[发明专利]陶瓷基复合翼型冷却

说明书

提供了一种用于燃气涡轮发动机的陶瓷基复合翼型。在示例性实施例中，翼型包括沿着跨距径向地延伸的相对的压力侧和吸力侧。压力侧和吸力侧限定翼型的外表面。翼型还包括沿着跨距径向地延伸的相对的前缘和后缘，压力侧和吸力侧在前缘和后缘之间轴向地延伸。翼型还包括限定后缘的填充物；该填充物包括陶瓷基复合材料。此外，翼型包括限定在翼型内用于接收冷却流体流的气室和限定在填充物内的冷却通道，冷却通道用于将冷却流体流从气室引导至翼型的外表面。还提供用于形成用于燃气涡轮发动机的翼型的方法。

技术领域

本主题大致涉及燃气涡轮发动机，或更具体地涉及用于冷却燃气涡轮发动机的内部部件的特征。最具体地，本主题涉及用于燃气涡轮发动机翼型的后缘冷却。

背景技术

燃气涡轮发动机大致包括彼此流动连通布置的风扇和芯部。另外，燃气涡轮发动机的芯部沿流动顺序大致包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，一个或多个轴流压缩机在入口处逐渐压缩空气，直到其到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合并且在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被引导至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段并且然后被引导通过排气区段，例如通向大气。

一般说来，可以通过提高的燃烧气体温度来提高涡轮性能和效率。然而，提高的燃烧温度可能例如通过增大材料破损的可能性而负面地影响燃气涡轮发动机部件。由此，在提高的燃烧温度可以有益于涡轮性能时，燃气涡轮发动机的一些部件可能需要冷却特征或减少对于燃烧气体的暴露，从而降低升高的温度对部件的负面影响。

膜冷却燃气涡轮发动机部件，例如通过在该部件的表面上引导更冷的流体流，可以帮助减小升高的燃烧温度的负面影响。例如，冷却孔可以遍布允许冷却流体流从该部件内被导向该部件的外表面上的部件来提供。然而，多行冷却孔通常需要获得有利的膜冷却，并且多行冷却孔可能对于部件结构以及发动机性能是有害的。此外，用于限定冷却孔的典型的钻削处理需要增大的部件厚度以适应钻孔设置中的容差，由此增大生产部件所需的材料的重量。此外，已知的冷却孔构造通常仅具有用于计量冷却流体流的单个解决方案。

因此，用于燃气涡轮机部件的克服现有冷却特征中的一个或多个缺点的改进的冷却特征将是所希望的。具体地，用于具有后缘冷却特征的燃气涡轮发动机的使翼型的后缘部分的厚度最小化的翼型将是有利的。此外，用于具有后缘冷却特征的减小冷却流的翼型将是所期望的。此外，具有使制造时间和成本最小化或减小的后缘冷却特征的翼型将是有利的。另外，用于形成用于燃气涡轮发动机的翼型的方法将是有用的，其中翼型具有改善的后缘冷却的特征。

发明内容

本发明的各方面和优点将在以下说明书中进行部分地阐述，或者从说明书中变得明显，或者可以通过本发明的实施来习得。

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种用于燃气涡轮发动机的陶瓷基复合翼型。翼型包括沿着跨距径向延伸的相对的压力侧和吸力侧。压力侧和吸力侧限定翼型的外表面。翼型还包括沿着跨距径向延伸的相对的前缘和后缘。压力侧和吸力侧在前缘与后缘之间轴向地延伸。翼型还包括限定后缘的填充物；填充物包括陶瓷基复合材料。此外，翼型包括限定在翼型内用于接收冷却流体流的气室和限定在填充物内的冷却通道，冷却通道用于将冷却流体流从气室引导至翼型的外表面。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种用于燃气涡轮发动机的陶瓷基复合翼型。翼型包括沿着跨距径向地延伸的相对的压力侧和吸力侧；压力侧和吸力侧限定翼型的外表面。翼型还包括沿着跨距径向延伸的相对的前缘和后缘。压力侧和吸力侧在前缘与后缘之间轴向地延伸。此外，翼型还包括限定后缘的填充物；填充物包括陶瓷基复合材料。此外，翼型包括限定在翼型内用于接收冷却流体流的气室、限定在填充物中的腔室、从气室至腔室限定的交叉孔以及在填充物中从腔室至翼型的与后缘相邻的外表面限定的喷射孔。交叉孔便于冷却流体从气室流动至腔室，喷射孔与腔室流体连通以将冷却流体流从气室引导至翼型的外表面。