[发明专利]用于前缘辅助涡轮机静叶的方法和系统

说明书

管理翼面的负入倾角的设备和方法。所述设备包括从涡轮机的静止壳体向内径向地延伸的第一行静止涡轮机主静叶和第二行辅助静叶，所述第二行辅助静叶接近于所述主静叶的邻近前缘。所述设备还包括被界定在所述第二行辅助静叶中的辅助静叶的压力侧与所述行静止涡轮机主静叶中的邻近主静叶的抽吸侧之间的流动通道。

技术领域

本公开的领域大体上涉及燃气涡轮发动机，且更确切地说，涉及用于使用辅助翼面来管理涡轮机定子静叶(vanes)中的负入倾角(incidence)的方法和系统。

背景技术

至少一些已知的燃气涡轮发动机，例如可变周期发动机或自适应周期发动机被配置成在例如次音速、跨音速和超音速的混合飞行条件下有效地操作，且可能以受控制方式有效地改变压缩机和/或涡轮机的操作参数。在宽范围的操作条件期间，涡轮机定子翼面或静叶可以负入倾角操作，这可能在涡轮机定子的静叶的压力面上产生三维高度分离的流。可变周期发动机中涡轮机静叶以负入倾角的操作可能产生可能不利地影响发动机性能、效率和/或可操作性，或可能缩短翼面的预期寿命的条件。

以负入倾角操作或以超过某阈值的负入倾角操作的一个条件是流与翼面的表面发生非流线形体(bluff body)类型分离。此分离可以向翼面或下游翼面引入不期望的振动模式。另外，所述分离可能致使涡轮机和/或发动机的整体性能发生大量损耗。

发明内容

在一个方面中，静止涡轮机静叶的行包括从静止机器壳体向内径向地延伸并围绕所述静止机器壳体的第一轴向位置周向地间隔开的第一行主静叶。所述第一行主静叶中的每一主静叶包括连接到所述静止机器壳体的静叶根部、远端末端以及在其间延伸的主体。所述主静叶包括从所述静止机器壳体到所述远端末端的第一高度、在所述主翼面的前缘与所述主翼面的后缘之间的翼弦长度、以及厚度。所述静止涡轮机静叶的行还包括从所述静止机器壳体向内径向地延伸并围绕所述静止机器壳体的第二轴向位置周向地间隔开的第二行辅助静叶，其中所述第二轴向位置不同于所述第一轴向位置。所述第二行辅助静叶中的每一辅助静叶包括连接到所述静止机器壳体的辅助静叶根部、远端末端以及在其间延伸的辅助静叶。所述辅助静叶包括从所述静止机器壳体到所述远端末端的第二高度、在所述辅助翼面的前缘与所述辅助翼面的后缘之间的翼弦长度、以及厚度。所述静止涡轮机静叶的行进一步包括被界定在所述行辅助静叶中的辅助静叶的压力侧与所述行主静叶中的主静叶的抽吸侧之间的流动通道，所述流动通道接近于所述主静叶的所述前缘。

任选地，所述流动通道在所述辅助静叶的所述压力侧与邻近于所述辅助静叶的主静叶的所述抽吸侧之间从所述主静叶的所述前缘延伸到所述辅助静叶的所述后缘。同样任选地，所述流动通道在所述辅助静叶的所述压力侧与所述主静叶的所述抽吸侧之间从所述主静叶的所述前缘延伸到所述主静叶的局部最大厚度前面的位置。可以将所述辅助静叶的所述前缘轴向地定位在所述主静叶的所述前缘前面。任选地，所述静止机器壳体包括高压涡轮机转子、低压涡轮机转子、可变速度涡轮机、向心压缩机中的消涡器静叶(deswirlervanes)和蒸汽涡轮机中的至少一个。所述静止涡轮机静叶的行可以形成涡轮机的稍后级(alater stage)。另外，所述第二高度可以大致等于所述第一高度，且/或所述第二高度可以小于所述第一高度。

在另一方面中，管理静止涡轮机静叶的负入倾角的方法包括将流体流输送到一行多个静止涡轮机静叶，其中所述多个静止涡轮机静叶围绕静止机器壳体的表面间隔开。所述多个静止涡轮机静叶包括与一行辅助静叶互相交叉的一行主静叶。所述方法还包括将所述流体流的至少一部分输送穿过由所述行辅助静叶中的辅助静叶的压力侧和所述行主静叶中的主静叶的抽吸侧界定的流动通道。

任选地，所述方法进一步包括将所述流体流沿着所述辅助静叶的所述压力侧输送，之后所述流体流进入所述流动通道。同样任选地，所述方法包括使用穿过所述流动通道的所述流体流来维持所述主静叶上的预定入倾角。另外，所述方法可包括维持所述主静叶上的入倾角小于或等于六十度，和/或维持所述主静叶上的入倾角小于或等于二十度。任选地，所述方法可包括使用穿过所述流动通道的所述流体流来维持所述主静叶上的非负入倾角。