[发明专利]用于涡轮发动机的压缩机放气设备及其放气方法

说明书

本公开提供一种压缩机放气设备及其放气方法，所述压缩机放气设备包括压缩机、放气槽、外壁和至少一个排气管。所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中。所述放气槽穿过所述压缩机壳体。所述外壁与所述压缩机壳体共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室。所述至少一个排气管与所述集气室连通，并且其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。

技术领域

本申请大体上涉及涡轮机械压缩机，并且更确切地说，涉及所述压缩机的放气。

背景技术

燃气涡轮发动机包括以串行流连通的压缩机、燃烧器以及涡轮，它们共同构成涡轮机械的核心。所述核心能够与其他发动机部件一起以已知方式操作以执行有用功，例如提供推力或者机械功。

已知可将抽取或“放出”流动通过压缩机的空气中的一部分以用于各种目的，例如：控制压缩机循环、冷却发动机内的部件、实现间隙控制或者提供飞行器的环境控制系统。

在现有技术中，放气通常通过形成于压缩机壳体中的环状放气槽阵列抽出。这些放气槽被用于收集放气的外腔室(chamber)或集气室(plenum)围绕。设有一个或多个腔室排气管以用于收集来自所述集气室的放气并且将其输送到下游位置。

需要使围绕压缩机壳体的所有周向位置均维持均匀质量流速和静态压力。这是因为压缩机非常易于受静态压力影响，并且静态压力变化可对压缩机操作参数例如压缩机本身的喘振边界和可操作性特性产生不利影响。

现有技术压缩机的一个问题是，腔室排气管的存在导致围绕集气室的周界存在不均匀。此现象的基本原因是所述腔室排气管用作“压力接收器”(pressure sink)。更确切地说，通过所述放气槽的质量流量通常在腔室排气管位置附近处较大，并且静态压力通常在所述腔室排气管位置附近处较低。流量与静态压力的这种反向关系是由于基本伯努利关系(basic Bernoulli relation)产生的。

可以通过提供大量腔室排气管来将围绕飞机周界的不均匀性减至最小。但是实际上，这样将增加发动机零件数量、重量、复杂性和成本，因此通常仅提供两个或一个排气管。这将增加不均匀效果。

发明内容

此问题通过一种压缩机放气设备解决，所述设备具有放气槽，所述放气槽布置成非轴对称结构，所述非轴对称结构配置成使围绕压缩机壳体的静态压力大体均匀。

根据本说明书中所述技术的一个方面，一种压缩机放气设备包括：压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且围封在压缩机壳体中；穿过所述压缩机壳体的放气槽；外壁，所述外壁与所述压缩机壳体共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；以及与所述集气室连通的至少一个排气管。所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。

根据本说明书中所述技术的另一方面，提供了一种用于从压缩机放出空气的方法，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且围封在压缩机壳体中。所述方法包括：将来自所述压缩机壳体的空气通过放气槽放出到围绕所述压缩机壳体的集气室中并且随后使其进入与所述集气室连通的一个或多个排气管中，其中所述空气以非轴对称流动模式通过所述槽放出，从而产生围绕所述放气槽的周边的大体均匀静态压力。

具体地，本申请技术方案1涉及一种压缩机放气设备，其包括：

压缩机，所述压缩机包括一个或多个转子，所述一个或多个转子安装成围绕中心轴线旋转并且包围在压缩机壳体中；

放气槽，所述放气槽穿过所述压缩机壳体；

外壁，所述外壁与所述压缩机壳体一起共同限定围绕所述压缩机壳体的集气室；

与所述集气室连通的至少一个排气管；以及

其中所述集气室和所述放气槽中的至少一者具有非轴对称结构。