[发明专利]用于改善灰尘缓解的涡轮叶片

说明书

用于翼型件(32)的灰尘缓解系统包括多个起伏的末梢转角(60、62)，该末梢转角(60、62)围绕至少两个轴线(A、B)弯曲。这抑制了翼型件内常见的再循环区域，且还抑制翼型件的冷却流路内的灰尘累积。

技术领域

本实施例大体涉及冷却燃气涡轮发动机翼型件。更具体而言，但不作为限制，本实施例涉及通过缓解翼型件内的灰尘累积来改善燃气涡轮翼型件的冷却。

背景技术

在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成向下游流动穿过涡轮级的热燃烧气体。典型的燃气涡轮发动机大体拥有前端和后端，在其间轴向地定位有其若干核心或推进构件。空气入口或进口位于燃气涡轮发动机的前端处。朝后端移动，按顺序，进口后跟随有风扇、压缩机、燃烧室和涡轮。本领域技术人员将易于理解，额外构件也可包括在发动机中，诸如，例如低压和高压压缩机，和低压和高压涡轮。然而这不是详尽的列表。

压缩机和涡轮大体包括在级中轴向地堆叠的成排翼形件。各级包括一排周向间隔的定子和转子组件，该转子组件围绕涡轮发动机的中央轴或轴线旋转。在用于对飞行中的飞行器供能的典型涡轮风扇飞行器发动机构造中，多级低压涡轮跟随多级高压涡轮且典型地通过第二轴连结至风扇，该风扇配置在压缩机的上游。这些涡轮级从燃烧气体提取能量。

定子由多个喷嘴节段形成，该多个喷嘴节段在周向端部处抵接，以形成围绕燃气涡轮发动机轴线的完整的环。各喷嘴节段可包括一个或更多个静叶，静叶在内带和外带之间延伸。定子喷嘴以使相邻下游涡轮叶片处的提取最大化的方式引导热燃烧气体。

涡轮转子组件典型地包括至少一排周向间隔的转子叶片。各转子叶片包括翼型件，翼型件具有在前缘和后缘处连接在一起的压力侧和吸力侧。各翼型件从转子叶片平台径向朝外延伸。各转子叶片还可包括燕尾件，该燕尾件从柄部径向朝内延伸，该柄在平台和燕尾件之间延伸。燕尾件用于将转子组件内的转子叶片安装至转子盘或卷盘。已知叶片为中空的，使得由翼型件、平台、柄部、和燕尾件至少部分地限定内部冷却腔。

在操作中，空气在压缩机中加压且在燃烧器中与燃料混合，以用于生成热燃烧气体，热燃烧气体向下游流动穿过多个涡轮级。典型的燃气涡轮发动机利用高压涡轮和低压涡轮以使从高温燃烧气体的能量提取最大化。在高压涡轮中，燃烧气体进入定子喷嘴组件，定子喷嘴组件将燃烧气体向下游引导穿过高压涡轮转子叶片排，高压涡轮转子叶片排从支撑转子盘径向朝外延伸。高压涡轮首先接收来自燃烧器的热燃烧气体。高压涡轮包括第一级喷嘴和转子组件，转子组件具有盘和多个涡轮叶片。内部轴行进穿过涡轮且沿发动机的中央纵向轴线轴向地配置。叶片周向地分布在转子上且径向地延伸，从而引起内部轴的旋转。内部轴连接至转子和空气压缩机，使得涡轮对空气压缩机提供旋转输入，以驱动压缩机叶片。这在操作期间对压缩机供能且随后驱动涡轮。在燃烧气体向下游流动穿过涡轮级时，从其提取能量且燃烧气体的压力降低。

近年来，在多灰尘、脏且多沙的区域(诸如中东、印度或中国)中的喷气发动机操作已增多，且未来预测指示该趋势如果不加速则至少会持续。操作经验显示，来自这种环境的灰尘和污垢不利地影响发动机中的构件。特别地，空气冷却的涡轮翼型件可被灰尘和污垢堵塞，或者引起在翼型件内部表面上的这种积累的覆盖。这可导致冷却孔的堵塞或阻塞以及零件损坏和潜在的发动机系统故障。

解决这些阻塞问题的优先尝试包括增大末梢转角附近的冷却孔。然而，该方法导致增大的冷却流，是对发动机性能的消极因素。备选尝试包括阻止灰尘或污垢进入涡轮叶片。然而，该尝试通常需要将发动机从机翼移除以用于清除冷却空气路径中的污垢。附加地，困住的污垢可累积成更大的块，其可释放且快速地阻碍或阻塞翼型件内或零件外侧的其他冷却流动通道。

如通过前述可看到的，应当克服这些和其他缺点以改善穿过转子叶片组件的冷却空气的流动。

发明内容