[发明专利]利用薄膜冷却的发动机构件

说明书

本发明涉及利用薄膜冷却的发动机构件。生成与热表面(126)相邻的热燃气流(H)且提供与冷却表面(124)相邻的冷却流体流(C)的用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(120)包括壁(122)，壁(122)使热燃气流(H)与冷却流体流(C)分离。至少一个凹部(138)设置于冷却表面(124)中，并且至少一个薄膜孔(130)设置于冷却表面(124)中，从而将冷却流体流(C)提供给热表面(H)。用于薄膜孔(130)的入口(132)与至少一个凹部(138)隔开，位于至少一个凹部(138)的上游，并且关于冷却流体流(C)而与至少一个凹部(138)对准。

背景技术

涡轮发动机，特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是从经过包括多对旋转叶片和固定式导叶的一系列的压缩机级中的发动机、经过燃烧器而然后到达大量涡轮叶片上的燃气流提取能量的旋转式发动机。燃气涡轮发动机已用于陆地及航海运动和发电，但最普遍地用于比如用于飞机，包括直升机的航空应用。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞机的推进。

用于飞机的燃气涡轮发动机设计成在高温下运行，以使发动机效率最大化，所以，可能有必要进行比如高压涡轮和低压涡轮之类的某些发动机构件的冷却。典型地，通过用导管将更冷的空气从高压压缩机和/或低压压缩机输送至要求冷却的发动机构件，从而完成冷却。高压涡轮中的温度为大约1000 °C至 2000 °C，并且，来自压缩机的冷却空气为大约500 °C至700 °C。虽然压缩机空气为高温，但相对于涡轮空气而更冷，并且，能够用于使涡轮冷却。

已将与冷却流相邻的表面上的凹部用作热力冷却特征，然而，当冷却流经过或越过凹部时，凹部倾向于生成不稳定的或旋涡的空气流，不稳定的或旋涡的空气流可能扰乱依赖于冷却流体流的另外的冷却特征。

发明内容

在一个方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有与热流路中的热燃气流一起的热表面和面向冷却流体流的冷却表面。发动机构件进一步包括：至少一个凹部，其设置于冷却表面中；和至少一个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道。入口与至少一个凹部隔开，位于至少一个凹部的上游，并且，与至少一个凹部处于冷却流体流对准。

在另一方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有带有热流路中的热燃气流的热表面和面向冷却空气流的冷却表面。发动机构件进一步包括：多个凹部，设置于冷却表面中；和多个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道。使至少一个分组的凹部和入口成对，该一对的入口与至少一个凹部隔开且位于该至少一个凹部的上游，并且，与该至少一个凹部处于冷却流体流对准。

在又一方面，使具有冷却表面且冷却流体沿着该冷却表面流动的发动机构件冷却的方法包括，通过位于冷却表面上的凹部的直接上游的冷却表面上的薄膜孔入口，来提供冷却流体流。

在又一方面，生成热燃气流且提供冷却流体流的用于燃气涡轮发动机的发动机构件包括壁，该壁使热燃气流与冷却流体流分离，并且，具有与热燃气流相邻的热表面和与冷却流体流相邻的冷却表面。发动机构件进一步包括：至少一个凹部，设置于冷却表面中；和至少一个薄膜孔，具有设置于冷却表面上的入口、设置于热表面上的出口以及将入口和出口连接的通道，其中入口与至少一个凹部隔开。该入口以处于凹部的上游、下游、侧面或以上定位的组合中的至少一者与至少一个凹部隔开。

具体而言，根据本发明，提供了以下一组技术方案。