[發明專利]翼型件尖端圍欄和冷卻的方法

有效

• 申請號: 201911307791.1
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN111335959B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: Z.D.韋伯斯特;S.R.布拉斯菲爾德;G.T.加雷;龐廷范
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 朱鐵宏;金飛

本發明涉及翼型件尖端圍欄和冷卻的方法。具體地，一種用于渦輪發動機的翼型件，包括：界定內部并且限定壓力側和吸力側的外壁，該外壁在前緣和后緣之間軸向地延伸以限定翼弦方向，并且還在根部和尖端之間徑向地延伸以限定翼展方向。至少一個冷卻管道可形成在翼型件的內部中，以及尖端圍欄可沿翼展方向從尖端突出。

技術領域

本公開內容主要涉及包括尖端圍欄（rail）的翼型件，且更具體地涉及尖端圍欄的冷卻。

背景技術

渦輪發動機、且尤其是燃氣或燃燒渦輪發動機為旋轉發動機，其從經過發動機在多個旋轉渦輪葉片上傳送的燃燒氣體流提取能量。

用于航空器的燃氣渦輪發動機設計成用以在高溫下操作以最大化發動機效率，因而對某些發動機構件例如高壓渦輪和低壓渦輪的冷卻可能是有益的。典型地，冷卻通過將來自高壓和/或低壓壓縮機的較冷空氣輸送到要求冷卻的發動機構件來完成。高壓渦輪中的溫度為大約1000°C至2000°C而來自壓縮機的冷卻空氣為大約500°C至700°C。盡管壓縮機空氣處于高溫，但它相對于渦輪空氣是較冷的，并且可用來冷卻渦輪。

當前的渦輪發動機翼型件通常包括用于遞送冷卻空氣經過翼型件以冷卻翼型件的不同部分的一個或多個內部冷卻回路，并且可包括用于冷卻翼型件的不同部分的專用冷卻回路。

發明內容

在一個方面，本公開內容涉及用于渦輪發動機的翼型件。翼型件包括：界定內部并且限定壓力側和吸力側的外壁，該外壁在前緣和后緣之間軸向地延伸以限定翼弦方向，并且還在根部和尖端之間徑向地延伸以限定翼展方向；形成在翼型件的內部中的至少一個冷卻管道；沿翼展方向從尖端突出的尖端圍欄，該尖端圍欄包括與內表面隔開的外表面以及連接外表面和內表面的尖端表面；以及流體地互連的冷卻通道的三維網狀結構（plexus），其提供在尖端圍欄內位于外表面和內表面之間并且流體地聯接至該至少一個冷卻管道。

在另一方面，本公開內容涉及渦輪發動機。渦輪發動機可包括按軸向流動布置的壓縮機、燃燒器和渦輪，以及翼型件，該翼型件包括：界定內部并且限定壓力側和吸力側的外壁，該外壁在前緣和后緣之間軸向地延伸以限定翼弦方向，并且還在根部和尖端之間徑向地延伸以限定翼展方向；形成在翼型件的內部中的至少一個冷卻管道；沿翼展方向從尖端突出的尖端圍欄，該尖端圍欄包括與內表面隔開的外表面以及連接外表面和內表面的尖端表面；以及流體地互連的冷卻通道的三維網狀結構，其至少部分地提供在尖端圍欄內位于外表面和內表面之間并且流體地聯接至該至少一個冷卻管道。

在又一方面，本公開內容涉及一種在渦輪發動機中冷卻具有尖端圍欄的翼型件的方法。該方法包括：使冷卻空氣流動經過在翼型件的內部內的至少一個冷卻管道；使冷卻空氣從該至少一個冷卻管道流動經過至少部分地定位在尖端圍欄內的流體地互連的冷卻通道的三維網狀結構；以及使冷卻空氣從三維網狀結構噴射經過定位在尖端圍欄上的一組出口。

附圖說明

在附圖中：

圖1為用于航空器的渦輪發動機的示意性截面圖示。

圖2為在圖1的渦輪發動機中的翼型件組件的透視圖，包括根據文中所述各種方面的翼型件。

圖3為圖2的翼型件的透視圖，包括尖端圍欄和冷卻通道的網絡。

圖4為圖2的翼型件的側截面視圖。

圖5為圖3的冷卻通道的網絡的示意性視圖。

具體實施方式

本公開內容的所述實施例涉及用于渦輪發動機的冷卻式翼型件和尖端圍欄。為例示目的，本公開內容將關于航空器渦輪發動機予以描述。然而，將理解的是，本公開內容并不受限于此而是可具有在發動機（包括渦輪發動機的壓縮機區段或渦輪區段）內的通用適用性，以及在非航空器應用例如其它的機動應用和非機動的工業、商業和居住應用中。