WO2005073519A1 - Gasturbine, insbesondere flugtriebwerk - Google Patents

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WO2005073519A1
WO2005073519A1 PCT/DE2005/000137 DE2005000137W WO2005073519A1 WO 2005073519 A1 WO2005073519 A1 WO 2005073519A1 DE 2005000137 W DE2005000137 W DE 2005000137W WO 2005073519 A1 WO2005073519 A1 WO 2005073519A1
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WO
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turbine
gas turbine
rotor
fan
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PCT/DE2005/000137
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Inventor
John Sharp
Andreas Kreiner
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MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
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    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/10—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor with another turbine driving an output shaft but not driving the compressor
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    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323—Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines

Definitions

  • the invention relates to a gas turbine, in particular an aircraft engine, according to the preamble of patent claim 1.
  • Aircraft engines be it civil aircraft engines or military aircraft engines, generate not only a feed for locomotion of the aircraft but also energy for supplying add-on devices or auxiliary units of the gas turbine or for supplying systems on the aircraft, such as, for example, aircraft engines.
  • the attachments, auxiliary units or aircraft systems of an aircraft engine can be hydraulically, pneumatically or electrically or electromotively driven devices, units or systems.
  • the present invention is based on the problem of creating a new gas turbine, in particular a new aircraft engine.
  • This problem is solved in that the gas turbine mentioned at the outset is further developed by the features of the characterizing part of patent claim 1.
  • the or each rotor of the or each generator is designed as a free-running generator turbine which, driven by a gas flow, rotates relative to the respective stator of the respective generator and thus generates electrical energy from the kinetic energy of the gas flow.
  • the gas turbine comprises a fan module with at least one fan, the or each generator being positioned downstream of the or each fan, such that the or each free-running generator turbine of the or each generator is driven by a gas flow from the or each fan ,
  • the or each generator generates electrical energy from a so-called bypass gas flow from the fan module.
  • the or each generator is preferably integrated in a generator module, the generator module being releasably connected to the fan module at the downstream end of a fan flow channel.
  • the or each generator is positioned downstream of a low-pressure turbine of the gas turbine, whereby kinetic energy of the gas flow leaving the low-pressure turbine is converted into electrical energy. It is also possible to position a generator downstream of the fan module and a further generator downstream of the low-pressure turbine of the gas turbine, thereby converting kinetic energy of the bypass gas flow leaving the fan module and secondly kinetic energy of the gas flow leaving the low-pressure turbine into electrical energy.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a gas turbine according to the invention. The present invention is described in greater detail below with reference to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a gas turbine 10 designed as an aircraft engine in a partially sectioned, perspective side view.
  • the gas turbine 10 of FIG. 1 has a fan module 11 with a rotating fan 12, the fan 12 being surrounded by a housing 13 of the fan module 11.
  • a fan flow channel 14 connects downstream of the fan 12.
  • the fan 12 acts as a low-pressure compressor, with a medium-pressure compressor 15 and a high-pressure compressor 16, a combustion chamber 17, a high-pressure turbine 18 and a low-pressure turbine continuing downstream of the fan 12
  • the medium-pressure compressor 15, the high-pressure compressor 16, the combustion chamber 17, the high-pressure turbine 18 and the low-pressure turbine 19 together form the so-called core engine of the gas turbine 10 the fan flow channel 14.
  • the portion of the gas flow generated by the fan 12 entering the fan flow channel 14 is referred to as the bypass gas flow.
  • a generator 20 is assigned to the gas turbine 10, the generator 20 being integrated in a generator module 26, and the generator module 26 being positioned at a downstream end 21 of the fan module 11 or the fan flow channel 14.
  • a rotor 22 of the generator 20 designed as a free-running generator turbine is accordingly driven by the bypass gas flow of the fan module 11, and the generator
  • the rotor 22 of the general tors 20 via a plurality of rotating blades 23, with radially outer ends of the blades 23 being associated with pole pieces 24.
  • the rotor 22 of the generator 20, formed by the blades 23 and the pole pieces 24, is surrounded radially on the outside by a stator 25 of the generator 20, the stator 25 having windings and magnetic circuits for generating the electrical energy.
  • the blades 23 of the rotor 22 are fastened to an outer, rotating bearing ring 27 of a rotary bearing. Accordingly, the bearing, like the entire generator module 26, is positioned downstream of the fan module 11 and therefore operates in a relatively cold and relatively clean environment.
  • the generator module 26 having the generator 20 is detachably connected to the fan module 11.
  • An outside diameter of the generator module 26 is adapted to the outside diameter of the fan module 11 in such a way that the generator module 26 does not protrude radially from the fan module 11.
  • the generator module 26 can be connected to the fan module 11 by a large number of fastening means, in particular by securing bolts or so-called V-clamps.
  • the detachable connection of the generator module 26 to the fan module 11 ensures that the generator module 26 can be dismantled from the fan module 11 for maintenance work in a simple manner.
  • the generator 20 of the generator module 26 is designed in one stage, i.e. it has a rotor 22 with a plurality of blades 23 assigned to the rotor 22.
  • a generator which comprises a plurality of rotor designed as free-running generator turbines and which is accordingly designed in several stages.
  • the several rotors designed as free-running generator turbines can either rotate in the same direction or in opposite directions.
  • the rotor 22 of the generator 20 has a plurality of blades 23 rotating with the rotor 22.
  • the rotor 22 has a smaller number of Blading as the fan 12 of the fan module 1 1. It follows that the rotor 22 of the generator 20 is largely insensitive to bird strikes or hailstorms.
  • the blades 23 of the rotating rotor 22 are designed to be stationary, which means that the bypass gas flow of the fan module 1 1 always flows against the blades 23 at the same inflow angle.
  • the flow angle of the blades 23 can be set such that the output power of the generator 20 is adapted to the operating conditions of the gas turbine 10. This makes it possible to extract an optimum amount of energy from the bypass gas flow of the fan module 11 and thus to generate a higher electrical energy. As a result, the effectiveness of the generator 20 can accordingly be increased.
  • the embodiment of the gas turbine 10 according to the invention described in connection with FIG. 1 has the advantage that the structure of the gas turbine 10, in particular the structure of a core engine of the gas turbine 10, does not have to be changed in order to generate electrical energy with the aid of the generator 20.
  • All of the design principles known from the prior art for generating electrical energy on a gas turbine have in common that shaft power is taken from the core engine of the gas turbine.
  • the present invention turns away from this principle and proposes a gas turbine 10 with the generator 20, which generates electrical energy from a gas flow, preferably from the bypass gas flow of the fan module 11.
  • This has the advantage that the generator 20 operates in a relatively clean and relatively cold environment. The generator 20 therefore hardly needs to be cooled. Furthermore, no design changes to the core engine of the gas turbine are required.
  • the stator of the generator would not be positioned radially on the outside with respect to the rotor 22, but rather radially on the inside.
  • the rotor would enclose the stator of the generator radially on the outside.
  • the generator 20 of the exemplary embodiment in FIG. 1 can also be used in engine operation. This can be useful, for example, when an aircraft which has such gas turbines is in the park position and rotation of the fan 12 due to wind influences is to be prevented.
  • a negative pressure can be generated at the outlet of the fan 12 in order to enable the fan 12 to accelerate more effectively.
  • FIG. 1 the arrangement shown in FIG. 1 is preferred, in which the generator 20 is positioned downstream of the fan module 11 and is integrated in a generator module 26 designed as a separate assembly, the generator module 26 being detachably fastened to the fan module 11.
  • the generator 20 can generate an electrical emergency power of approximately 30 kW.
  • the principle according to the invention for providing a so-called More Electric Engine can be used in a large number of aircraft engines, for example in turboprop engines, in aircraft engines with a high bypass gas flow of the fan module, as is customary in civil aircraft engines, in aircraft engines with a low bypass gas flow of the fan module, as is customary in military aircraft engines, or also in engines which are used in a helicopter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, insbesondere ein Flugtriebwerk. Die Gasturbine weist mindestens einen Verdichter (15, 16), mindestens eine Brennkam­mer (17), mindestens eine Turbine (18, 19) und mindestens einen Generator (20) zur Er­zeugung elektrischer Energie auf, wobei der oder jeder Generator (20) mindestens einen Ständer (25) und mindestens einen Läufer (22) aufweist. Erfindungsgemäss ist der oder jeder Läufer (22) des oder jeden Generators (20) als freilau­fende Generatorturbine ausgebildet, die angetrieben von einer Gasströmung relativ zu dem jeweiligen Ständer (25) des jeweiligen Generators (20) rotiert und so aus der Bewegungs­energie der Gasströmung elektrische Energie erzeugt.

Description

Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk
Die Erfindung betrifft eine Gasturbine, insbesondere ein Flugtriebwerk, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Triebwerke von Flugzeugen, sei es zivile Flugtriebwerke oder militärische Flugtriebwerke, erzeugen neben einem Vorschub zur Fortbewegung des Flugzeugs auch Energie zur Versorgung von Anbaueinrichtungen bzw. Nebenaggregaten der Gasturbine oder zur Versorgung flugzeugseitiger Systeme, wie z. B. der Klimaanlage. Bei den Anbaueinrichtungen, Nebenaggregaten oder auch flugzeugseitigen Systemen eines Flugtriebwerks kann es sich um hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch bzw. elektromotorisch angetriebene Einrichtungen, Aggregate oder Systeme handeln.
Bei der Entwicklung von Flugzeugen ist ein eindeutiger Trend dahingehend festzustellen, dass zunehmend mehr elektrische Energie im Flugzeug benötigt wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass hydraulisch oder pneumatisch betriebene Flugzeugsysteme (zum Beispiel Klimaanlage oder Aktuatoren) durch elektromotorisch betriebene Systeme ersetzt werden, und dass andererseits ein immer größerer Energiebedarf pro Sitzplatz im Flugzeug benötigt wird. Die Flugtriebwerke müssen daher immer größere elektrische Leistungen bzw. eine immer größere elektrische Energie bereitstellen. Derartige Flugtriebwerke werden auch als „More Electric Engine" (MEE) bezeichnet.
Zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Versorgung der Anbaueinrichtungen oder Nebenaggregate der Gasturbine sowie der flugzeugseitigen Systeme ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, einem Kerntriebwerk der Gasturbine mechanische Energie zu entnehmen, die z. B. für den Antrieb von Pumpen und Generatoren verwendet wird. Die DE 41 31 713 C2 zeigt ein Flugtriebwerk, wobei einem Kerntriebwerk Wellenleistung entnommen wird und diese Wellenleistung Nebenaggregaten zugeführt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige Gasturbine, insbesondere ein neuartiges Flugtriebwerk, zu schaffen. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass die eingangs genannte Gasturbine durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Erfindungsgemäß ist der oder jeder Läufer des oder jeden Generators als freilaufende Generatorturbine ausgebildet, die angetrieben von einer Gasströmung relativ zu dem jeweiligen Ständer des jeweiligen Generators rotiert und so aus der Bewegungsenergie der Gasströmung elektrische Energie erzeugt. Hierdurch ergibt sich ein völlig neues Konzept bzw. Prinzip für den Aufbau einer als "More Electric Engine" ausgebildeten Gasturbine.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Gasturbine ein Fanmodul mit mindestens einem Fan, wobei der oder jeder Generator stromabwärts des oder jeden Fans positioniert ist, derart, dass die oder jede freilaufende Generatorturbine des oder jeden Generators von einer Gasströmung des oder jedes Fans angetrieben wird. Der oder jeder Generator erzeugt hierbei aus einer sogenannten Bypass-Gasströmung des Fanmoduls elektrische Energie. Vorzugsweise ist der oder jeder Generator in ein Generatormodul integriert, wobei das Generatormodul am stromabwärts liegenden Ende eines Fanströmungskanals mit dem Fanmodul lösbar verbunden ist.
Nach einer alternativen, vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der oder jeder Generator stromabwärts einer Niederdruckturbine der Gasturbine positioniert, wobei hierdurch Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine verlassenden Gasströmung in elektrische Energie gewandelt wird. Es ist auch möglich, einen Generator stromabwärts des Fanmoduls und einen weiteren Generator stromabwärts des Niederdruckturbine der Gasturbine zu positionieren, wobei hierdurch einerseits Bewegungsenergie der das Fanmodul verlassenden Bypass-Gasströmung und andererseits Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine verlassenden Gasströmung in elektrische Energie gewandelt wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Gasturbine. Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 in größerem Detail beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine als Flugtriebwerk ausgebildete Gasturbine 10 in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Seitenansicht. Die Gasturbine 10 der Fig. 1 verfügt über ein Fanmodul 1 1 mit einem sich drehenden Lüfter bzw. Fan 12, wobei der Fan 12 von einem Gehäuse 13 des Fanmoduls 1 1 umgeben ist. Stromabwärts des Fans 12 schließt sich ein Fanströmungskanal 14 an. Der Fan 12 wirkt als Niederdruckverdichter, wobei sich stromabwärts des Fans 12 weiterhin ein Mitteldruckverdichter 15 sowie ein Hochdruckverdichter 16, eine Brennkammer 17, eine Hochdruckturbine 18 sowie eine Niederdruckturbine
19 anschließen. Der Mitteldruckverdichter 15, der Hochdruckverdichter 16, die Brennkammer 17, die Hochdruckturbine 18 und die Niederdruckturbine 19 bilden zusammen das sogenannte Kerntriebwerk der Gasturbine 10. Ein Teil der von dem als Niederdruckverdichter wirkenden Fan 12 erzeugten Gasströmung gelangt in das Kerntriebwerk, ein anderer Teil gelangt in den Fanströmungskanal 14. Der in den Fanströmungskanal 14 gelangende Anteil der vom Fan 12 erzeugten Gasströmung bezeichnet man als Bypass- Gasströmung.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, der Gasturbine mindestens einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zuzuordnen, wobei ein Läufer eines jeden Generators als freilaufende Generatorturbine ausgebildet ist, und wobei der Läufer angetrieben von einer Gasströmung relativ zu einem Ständer des jeweiligen Generators rotiert und so aus der Bewegungsenergie der Gasströmung elektrische Energie erzeugt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Gasturbine 10 ein Generator 20 zugeordnet, wobei der Generator 20 in ein Generatormodul 26 integriert ist, und wobei das Generatormodul 26 an einem stromabwärts liegenden Ende 21 des Fanmoduls 1 1 bzw. des Fanströmungskanals 14 positioniert ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird ein als freilaufende Generatorturbine ausgebildeter Läufer 22 des Generators 20 demnach von der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 1 1 angetrieben, und der Generator
20 erzeugt aus der Bewegungsenergie der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 1 1 elektrische Energie. Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, verfügt der Läufer 22 des Genera- tors 20 über mehrere rotierende Schaufeln 23, wobei radial außenliegenden Enden der Schaufeln 23 Polstücke 24 zugeordnet sind. Der von den Schaufeln 23 und den Polstücken 24 gebildete Läufer 22 des Generators 20 ist radial außen von einem Ständer 25 des Generators 20 umschlossen, wobei der Ständer 25 Windungen und magnetische Schaltkreise zur Erzeugung der elektrischen Energie aufweist.
Am radial innenliegenden Ende sind die Schaufeln 23 des Läufers 22 an einem äußeren, rotierenden Lagerring 27 eines Drehlagers befestigt. Das Lager ist demnach wie das gesamte Generatormodul 26 stromabwärts des Fanmoduls 1 1 positioniert und arbeit daher in einer relativ kalten und relativ sauberen Umgebung.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden Erfindung ist das den Generator 20 aufweisende Generatormodul 26 lösbar mit dem Fanmodul 11 verbunden. Ein Außendurchmesser des Generatormoduls 26 ist dabei an den Außendurchmesser des Fanmoduls 1 1 derart angepasst, dass das Generatormodul 26 radial nicht gegenüber dem Fanmodul 11 vorsteht. Die Verbindung des Generatormoduls 26 mit dem Fanmodul 1 1 kann durch eine Vielzahl von Befestigungsmitteln erfolgen, insbesondere durch Sicherungsbolzen oder sogenannte V-Klammem. Durch die lösbare Anbindung des Generatormoduls 26 an das Fanmodul 1 1 ist sichergestellt, dass das Generatormodul 26 zu Wartungsarbeiten auf einfache Art und Weise vom Fanmodul 1 1 demontiert werden kann.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Generator 20 des Generatormoduls 26 einstufig ausgebildet, d.h. er verfügt über einen Läufer 22 mit mehreren dem Läufer 22 zugeordneten Schaufeln 23. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung kann jedoch auch ein Generator verwendet werden, der mehrere als freilaufende Generatorturbinen ausgebildete Läufer umfasst, der demnach mehrstufig ausgebildet ist. Dabei können die mehreren als freilaufende Generatorturbinen ausgebildeten Läufer entweder gleichsinnig oder gegensinnig rotieren.
Der Läufer 22 des Generators 20 verfügt, wie bereits erwähnt, über mehrere mit dem Läufer 22 rotierende Schaufeln 23. Der Läufer 22 verfügt über eine geringere Anzahl von Schaufeln als der Fan 12 des Fanmoduls 1 1. Daraus folgt, dass der Läufer 22 des Generators 20 weitestgehend unempfindlich gegenüber Vogelschlag oder auch Hagelschlag ist.
In der einfachsten Ausführung des Generators 20 sind die Schaufeln 23 des sich drehenden Läufers 22 feststehend ausgebildet, was bedeutet, dass die Schaufeln 23 stets mit demselben Anströmwinkel von der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 1 1 angeströmt werden. Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Schaufeln 23 des Läufers 22 verstellbar zu gestalten. Hierdurch kann der Anströmwinkel der Schaufeln 23 derart eingestellt werden, dass die Abgabeleistung des Generators 20 an die Betriebsbedingungen der Gasturbine 10 angepasst ist. Hierdurch ist es möglich, der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 1 1 ein Optimum an Energie zu entziehen und damit eine höhere elektrische Energie zu erzeugen. Hierdurch kann demnach die Effektivität des Generators 20 gesteigert werden.
Die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene, erfindungsgemäße Ausgestaltung der Gasturbine 10 verfügt über den Vorteil, dass zur Erzeugung elektrischer Energie mithilfe des Generators 20 der Aufbau der Gasturbine 10, insbesondere der Aufbau eines Kerntriebwerks der Gasturbine 10, nicht geändert werden muss. Den aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionsprinzipien zur Erzeugung elektrischer Energie an einer Gasturbine ist allesamt gemeinsam, dass dem Kerntriebwerk der Gasturbine Wellenleistung entnommen wird. Die hier vorliegende Erfindung kehrt sich von diesem Prinzip ab und schlägt eine Gasturbine 10 mit dem Generator 20 vor, der-aus einer Gasströmung, vorzugsweise aus der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 1 1, elektrische Energie erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass der Generator 20 in einer relativ sauberen und relativ kalten Umgebung arbeitet. Der Generator 20 muss demnach so gut wie nicht gekühlt werden. Weiterhin sind keine konstruktiven Änderungen am Kerntriebwerk der Gasturbine erforderlich.
Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich möglich, die Polstücke des Läufers 22 den radial innenliegenden Enden der Schaufeln 23 zuzuordnen. In diesem Fall wäre der Ständer des Generators nicht radial außen bezüglich des Läufers 22 positioniert, sondern vielmehr radial innen. Der Läufer würde demnach in diesem Fall den Ständer des Generators radial außen umschließen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Generator 20 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 auch im Motorbetrieb eingesetzt werden kann. Dies kann zum Beispiel dann von Nutzen sein, wenn sich ein Flugzeug, welches derartige Gasturbinen aufweist, in Parkposition befindet und eine Drehung des Fans 12 infolge von Windeinflüssen verhindert werden soll. Weiterhin kann dann, wenn der Generator 20 im Motorbetrieb betrieben wird, am Aus- lass des Fans 12 ein negativer Druck erzeugt werden, um so ein effektiveres Beschleunigen des Fans 12 zu ermöglichen.
Im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist es weiterhin möglich, einen Generator mit einem als freilaufende Generatorturbine ausgebildeten Läufer stromabwärts der Niederdruckturbine 19 zu positionieren. In diesem Fall würde der Läufer von der die Niederdruckturbine 19 verlassenden Gasströmung angetrieben und aus der Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine 19 verlassenden Gasströmung würde dann elektrische Energie erzeugt. In diesem Fall müsste lediglich die Konstruktion des Generators auf einen Einsatz in höheren Temperaturbereichen ausgelegt werden.
Ebenfalls ist es möglich, einen ersten Generator stromabwärts des Fanmoduls 1 1 und einen weiteren Generator stromabwärts der Niederdruckturbine 19 zu positionieren. In diesem Fall würde sowohl aus der Bewegungsenergie der Bypass-Gasströmung des Fanmoduls 11 als auch aus der Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine 19 verlassenden Gasströmung elektrische Energie erzeugt.
Bevorzugt ist jedoch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung, bei welcher der Generator 20 stromabwärts des Fanmoduls 11 positioniert und in ein als separate Baugruppe ausgebildetes Generatormodul 26 integriert ist, wobei das Generatormodul 26 lösbar mit dem Fanmodul 1 1 befestigt ist. Mit einem derartigen Generator lassen sich während des normalen Betriebs der Gasturbine 10 mehrere Hundert Kilowatt an elektrischer Energie erzeugen. Während eines sogenannten "Engine Windmilling" kann der Generator 20 eine e- lektrische Notfallleistung von ca. 30 kW erzeugen. Das erfindungsgemäße Prinzip zur Bereitstellung einer sogenannten More Electric Engine kann bei einer Vielzahl von Flugtriebwerken zum Einsatz kommen, so zum Beispiel bei Tur- boprop-T riebwerken, bei Flugtriebwerken mit einer hohen Bypass-Gasströmung des Fanmoduls, wie sie bei zivilen Flugtriebwerken üblich ist, bei Flugtriebwerken mit einer niedrigen Bypass-Gasströmung des Fanmoduls, wie sie bei militärischen Flugtriebwerken üblich ist, oder auch in Triebwerken, die in einem Helikopter Verwendung finden.

Claims

Patentansprüche
1. Gasturbine, insbesondere Flugtriebwerk, mit mindestens einem Verdichter (15, 16), mindestens einer Brennkammer (17), mindestens einer Turbine (18, 19) und mindestens einem Generator (20) zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei der oder jeder Generator (20) mindestens einen Ständer (25) und mindestens einen Läufer (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Läufer (22) des oder jeden Generators (20) als freilaufende Generatorturbine ausgebildet ist, die angetrieben von einer Gasströmung relativ zu dem jeweiligen Ständer (25) des jeweiligen Generators rotiert und so aus der Bewegungsenergie der Gasströmung elektrische Energie erzeugt.
2. Gasturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe weiterhin ein Fanmodul (1 1) mit mindestens einem Fan (12) aufweist, wobei der oder jeder Generator (20) stromabwärts des oder jeden Fans (12) positioniert ist, derart, dass die oder jede freilaufende Generatorturbine des oder jeden Generators (20) von einer Gasströmung des oder jedes Fans (12) angetrieben wird.
3. Gasturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Generator (20) in ein Generatormodul (26) integriert ist, wobei das Generatormodul (26) am stromabwärts liegenden Ende (21) eines Fanströmungskanals (14) mit dem Fanmodul (1 1) lösbar verbunden ist.
4. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Generator (20) aus einer Bypass-Gasströmung des Fanmoduls (1 1) elektrische Energie erzeugt.
5. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder als freilaufende Generatorturbine ausgebildete Läufer (22) des oder jeden Generators (20) mehrere rotierende Schaufeln (23) mit den Schaufel (23) zugeordneten Polstücken (24) aufweist.
6. Gasturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke (24) radial außenliegenden Enden der rotierenden Schaufeln (23) des oder jeden als freilaufende Generatorturbine ausgebildeten Läufers (22) zugeordnet sind, wobei der jeweilige Ständer (25) des Generators den Läufer (22) radial außen umschließt.
7. Gasturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polstücke radial innenliegenden Enden der rotierenden Schaufeln des oder jeden als freilaufende Generatorturbine ausgebildeten Läufers zugeordnet sind, wobei der oder jeder Läufer den jeweiligen Ständer des Generators radial außen umschließt.
8. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder als freilaufende Generatorturbine ausgebildete Läufer (22) des oder jeden Generators (20) ein geringe Anzahl von Schaufeln aufweist als der oder jeder Fan (12) des Fanmoduls (1 1).
9. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Generator mehrere Generatorstufen aufweist, wobei jede Generatorstufe von einem als freilaufende Generatorturbine ausgebildeten Läufer und einem zugeordneten Ständer gebildet ist.
10. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (23) des oder jeden als freilaufende Generatorturbine ausgebildeten Läufers (22) zur Anpassung des Anströmwinkels derselben verstellbar sind.
11. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Generator stromabwärts einer Niederdruckturbine der Gasturbine positioniert ist, wobei hierdurch Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine verlassenden Gasströmung in elektrische Energie gewandelt wird.
12. Gasturbine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Generator stromabwärts des Fanmoduls und ein weiterer Generator stromabwärts des Niederdruckturbine der Gasturbine positioniert ist, wobei hierdurch einerseits Bewegungsenergie der das Fanmodul verlassenden Gasströmung und andererseits Bewegungsenergie der die Niederdruckturbine verlassenden Gasströmung in elektrische Energie gewandelt wird.
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