[发明专利]用于在涡轮机中冷却低压涡轮的装置和方法

说明书

飞机涡轮机(100)，包括能够使高压压缩机(30)与高压涡轮(50)之间连通的第一通道(200)，能够使高压压缩机与低压涡轮(60)之间连通的第二通道(400)，所述第一通道设有阀(600)，经由所述阀与第一通道选择性连通的第三通道(700)，所述第三通道与低压涡轮连通，所述阀具有第一结构和第二结构，在所述第一结构，空气可在第一通道中流动，并被阻止在第三通道中流动，在所述第二结构，来自第一通道的气流被转移到第三通道，一控制装置(800)设置为确定低压涡轮的气压，从而根据所确定的压力控制所述阀，以将其从第一结构转变为第二结构。

技术领域

本发明涉及涡轮机的领域。更准确地说，本发明涉及冷却飞机涡轮机中的低压涡轮。

背景技术

在涡轮机中，通常收集高压压缩机中的空气，以在具有较热环境的涡轮级中冷却部件。例如，在高压压缩机中收集的冷却空气被输送到涡轮的高压涡轮和低压涡轮。然后被输送的空气允许吹扫热空气并使这些涡轮的附属部件(例如：圆盘、可移动叶片)通风。这种类型的冷却因此可以对冲涡轮的活动部件过热的任何风险，在最坏的情况下，所述风险可导致这些部件的损坏。

为了保证冷却装置符合航空标准，此外通常对这些装置进行过大尺寸测量。

例如，即使在高压压缩机收集空气的三个空气循环通道似乎足以冷却低压涡轮，也将例行地实施到涡轮的第四空气循环通道。该额外通道的形成允许保证在高压压缩机收集的流或空气在通道破裂的情况下仍然足够。这种类型的过大尺寸因此允许确保空气循环通道的任何故障都不会产生影响，并且也不影响飞机的飞行安全。

尽管这很可靠，但这种类型的过大尺寸会导致在涡轮的标称运行情况下，例如在没有空气循环通道故障时，从高压压缩机中收集与实际需要相比更多的空气。这种类型的过量空气收集以不可忽略的方式影响飞机的燃油消耗率(SFC)。

因此，有必要改进涡轮机的性能，特别地限制冷却系统对飞机的燃油消耗的影响。

发明内容

本发明的目的在于纠正上述的缺点，并且特别地省略尺寸过大的冷却系统。

为此，本发明提出一种飞机涡轮机，其包括至少：

-一高压压缩机，

-一高压涡轮，

-一低压涡轮，

-使高压压缩机和高压涡轮连通的一第一冷却空气循环通道，

-使高压压缩机和低压涡轮连通的一第二空冷空气循环通道，

第一通道装配有阀，所述涡轮机还包括通过所述阀与第一通道选择性连通的第三冷却空气循环通道，所述第三通道也与低压涡轮连通，所述阀具有第一构造和第二构造，在所述第一构造中允许第一通道中的空气循环并且禁止第三通道中的空气循环，在所述第二构造中源于第一通道的空气循环转移到第三通道。

有利地，因此可以省略用于冷却低压涡轮的任何过大尺寸。虽然低压涡轮冷却装置通常需要额外的空气循环通道以保证涡轮的适当冷却，但这里使用了用于冷却低压涡轮的最少数量的通道。换句话说，由第二通道仅根据需要对低压涡轮进行冷却。在涡轮机的标称运行过程中，从高压压缩机收集的空气可通过第二通道被输送到低压涡轮以便仅根据需要对其冷却，并且例如，通过第一通道被输送到涡轮机性能优化装置。因此在标称运行状况下优化涡轮机的燃油消耗率，这些状况对应于所述阀的第一构造。

如果涡轮机发生故障，例如第二管道破裂，最初专用于涡轮机性能优化装置的冷却空气则转移到低压涡轮，以保证其正常冷却。因此，优化了在标称运行时，即在无故障的情况下涡轮机的性能，特别是在燃油消耗率方面。

在一个示例性实施例中，涡轮机包括控制装置，所述控制装置被构造成确定低压涡轮的冷却空气压力，并根据所确定的空气压力指令所述阀以致使其从第一构造转变到第二构造。