[發(fā)明專利]外涵引氣系統(tǒng)和渦扇發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010040509.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN113123866B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設計）人: 邱冬梅;谷裕;閆然
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C7/04;F02C7/18;F01D25/12
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張靖靖

本公開涉及一種外涵引氣系統(tǒng)和渦扇發(fā)動機。其中，外涵引氣系統(tǒng)包括：外涵引氣通道，用于對外涵氣流進行引氣；增壓附件，用于將外涵引氣通道引入的氣體進行增壓；以及引氣分配機構，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至待引氣部件。由于外涵氣體溫度較低，增壓附件增壓后的艙外氣體通過引氣分配機構引流至待引氣部件，滿足待引氣部件的引氣需求，無需布置額外的換熱器，簡化了引氣結構設置。

技術領域

本公開涉及航空發(fā)動機領域，尤其涉及一種外涵引氣系統(tǒng)和渦扇發(fā)動機。

背景技術

目前廣泛應用的大涵道比渦扇發(fā)動機一般具有內外兩個涵道，內涵道氣流將依次經過對氣流初步壓縮的風扇、進一步壓縮的增壓級和高壓壓氣機以及對其進行加熱的燃燒室，然后形成的高溫高壓氣流依次驅動高低壓渦輪，以及讓氣流高速噴出的內涵噴管；外涵氣流經過風扇外涵的壓縮作用，最終從外涵噴管流出，產生相應的推力。

現(xiàn)代大涵道比渦扇發(fā)動機的經濟性優(yōu)化需要發(fā)動機在設計時采用較高的增壓比、較大的涵道比和較高的渦輪進口溫度來實現(xiàn)。對于渦扇發(fā)動機而言，提高渦輪進口燃氣溫度能夠改善發(fā)動機性能，如增大發(fā)動機推力，提高發(fā)動機的效率和發(fā)動機的推重比。根據(jù)計算，渦輪進口燃氣溫度每提高55℃，在發(fā)動機尺寸不變的情況下，發(fā)動機推力可提高約10％，可見，提高渦輪進口燃氣溫度有很高的實用價值，然而，受高溫、高壓和高速的環(huán)境所限，目前先進航空渦扇發(fā)動機的渦輪進口燃氣溫度已經達到1800K～2050K，超出了耐高溫葉片材料可承受的極限溫度，因此必須采用有效的冷卻方式來降低渦輪葉片的壁面溫度。

為了提高渦輪進口溫度，通用的做法是提高材料的耐熱性，發(fā)展高性能耐熱合金，制造單晶葉片以及采用更先進的冷卻技術，以少量的冷卻空氣獲得更高的降溫效果。目前通用的渦輪冷卻方案是從壓氣機中間級和壓氣機末級引氣，通過外部管路引入高、低壓渦輪及渦輪級間機匣，從而實現(xiàn)高低壓渦輪的冷卻以及相應的封嚴。隨著大涵道比航空發(fā)動機的發(fā)展，壓氣機壓比不斷提高，壓氣機中間級和末級的溫度不斷提高，傳統(tǒng)從高壓壓氣機中間級和末級引氣的方式需增加換熱器以滿足渦輪冷卻需求，同時壓氣機還承擔飛機引氣、防冰引氣、軸承腔封嚴引氣等功能，增加了壓氣機的設計難度，也導致外部管路的布置較為復雜。

發(fā)明內容

經發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，相關技術中存在壓氣機引氣溫度過高從而不滿足引氣需求的問題。

有鑒于此，本公開實施例提供一種外涵引氣系統(tǒng)和渦扇發(fā)動機，能夠滿足待引氣部件的引氣需求。

在本公開的一個方面，提供一種外涵引氣系統(tǒng)，包括：

外涵引氣通道，用于對外涵氣流進行引氣；

增壓附件，用于將外涵引氣通道引入的氣體進行增壓；以及

引氣分配機構，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至待引氣部件。

在一些實施例中，引氣分配機構包括控制閥門、多個并聯(lián)的引氣分配管路以及與引氣分配管路配合的引氣座，引氣分配管路的引氣流量和引氣壓力均可調。

在一些實施例中，引氣分配機構設有渦輪冷卻引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至渦輪。

在一些實施例中，渦輪冷卻引氣流路包括：高壓渦輪冷卻引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至高壓渦輪處；和低壓渦輪冷卻引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至低壓渦輪外機匣上的冷卻管路。

在一些實施例中，引氣分配機構設有分流環(huán)防冰引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至分流環(huán)。

在一些實施例中，引氣分配機構設有進氣道防冰引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至進氣道。

在一些實施例中，引氣分配機構設有軸承腔封嚴引氣流路，用于將增壓附件增壓后的氣體引流至風扇增壓級的軸承腔處。

在本公開的一個方面，提供一種渦扇發(fā)動機，包括前述的外涵引氣系統(tǒng)。