[发明专利]流动表面

说明书

技术领域

本实施例大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，但不通过限制的方式，本实施例涉及用于利用嵌入式压电促动器来从翼型件或流动通路结构除冰的设备和方法。

背景技术

在涡轮发动机中，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过涡轮级的热燃烧气体。这些涡轮级从燃烧气体提取能量。高压涡轮包括第一级喷嘴和转子组件，转子组件包括盘和多个涡轮叶片。高压涡轮首先从燃烧器接收热燃烧气体，且包括第一级定子喷嘴，喷嘴将燃烧气体向下游引导穿过从第一转子盘沿径向向外延伸的一排高压涡轮转子叶片。在两级涡轮中，第二级定子喷嘴组件定位在第一级叶片下游，继而后接从第二支承转子盘沿径向向外延伸的一排第二级涡轮叶片。定子喷嘴以一种方式引导热燃烧气体，以使相邻下游涡轮叶片处提取最大化。

第一转子盘和第二转子盘由对应的转子轴连结到压缩机上，以在操作期间对压缩机供能。这些典型地称为高压涡轮。涡轮发动机可包括一定数目的静止翼型件级(通常称为轮叶)，沿发动机轴向方向在通常称为叶片的旋转翼型件的中间。多级低压涡轮在两级高压涡轮之后，且典型地通过第二轴连结到用于对飞行中的飞行器供能的设置在典型的涡扇飞行器发动机构造中的压缩机上游的风扇上。

当燃烧气体向下游流过涡轮级时，能量从其提取且燃烧气体的压力降低。燃烧气体用于对压缩机以及涡轮输出轴供能以用于动力和海洋使用，或在航空使用中提供推力。以此方式，燃料能量转换成旋转轴的机械能，以对压缩机供能且供应继续该过程所需的压缩空气。

静止翼型件和流动通路结构的一个问题在于在飞行操作期间，冰趋于形成在静止零件上。这增大了零件、作为整体的发动机的重量，且降低了发动机效率。这样结冰还影响在静止部分上移动的空气流，这也降低效率。冰也可形成在动态零件上。

当前除冰的方法包括将热输送至这些零件来减少或消除结冰。由于许多已知的翼型件由刚性的材料形成，故除冰的方法受限。例如，一些方法需要歧管和管路来减少热，这又增加了发动机的重量。减少结冰或除去此形成物的其它方法包括机械手段，诸如膨胀且施力来除冰的球囊或保护罩。这些零件大体上具有相对重的特性，这与效率期望相反。

如可由前文所见，存在对改善除冰能力或阻止这些冰的形成的需要。类似地，存在对改善发动机效率的不断需要，这样做的一种方法为减轻发动机重量。

发明内容

本公开内容的一些实施例涉及诸如轮叶或叶片的翼型件，其由复合物材料形成且具有嵌入式压电促动器，促动器可电性地激励，且在预选位置处引起振动，以阻止形成或引起除冰。翼型件由复合物材料形成，复合物材料层叠，且包括可通过有功促动来振动的至少一个可形变区域。其它实施例包括金属翼型件或其它流动通路结构，其包括表面安装或近表面安装的压电促动器。对于静止流动通路硬件的应用，复合物材料和金属两者都适用。

根据各种实施例，一种流动表面包括由多层前述复合物形成的复合物材料，以及位于层内或复合物材料的外表面上的压电促动器。压电促动器可促动来振动复合物材料，以及阻止冰累积或除去形成的冰中的一者。流动表面可位于导叶上。导叶还可包括在导叶的径向端处的外平台和内平台。压电促动器可位于导叶上，且引起沿基本垂直于促动器的表面的方向的振动。压电促动器可连接到控制器上，控制器发信号至促动器来促动。流动表面可备选地为鼻形分流器。流动表面可备选地具有设置在前述鼻形分流器的前端与后端之间的促动器。鼻形分流器可连接到入口导叶上。压电促动器位于鼻形分流器上，以振动鼻形分流器，且阻止结冰或破坏任何形成的冰。流动表面可备选地为翼型叶片。所有上文提到的特征都将理解为仅为示例性的，且带有用于除冰的压电促动器的复合翼型件的更多特征和目的可从本文的公开内容发现。因此，在未进一步阅读在此包括的整个说明书、权利要求书和附图的情况下，将不能理解到该概述的限制性解释。

附图说明

通过连同附图参照实施例的以下描述，本公开内容的上文提到的和其它特征和优点以及获得它们的方式将变得更清楚，且带有压电促动器的复合翼型件将更好理解，在附图中：

图1为示例性涡轮发动机的侧区段示意图；

图2为示例性轮叶的等距视图；

图3为低压压缩机中的示例性导叶组件的局部侧区段；

图4为具有叶片型翼型件的备选实施例；

图5为包括以虚线示出的促动下的弯曲位置的图4的叶片的一部分的顶视图；

图6为限定包括压电促动器的翼型件的材料层的截面视图；以及

图7为具有促动器的备选流动表面的侧视图。