[发明专利]用于减小涡轮间隙的方法、系统和设备

说明书

技术领域

本文所公开的主题大体上涉及航空发动机，并且更具体地涉及控制航空发动机内的涡轮间隙，以促进航空发动机在运转期间更为有效地工作。

背景技术

至少一些公知的航空发动机包括涡轮，而涡轮又包括热区段和冷区段。为了提高燃料效率、推力和/或涡轮寿命，至少一些公知的发动机试图将各涡轮叶片的尖端与环绕的护罩之间的距离或间隙控制到最小。然而，从转子中心所测量的叶尖长度，可与转子角速度的平方成比例地增长，并且随温度线性地增长。在操纵如爬升、降落/着陆顺序中的一些动作和/或闪避动作期间，通过增大燃料流量都可引起这两种效果。此外，在工作期间，尤其是在瞬态工作期间，例如需要增大燃料流量的那些工作期间，叶尖长度的增长可能比护罩的膨胀更快。因此，在此类工作期间，叶尖或会在称为摩擦的状态下与护罩相接触。

至少一些公知的航空发动机使用主动间隙控制来防止摩擦。在至少一些公知的实施例中，主动间隙控制试图基于与引起叶尖长度随温度升高而线性膨胀相似的物理特性，通过将护罩浸入热空气中来促使护罩线性地膨胀。然而，描述叶尖长度增长率的时间常数通常明显不同于描述护罩膨胀率的时间常数，使得叶尖长度通常更为迅速地增长。

至少一些公知的航空发动机响应于一个或多个发动机工作参数来启动间隙控制。此外，至少一些公知的航空发动机基于相对于瞬变发动机状态如急推油门和/或转子速度变化的经过时间来启动间隙控制。此外，至少一些公知的航空发动机基于例如飞行器高度来停用间隙控制。此外，其它公知的主动间隙控制是根据基于从一个或多个航空发动机上采集到的数据的数学模型。然而，这种控制可能并未足够地提示燃料流量的增大，以便在叶尖长度增长之前开始护罩的膨胀。例如，在飞行发生在公海上且具有很少或没有雷达捕捉时，飞行器隔开最短的距离，并且操纵成使得最短距离在所有此部分飞行中持续。在此飞行部分期间，瞬态操作很少。因此，期望提供一种基于发动机参数变化率和/或飞行器存在于稳定飞行阶段来控制涡轮间隙的方法、系统和/或设备。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于控制航空发动机中的涡轮间隙的方法。该方法包括基于使用航空发动机的飞行器的飞行阶段来启动涡轮间隙控制，以及基于预选的涡轮间隙值来调整涡轮间隙。

在另一个方面，提供了一种用于航空发动机的涡轮间隙控制系统。该系统包括开关、通知装置，以及联接到开关和通知装置上的控制器。控制器构造成用以基于使用航空发动机的飞行器的飞行阶段来启动涡轮间隙控制系统，以及基于预选的涡轮间隙值来调整航空发动机内的涡轮间隙。

在另一个方面，提供了一种用于控制航空发动机中的涡轮间隙的设备。该设备包括稳态条件开关，其构造成用以接收输入，以及响应于该输入将预选的涡轮间隙值传送给可通信地联接到开关上的涡轮控制器，其中，控制器基于预选的涡轮间隙值来调整涡轮间隙。该设备还包括可通信地联接到开关上的通知装置，其中，该通知装置构造成用以至少部分地基于开关状态来传递关于设备的工作状态的信息。

附图说明

图1为示例性燃气涡轮发动机的简图；

图2为图1中示出的包括间隙控制系统的燃气涡轮发动机的一部分的放大截面简图；

图3为图2中示出的间隙控制系统的放大截面简图；

图4为包括图2和图3中所示的间隙控制系统的示例性主动间隙控制系统的方框图；以及

图5为示出控制航空发动机如图1中所示的燃气涡轮发动机中的涡轮间隙的示例性方法的流程图。

零件清单

10燃气涡轮发动机

12风扇组件

13核心发动机

14高压压缩机

16燃烧器

18高压涡轮

20低压涡轮

24风扇叶片

26转子盘

28进入侧

30排出侧

31低速转子轴

32高速转子轴

34中心轴线

54转子组件

56转子

60盘体

62外轮缘

66整体式轮辐

68叶片燕尾槽

70高压叶片

71护罩组件

72护罩部件或弧形段

74护罩挂钩

75涡轮外壳

76C形卡夹

80后表面

82上游表面

84径向外表面

86护罩内表面

88隙距

89转子叶尖

100间隙控制系统

112冷却空气

114歧管

116冷却空气