[发明专利]具有末梢轨道冷却的叶片

说明书

一种用于冷却涡轮发动机的叶片末梢的设备及方法可包括叶片，诸如冷却的涡轮叶片，其具有延伸超过在末梢处包封叶片的内部的末梢壁的末梢轨道。多个膜孔可设在末梢轨道中。冷却流体流可通过膜孔从叶片的内部提供以冷却叶片的末梢。

技术领域

涡轮发动机，且特别是燃气涡轮发动机或燃烧涡轮发动机，为旋转式发动机，其从穿过发动机到多个旋转涡轮叶片上的燃烧气流提取能量，且在一些情况(诸如飞机)下，产生用于推进的推力。

背景技术

用于飞机的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作，以使发动机效率最大化，因此冷却某些发动机构件(诸如高压涡轮和低压涡轮)可为有益的。典型地，通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机用管道输送至需要冷却的发动机构件来实现冷却。在高压涡轮中的温度可为1000℃到2000℃，且来自压缩机的冷却空气可为500℃到700℃，该温差足以冷却高压涡轮。

现代的涡轮叶片以及导叶或喷嘴大体上包括用于输送冷却空气通过叶片来冷却叶片的不同部分的一个或多个内部冷却回路，且可包括专用冷却回路，用于冷却叶片的不同部分，诸如叶片的前缘、后缘和末梢。

涡轮叶片末梢轨道特别有助于减小飞行损失，且因此提高涡轮发动机的效率。末梢轨道经历高热负载，且难以有效冷却。其通常是叶片中的最热区域之一。

发明内容

在一方面，本公开涉及一种用于涡轮发动机的叶片，叶片包括：本体，本体限定内部，且在前缘与后缘之间沿轴向延伸以限定弦向方向，并在根部与末梢之间沿径向延伸以限定翼展方向，其终止于末梢端壁和从末梢端壁延伸的末梢轨道；形成在内部中的至少一个冷却通路；至少两个沿径向间隔开的冷却腔，其在末梢轨道内且包括流体地联接到冷却通路的至少一个冷却导管；流体地联接冷却腔的至少一个连接导管；以及一组膜孔，其具有流体地联接到沿径向间隔开的冷却腔中的至少一个的入口和设在末梢轨道的外表面上的出口。

在另一方面，本公开涉及一种用于涡轮发动机的叶片，叶片包括：本体，本体限定内部，且在前缘与后缘之间沿轴向延伸以限定弦向方向，并在根部与末梢之间沿径向延伸以限定翼展方向，其终止于末梢端壁和从末梢端壁延伸的末梢轨道；形成在内部中的至少一个冷却通路；至少两个沿径向间隔开的冷却腔，其在末梢轨道内且包括流体地联接到冷却通路的至少一个冷却导管；流体地联接到冷却腔的至少一个连接导管；以及一组膜孔，其具有流体地联接到沿径向间隔开的冷却腔中的至少一个的入口和设在末梢轨道的外表面上的出口。

在又一方面，本公开涉及一种保持涡轮发动机的叶片的末梢轨道冷却的方法，以及包括通过末梢轨道中的一系列沿径向间隔开的冷却腔供应冷却空气的方法。

技术方案1. 一种用于涡轮发动机的叶片，所述叶片包括：

本体，其限定内部，且在前缘与后缘之间沿轴向延伸以限定弦向方向，并在根部与末梢之间沿径向延伸以限定翼展方向，所述本体终止于末梢端壁和从所述末梢端壁延伸的末梢轨道；

形成在所述内部中的至少一个冷却通路；

至少两个沿径向间隔开的冷却腔，其在所述末梢轨道内，且包括流体地联接到冷却通路的至少一个冷却导管；

流体地联接所述冷却腔的至少一个连接导管；以及

一组膜孔，其具有流体地联接到所述沿径向间隔开的冷却腔中的至少一个的入口和设在所述末梢轨道的外表面上的出口。

技术方案2. 根据技术方案1所述的叶片，其特征在于，所述末梢轨道的外表面沿所述末梢轨道的远端定位。

技术方案3. 根据技术方案1所述的叶片，其特征在于，所述末梢轨道的外表面的至少一部分限定末梢气室，并且第二组膜孔流体地联接到所述末梢气室。

技术方案4. 根据技术方案1所述的叶片，其特征在于，所述至少一个冷却导管相对于径向轴线成角度。