[发明专利]非线性的不对称式可变引导导叶调度

说明书

技术领域

本发明涉及用于控制进入压缩机(例如，燃气涡轮发动机的压缩机)的流动的可变入口引导导叶(或导向叶板，guide vane)。

背景技术

用于向飞行中的航空器提供动力的涡轮风扇燃气涡轮发动机通常包括成串行流动连通的风扇、低压压缩机或增压器、高压压缩机、燃烧器，高压涡轮，以及低压涡轮。燃烧器产生燃烧气体，该燃烧气体经引导通向后继的高压涡轮(在其中燃烧气体膨胀以驱动高压涡轮)，而然后通向低压涡轮(在其中燃烧气体进一步膨胀以驱动低压涡轮)。高压涡轮经由第一转子轴传动地连接到高压压缩机上，而低压涡轮经由第二转子轴传动地连接到风扇和增压器二者上。

高压压缩机通常包括用于压缩空气以便发动机和航空器使用的一系列的定子导叶级。邻近增压器的第一压缩机级为由多个周向布置的悬臂式入口引导导叶所形成的入口引导导叶级。入口引导导叶可通过控制系统予以促动以便为提供动力和避免停机目的而优化空气流动。引导导叶保持在定子壳体和内部导叶护罩之间。定子壳体联接到发动机壳体上。在定子壳体和护罩之间的空间限定传送经过高压压缩机的空气量。护罩提供高压压缩机的空气动力学流动通路边界。

在一些发动机中，入口引导导叶，以及其它的下游定子导叶通过一个或多个可控的导叶促动器的操作而予以可变地促动。导叶的外部耳轴(trunnion)或心轴穿过定子壳体并联接到杠杆(lever)臂上。杠杆臂联接到促动环上，而促动环连接到导叶促动器上。一个或多个导叶促动器实现对于各压缩机级的该系列周向布置的定子导叶而言的运动。导叶通过衬套、衬垫以及拧到外部耳轴上的锁定螺母(或螺帽)的结合而保持在定子壳体上。

可变引导导叶用于控制进入压缩机的流动并被设计成用以根据流动需求而开启和关闭。在低流动状态，可变引导导叶可在分离的流动状态中操作，而在较高的流动状态则可变引导导叶在非分离的流动状态中操作。在沿着开启/关闭调度(或进程，schedule)的可变引导导叶运动期间，具有流动开始分离的区域。该区域定义为“分离开始区(或分离初始区，onset of separation)”。由于入口扭曲(或变形)，流动速度并不均匀(或不一致)。这种不均匀性可导致在各个单独的导叶到达分离开始区时的差异。与该种状态相关联的周向模式将引起强烈的谐波刺激(stimulus)，该谐波刺激为用于使容易受到这些激励的叶片旋转的激励源。该刺激可在存在叶片谐振的区域中引起强烈的谐波含量，因此在叶片上施加振动应力。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种用于压缩机的可变入口引导导叶装置(arrangement)包括限定压缩机入口的壳体；同轴地设置在壳体内的至少一个导叶支承件；围绕壳体的圆周周向地设置的多个导叶，各导叶均可枢转地安装在壳体和至少一个导叶支承件之间；以及促动器机构，其构造成用以使该多个导叶中的至少一些围绕壳体的圆周以不对称的模式而枢转。

根据本发明的另一实施例，提供了一种控制用于压缩机的可变入口引导导叶装置的方法，该可变入口引导导叶装置包括限定压缩机入口的壳体；同轴地设置在壳体内的至少一个导叶支承件；围绕壳体的圆周周向地设置的多个导叶，各导叶均可枢转地安装在壳体和至少一个导叶支承件之间；以及促动器机构，其构造成用以使该多个导叶中的至少一些围绕壳体的圆周以不对称的模式而枢转。该方法包括使该多个导叶中的至少一些围绕壳体的圆周以不对称的模式而枢转。

附图说明

图1为结合了入口引导导叶控制系统实施例的涡轮风扇发动机的局部示意性截面视图；

图2为图1中发动机的高压压缩机区段的局部剖面透视图；

图3为图1中发动机的入口引导导叶控制系统的局部分解透视图；

图4为入口引导导叶和导叶-护罩联接件的侧视图；以及

图5和图6示意性地示出了根据本发明另一实施例的入口引导导叶装置和促动器机构。

零件清单

1    外部导叶支承件

2    周向支承件部件

3    齿条

4    引导导叶

5    内部盖部件

6    内部导叶支承件

7    紧固件部件

8    促动器

9    小齿轮

10   涡轮风扇发动机

12   纵向中心线轴线

14   风扇

16   增压器

18   高压压缩机

20   燃烧器

22   高压涡轮

24   低压涡轮

26    第一转子轴