[发明专利]多涡轮轮叶框架

说明书

本公开提供了一种涡轮轮叶框架设备，包括：环形内带，所述环形内带围绕中心线轴线设置，并限定内流动路径表面；环形外带，所述环形外带围绕所述环形内带，并限定外流动路径表面；以及轴流翼型形状轮叶的阵列，其设置在所述内流动路径表面和外流动路径表面之间，其中，所述轮叶具有至少三种不同的翼弦尺寸。

技术领域

本发明一般涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地涉及这些发动机中的静止翼型框架。

背景技术

燃气涡轮发动机包括呈串流连通的压缩机、燃烧器和高压涡轮。高压涡轮机械联接至压缩机，此三个部件限定涡轮机械核心。核心以已知方式可操作以生成热的加压燃烧气体流，从而操作发动机并做有用功，例如提供推进力或机械功。

一种形式的燃气涡轮发动机已知为涡扇，其在核心中加入低压系统，所述低压系统包括位于高压涡轮下游的低压涡轮。低压涡轮以机械方式驱动风扇，用于产生推力。

涡扇可以包括称作涡轮中心框架的流动路径部件，涡轮中心框架包括被直的非旋转气动整流罩围绕的多个结构元件。涡轮中心框架提供这样的功能：既提供结构支撑，容纳油和冷却流管道，又将从高压涡轮排放的流以适当的流动条件引导到下游低压涡轮。在常规的涡扇架构中，涡轮中心框架之后通常是低压涡轮的第一级的喷嘴轮叶。这些轮叶使流动转向，以为低压涡轮的第一级的转子提供适当的流入条件。

涡轮中心框架加上单独的第一级低压涡轮喷嘴的现有配置的一个问题是其很重、很大、很复杂。一种解决方案是将涡轮中心框架和第一级低压涡轮喷嘴的功能组合到称作涡轮轮叶框架的单个部件中。在此解决方案中，高压涡轮和低压涡轮之间的流动路径部件中的结构元件被转向翼型件围绕，该转向翼型件将从高压涡轮排出的流直接引导到下游的第一级低压涡轮转子中。不再需要低压涡轮转子上游的单独轮叶排，使得发动机长度和重量减少，并降低了复杂性。与涡轮轮叶框架构思关联的一个问题是气动整流罩要求的流动转向通常很大，数量级为50到80度，使得流动易于分离，导致严重的性能损失。高转向也会导致局部的高速度，可能造成压缩冲击，这可能损失下游部件的性能。

发明内容

此问题通过具有定子轮叶排的多涡轮轮叶框架解决，所述定子轮叶排包括转向轮叶翼型件。涡轮轮叶框架既用于提供结构支撑的功能，又用于提供将从高压涡轮排放的流以适当的流动条件引导到下游低压涡轮的功能，使得不需要单独的涡轮喷嘴。

根据本文中描述的技术的一个方面，一种涡轮轮叶框架设备，包括：环形内带，所述环形内带围绕中心线轴线设置，并限定内流动路径表面；环形外带，所述环形外带围绕所述环形内带，并限定外流动路径表面；以及轴流翼型形状轮叶的阵列，其设置在所述内流动路径表面和外流动路径表面之间，其中，所述轮叶具有至少三种不同的翼弦尺寸。

技术方案1.一种涡轮轮叶框架设备，包括：

环形内带，所述环形内带围绕中心线轴线设置，并限定内流动路径表面；

环形外带，所述环形外带围绕所述环形内带，并限定外流动路径表面；以及

轴流翼型形状轮叶的阵列，其设置在所述内流动路径表面和外流动路径表面之间，其中，所述轮叶具有至少三种不同的翼弦尺寸。

技术方案2.根据技术方案1所述的设备，其中，所述轮叶围绕所述设备的周界以重复组布置。

技术方案3.根据技术方案2所述的设备，其中，每一组中的轮叶具有级联翼弦长度。

技术方案4.根据技术方案1所述的设备，其中，所述轮叶的阵列包括：

多个第一轮叶，所述多个第一轮叶具有第一厚度比；以及

多个第二轮叶，所述多个第二轮叶具有比所述第一厚度比小的第二厚度比。

技术方案5.根据技术方案4所述的设备，其中，所述第一轮叶的厚度比近似为30％到40％。