[發明專利]間隙控制系統及引氣裝置

在審

• 申請號: 202110286920.4
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN115111004A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 隋冬雨;田興江;董菲菲
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F01D11/02
• 分類號: F01D11/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

本發明間隙控制系統及引氣裝置，在盡量減少對外涵道流場的影響，同時提到收集到的外涵道的總壓。用于從外涵道引氣的引氣裝置包括引氣窗口，該引氣窗口設置有柵格，所述柵格包括一組翼型件，該引氣裝置還包括支板，所述支板提供所述引氣窗口，并用于限定外涵道的內流道，所述支板具有前傾角，并且所述翼型件的葉尖探出該引氣窗口，以便于伸入到外涵道的流場。

技術領域

本發明涉及渦扇發動機的間隙控制系統和引氣裝置，尤其涉及從外涵道引導冷卻氣控制機匣和轉子之間的間隙的引氣裝置。

背景技術

航空發動機中渦輪機匣外環與轉子葉片葉尖之間的間隙對于渦輪的效率以及發動機的耗油率有著很大的影響。由于葉尖同靜子機匣之間存在一定間隙，在葉片壓力面和吸力面之間存在的壓差作用下，燃氣會產生泄漏，從而降低發動機的工作效率，增加油耗。因此，從耗油率的角度希望葉尖間隙盡可能小。由于受到溫度、離心力等各種因素的影響，由于葉片和機匣的膨脹響應不同，并且發動機在不同的工作狀態下，葉尖和機匣之間的間隙也隨之改變。因此，葉尖間隙過小會導致葉片和機匣之間產生摩擦，降低發動機的工作壽命。

為了防止由于葉尖間隙改變而帶來的不利效果，控制機匣的熱膨脹是必不可少的。這個目的是通過間隙控制系統(Clearance Control)來實現的。通過間隙控制，發動機工作效率提高，耗油率降低。

航空發動機渦輪主動間隙控制系統多采用熱力式，氣源一般采用風扇外涵引氣作為冷卻氣至渦輪機匣外圍，冷卻氣通過沖擊冷卻管對機匣沖擊換熱，控制機匣的溫度，借此控制機匣的熱膨脹量，進而控制渦輪機匣外環和轉子葉片葉尖之間間隙。沖擊冷卻后的氣體排入發動機的核心機艙，再通過核心機艙后端的排氣縫排入外涵道。

由于主動間隙控制系統的引氣和排氣位置均來自于發動機外涵道，通過引氣和排氣的總靜壓差實現流路的引氣，主動間隙控制系統引氣效果很大程度上取決于引氣裝置是否能夠盡量的收集到外涵道的總壓。引氣風斗形式通常可以最大限度的收集總壓，但是對外涵道的流場影響較大；結構需要整體鑄造，比較笨重；入口處沒有防塵除塵措施，容易吸入外涵道的雜質，堵塞沖擊冷卻孔。目前主流發動機多不采用風斗形式。開孔引氣收集總壓效果相對風斗較弱，且無法避免容易吸入外涵道雜質的問題，而增加了導流柵格在一定程度上會阻擋雜質進入，但也會損失一定的動壓。

發明內容

本發明的目的在于提供一種引氣裝置，在盡量減少對外涵道流場的影響，同時提到收集到的外涵道的總壓。

本發明的另一目的在于提供一種包含前述引氣裝置的間隙控制系統。

在一實施方式中，用于從外涵道引氣的引氣裝置包括引氣窗口，該引氣窗口設置有柵格，所述柵格包括一組翼型件，該引氣裝置還包括支板，所述支板提供所述引氣窗口，并用于限定外涵道的內流道，所述支板具有前傾角，并且所述翼型件的葉尖探出該引氣窗口，以便于伸入到外涵道的流場。

在一實施方式中，所述一組翼型件的葉尖按照氣流方向前低后高地布置。

在一實施方式中，在所述一組翼型件的葉尖側設置引氣罩，所述引氣罩的端面高出外涵道的流道內壁面，并且為具有前傾角的斜面。

在一實施方式中，所述引氣罩的端面的前部與外涵道的流道內壁面平齊。

在一實施方式中，所述翼型件和所述引氣罩通過增材制造工藝一體成型。

在一實施方式中，所述一組翼型件各具有后傾角，沿氣流流動方向，所述一組翼型件的后傾角減小。

在一實施方式中，間隙控制系統包括將引氣引導到機匣的管路，還包括所述的引氣裝置，所述管路連接所述引氣裝置。

所述機匣是渦輪或高壓壓氣機的機匣。

通過引氣柵格葉尖探出支板有限長度和通過使支板具有前傾角，以貼合流線，這樣可以在不實質上影響外涵道流場的情況下，提高引氣總壓恢復系數。

附圖說明