[其他]用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片及燃气涡轮发动机

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及燃气涡轮发动机，具体而言，涉及冷却式涡轮机叶片。

背景技术

高性能燃气涡轮发动机通常依赖于升高涡轮机入口温度来提高燃料经济性和总额定功率。这些较高的温度如果得不到补偿，会使发动机部件氧化并缩短部件寿命。有多种技术可以延长部件寿命，这些技术包括用从发动机压缩机部分排出的空气进行内部冷却。然而，排气会导致效率损失。此外，与移动式燃气涡轮发动机相比，固定式燃气涡轮发动机通常具有较少的可用压缩空气。

2009年10月13日颁发给Tibbott等人的第7,600,973号美国专利示出一种燃气涡轮机叶片。所述燃气涡轮机叶片具有翼面，该翼面具有根部、从根部径向向外定位的顶部以及在根部和顶部之间延伸的前缘和后缘。具体而言，护罩从翼面的顶部横向延伸，且翼面限定在根部和顶部之间延伸的内部冷却通道。翼面包括与后缘相邻的壁构件和从壁构件延伸到护罩以支撑护罩的支撑结构。支撑结构允许冷却空气从冷却通道流到在紧邻翼面顶部的区域处的后缘。可选地，翼面还包括流扰乱布置。

本实用新型涉及克服发明人发现的一个或多个问题。

发明内容

本实用新型在一个方面提出了一种用于燃气涡轮发动机的涡轮机叶片，所述涡轮机叶片包括基座、翼面、前缘肋、内翼梁和前缘空气偏导器；所述翼面包括从基座延伸并形成第一前缘、第一后缘、压力侧以及隆起侧的外壳，所述翼面具有远离所述基座的顶端；所述前缘肋从所述外壳的压力侧延伸到所述外壳的隆起侧，所述前缘肋从所述基座延伸并在到达顶端之前终止，所述前缘肋与所述外壳的第一前缘结合形成前缘腔室；所述内翼梁在所述基座和所述顶端之间延伸，所述内翼梁位于所述外壳的压力侧和所述外壳的隆起侧之间，且从所述前缘肋朝向所述第一后缘延伸；所述前缘空气偏导器从所述外壳的压力侧延伸到所述外壳的隆起侧，并具有第二前缘、第二后缘、转向侧以及扩散侧，所述前缘空气偏导器至少部分位于所述前缘肋和所述顶端之间，所述前缘空气偏导器定位成在所述前缘空气偏导器与所述前缘肋之间有内间隙且在所述前缘空气偏导器与所述翼面的外壳和顶端之间有外间隙。

其中，所述外间隙在所述第二后缘处的宽度大于在所述第二前缘处的宽度。

优选的，所述外间隙在所述第二后缘处的宽度比在所述第二前缘处的宽度大至少1到4.5倍。

进一步的，所述前缘空气偏导器的转向侧形成凹曲线，扩散侧形成凸曲线；所述前缘空气偏导器被配置成使冷却空气沿转向侧转向80到100度；其中，所述前缘空气偏导器的扩散侧被平滑地构形，使得与所述前缘空气偏导器的第二前缘和第二后缘之间的扩散侧的分离损失相关联的压降不超过2％；且所述前缘空气偏导器还被配置成使得沿转向侧流过的冷却空气与沿扩散侧流过的冷却空气在第二后缘的下游再结合。

优选的，所述前缘空气偏导器的最大空气动力厚度是所述翼面的外壳厚度的1.0到2.0倍。

其中，所述第二前缘具有前缘半径；所述前缘空气偏导器具有最大空气动力厚度；且所述最大空气动力厚度是所述前缘半径的1.2到1.4倍。所述第二后缘具有后缘半径，所述最大空气动力厚度是所述后缘半径的1.6到1.9倍。

所述涡轮机叶片还进一步包括单弯热交换路径、多个第一内翼梁散热片和多个第二内翼梁散热片；所述单弯热交换路径形成于所述翼面内，所述单弯热交换路径与所述基座中的至少一个冷却空气通道连接并起始于所述至少一个冷却空气通道，且终止于冷却空气出口，所述单弯热交换路径被配置成将冷却空气从在所述基座中的所述至少一个冷却空气通道相对于中弧线主要为径向向外的方向重定向为在冷却空气出口处主要为朝后的方向；所述多个第一内翼梁散热片从所述内翼梁延伸到所述翼面的隆起侧上的外壳，其中所述多个第一内翼梁散热片从所述内翼梁以每平方英寸至少80个散热片的密度延伸；所述多个第二内翼梁散热片从所述内翼梁延伸到所述翼面的压力侧上的外壳，其中所述多个第二内翼梁散热片从所述内翼梁以每平方英寸至少80个散热片的密度延伸；其中，所述单弯热交换路径被配置为将冷却空气重定向成使得所述冷却空气在单个转弯中被重定向；所述单弯热交换路径的至少一部分被所述内翼梁细分。