[发明专利]包括用于加热进入自由涡轮机的空气的装置的涡轮发动机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，特别地涉及用于飞机诸如，直升机的涡轮发动机领域。

本发明更特别地涉及涡轮发动机，特别是用于直升机的涡轮发动机，包括气体发生器和由气体发生器所产生的气流所旋转的自由涡轮机，涡轮发动机也包括连接气体发生器的出口与自由涡轮机的入口的流路，通过该流路，由气体发生器所产生的气流行进。

背景技术

常规地，气体发生器包括至少一个压缩机和通过称为气体发生器轴的轴装置以旋转方式连接的高压涡轮机。工作原理如下：进入涡轮发动机的冷却空气在被送入燃烧室之前，由于压缩机的旋转而被压缩，在燃烧室该冷却空气与燃料混合。由于燃烧而被燃着的气体然后以很高的速度流出。

然后，在气体发生器的涡轮机中出现第一次膨胀，在该期间，气体发生器吸收驱动压缩机必需的能量。

气体发生器的涡轮机不吸收燃烧气体的所有能量，并且多余的能量对应于由气体发生器所产生的气流。

气体发生器然后供应能量给自由涡轮机，这样在自由涡轮机中就出现第二次膨胀，其转换该能量为机械能以驱动接收组件，诸如直升机的转子。

因此，特别是在飞行时，涡轮发动机的正常加速度阶段期间，飞行员表示需要引起被注射到燃烧室的燃料流增加的功率，其具有增加所产生的气流能量的作用，因此增加自由涡轮机的功率。

自然地，涡轮发动机设计为在规定的限制下工作，特别是在标称功率下工作，通过明显地对被注射到燃烧室中的燃料流作用实现在这些限制下涡轮发动机的维持。

然而，在一些条件下，使涡轮发动机的功能超出其标称功率一段时间是必需的。

具体地，已知例如因为故障，两个涡轮发动机中一个涡轮发动机停止工作时，双涡轮直升机的发动机必须能够向直升机提供着陆或继续飞行所需的功率至少一段时间。

换而言之，在这个工作体系中，通常称为OEI(一台发动机不工作)，仍旧工作的涡轮发动机必须能够输出实际上大于其标称功率的额外功率。

常规地，在OEI体系中，飞行员实际上增加了被注射到气体发生器燃烧室中的燃料流，这具有增加气体发生器轴转速和高压涡轮机温度的结果。

速度和温度的增加引起高压涡轮机机翼中机械应力的增加。

因为高压涡轮机中温度的增加，和由此叶片感觉的温度增加，在OEI体系期间，叶片承受可以引起它们破坏的机械变形。

因此，OEI体系的启动使得更频繁地更换组成涡轮发动机的部件成为必需。

并且最重要地，对于OEI体系的需要常常引起发动机的超尺寸，这在正常体系的使用期间强加了燃料的过剩消耗。

发明内容

本发明的一个目的是提供涡轮发动机，特别是用于直升机的涡轮发动机，其能够供应实际上大于其标称功率的功率，而不会强加发动机的超尺寸。

本发明达到这个目的是由于下面的事实：本发明的涡轮发动机也包括设置在气体发生器和自由涡轮机之间的加热装置，所述的加热装置能够增加由气体发生器所产生的气流的温度，并且驱动在所述流路中流动的自由涡轮机，所述加热装置包括燃烧室，其通过上游通路连接流路，以能够向燃烧室供应气体发生器所产生的一部分气流，燃烧室也通过下游通路连接流路，以能够向流路中注射热气流。

根据本发明，供应给燃烧室的一部分气流严格地少于气体发生器所产生的气流。

由于本发明，例如，但不一定是在OEI体系期间，涡轮发动机可以提供实际上大于其标称功率的功率。

优选地，当启动这些加热装置时并不实际上增加离开气体发生器的气体速度。

在OEI体系的特定情况下，发动机所输出的功率此后将称为“OEI功率”。

实际上，本发明人已经注意到特别地，通过增加离开气体发生器的气流的温度，优选地，但不是必需地没有实质上改变气体发生器的热动力循环，供应给进入自由涡轮机的气流的热能引起了涡轮发动机所输出功率的增加。

根据变化形式，涡轮发动机包括用于引起被带入到燃烧室的部分气流变化的装置。

换而言之，本发明的涡轮发动机可以提供OEI功率，而不必增加气体发生器轴的转速。

因此，本发明涡轮发动机的高压涡轮机没有OEI体系中工作的常规涡轮发动机旋转和加热的快。

因此，可以理解由于本发明，高压涡轮机转子的叶片没有常规涡轮发动机中损坏的快。

并且，本发明可以减小气体发生器的尺寸及标称体系的燃料消耗。