计。这样的益处可以在特定技术、集成和系统要求得到充分开发之前，更深入地了解给定涡轮风扇发动机的要求。它避免了后期重新设计。所期望的关系由以下等式(1)表示：
[0055][0056]
其中r
′
是发动机控制器的归一化半径，δr是发动机控制器的径向高度，r是发动机控制器向内沿着发动机的径向方向的外机舱的内表面半径，k是相关常数。
[0057]
值得注意的是，归一化半径(r
′
)是内表面半径(r)与发动机控制器总体积(v)的立方根之比(即，)。归一化半径(r
′
)相对于具有与发动机控制器相同的总体积的特征性单个立方体盒的一侧缩放半径，其可以是非立方体形状。以这种方式，归一化半径(r
′
)反映了如果体积效率设计是发动机控制器设计中的驱动因素时，发动机控制器的径向范围的基线。此外，如上所述，k是相关常数。相关常数k反映了上边界，在该上边界中，认为等式(1)的益处仍然有效。值得注意的是，除了径向高度(δr)和总体积(v)，发动机控制器的顶表面的总表面面积(a)也可能是发动机控制器设计的指标，并且可能进一步影响例如发动机控制器在发动机操作期间散热的能力。
[0058]
表1提供了定义等式(1)的变量的范围，并且认为其提供了前面讨论的提到的益处：
[0059][0060]
现在参考图6a、6b和7，根据本公开的一个或多个示例性实施例提供了示例性燃气涡轮发动机的数据。特别地，图6a和6b提供了包括对应于图7的图表中指示的阴影区域的数值的表格。特别地，图6a提供了包括对应于图7中的第一区域206的数值的表格。图6b提供了包括对应于图7中的第二区域208的数值的表格。在图6a和6b的表格中，“盒的#”指的是发动机控制器的独立机壳的数量(例如，参见图2和4的单机壳实施例和图5的双机壳实施例)；“类型”是指发动机控制器是否为盒形设计(“trad.”；见图2)，或者发动机控制器是否具有弯曲轮廓(“弯曲”；见图4)，或者发动机控制器是否具有多个机壳(“分离”；见图5)。
[0061]
图7是根据本公开的一个或多个示例性实施例的燃气涡轮发动机的曲线图200，示出了x轴202上的发动机控制器的归一化半径与y轴204上的发动机控制器径向高度与内表面半径之比之间的关系。曲线图上的第一区域206反映了第一范围，其中归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％。曲线图上的第二区域208反映了第二范围，其中归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。
[0062]
以这种方式，应当理解，根据本公开的示例性方面，第一范围通常可以捕获具有相对宽范围的风扇直径并且包括适形发动机控制器的涡轮风扇发动机。还应当理解，第二范围通常可以捕获通常与窄体飞行器相关联的更定制的风扇直径范围(例如，具有在70和88之间的风扇直径)。应当理解，由于窄体飞行器的尺寸，在这些发动机中获得适形发动机控制器通常可能更困难。
[0063]
进一步的方面由以下条项的主题提供：
[0064]
一种限定轴向方向和径向方向的燃气涡轮发动机，包括：涡轮机，所述涡轮机具有串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；风扇区段，所述风扇区段包括能够由所述涡轮机旋转的风扇；机舱，所述机舱包围所述风扇；和发动机控制器，所述发动机控制器定位在所述机舱内，其中所述机舱限定所述发动机控制器的内侧沿着所述径向方向的内表面半径(r)，其中所述发动机控制器限定沿着所述径向方向的径向高度(δr)、总体积(v)和归一化半径(r
′
)，其中所述归一化半径(r
′
)是所述内表面半径(r)与所述总体积(v)的立方
根之比，其中这些参数通过以下等式关联：
[0065][0066]
其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％，或者所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。
[0067]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％。
[0068]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。
[0069]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机控制器包括顶面，所述顶面限定表面面积，其中所述表面面积大于或等于254平方英寸且小于或等于2043平方英寸。
[0070]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述内表面半径(r)大于或等于17英寸且小于或等于84英寸。
[0071]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述内表面半径(r)大于或等于35英寸且小于或等于44英寸。
[0072]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述总体积(v)大于或等于500立方英寸且小于或等于3000立方英寸。
[0073]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述总体积(v)大于或等于900立方英寸且小于或等于1500立方英寸。
[0074]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述径向高度(δr)大于或等于0.5英寸且小于或等于8英寸。
[0075]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述径向高度(δr)大于或等于1英寸且小于或等于4英寸。
[0076]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机控制器包括壳体，所述壳体在垂直于所述轴向方向的参考平面中限定弯曲轮廓。
[0077]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机控制器包括一个或多个电路板，并且其中所述一个或多个电路板在垂直于所述轴向方向的所述参考平面中限定弯曲轮廓。
[0078]
根据这些条项中的一项或多项所述的燃气涡轮发动机，其中所述发动机控制器包括多个离散的盒，所述多个离散的盒沿着所述燃气涡轮发动机的周向方向、沿着所述燃气涡轮发动机的所述轴向方向或两者间隔开。
[0079]
一种用于限定轴向方向和径向方向的燃气涡轮发动机的发动机控制器，所述燃气涡轮发动机具有机舱，所述机舱包围风扇，其中所述机舱限定所述发动机控制器的内侧沿着所述径向方向的内表面半径(r)，所述发动机控制器包括：壳体，所述壳体限定机壳，所述机壳具有总体积(v)，其中当安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述发动机控制器限定沿着所述径向方向的径向高度(δr)，并且当安装在所述燃气涡轮发动机中时，限定归一化半径(r
′
)，其中所述归一化半径(r
′
)是所述内表面半径(r)与所述总体积(v)的立方根之比，并且其中这些参数通过以下等式关联：
[0080][0081]
其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％，或者所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。
[0082]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％。
[0083]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。
[0084]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中所述发动机控制器包括顶面，所述顶面限定表面面积，其中所述表面面积大于或等于254平方英寸且小于或等于2043平方英寸。
[0085]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中所述总体积(v)大于或等于500立方英寸且小于或等于3000立方英寸。
[0086]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中所述径向高度(δr)大于或等于0.5英寸且小于或等于8英寸。
[0087]
根据这些条项中的一项或多项所述的发动机控制器，其中当安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述壳体在垂直于所述轴向方向的参考平面中限定弯曲轮廓。
[0088]
本书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，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。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的文字语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

技术特征：
1.一种限定轴向方向和径向方向的燃气涡轮发动机，其特征在于，包括：涡轮机，所述涡轮机具有串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；风扇区段，所述风扇区段包括能够由所述涡轮机旋转的风扇；机舱，所述机舱包围所述风扇；和发动机控制器，所述发动机控制器定位在所述机舱内，其中所述机舱限定所述发动机控制器的内侧沿着所述径向方向的内表面半径(r)，其中所述发动机控制器限定沿着所述径向方向的径向高度(δr)、总体积(v)和归一化半径(r
′
)，其中所述归一化半径(r
′
)是所述内表面半径(r)与所述总体积(v)的立方根之比，并且其中这些参数通过以下等式关联：其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％，或者所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述归一化半径(r
′
)在1.25和8之间并且k等于40％。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述归一化半径(r
′
)在2.75和4.5之间并且k等于65％。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述发动机控制器包括顶面，所述顶面限定表面面积，其中所述表面面积大于或等于254平方英寸且小于或等于2043平方英寸。5.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述内表面半径(r)大于或等于17英寸且小于或等于84英寸。6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述内表面半径(r)大于或等于35英寸且小于或等于44英寸。7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述总体积(v)大于或等于500立方英寸且小于或等于3000立方英寸。8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述总体积(v)大于或等于900立方英寸且小于或等于1500立方英寸。9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述径向高度(δr)大于或等于0.5英寸且小于或等于8英寸。10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述径向高度(δr)大于或等于1英寸且小于或等于4英寸。

技术总结
提供了一种燃气涡轮发动机，其具有：涡轮机；风扇区段，其具有可由涡轮机旋转的风扇；包围风扇的机舱；以及位于机舱内的发动机控制器。机舱限定发动机控制器向内沿着径向方向的内表面半径(r)，其中发动机控制器限定沿着径向方向的径向高度(Δr)、总体积(V)和归一化半径(r


技术研发人员：哈里
受保护的技术使用者：通用电气公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/9/26