用于燃气涡轮发动机的发动机构件制造技术

一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(90,190)包括膜冷却的凹部，其包括限定梯级(116,216)的仿形部分(112,212)。面向热燃烧气体(H)的热表面(94,194)和面向冷却流体流(C)的冷却表面(96,196)由穿过发动机构件(90,190)的通路(106,206)流体地联接。通路(106,206)还包括冷却表面(96,196)中的入口(102,202)以及梯级(116,216)中的出口(104,204)。入口(102,202)、通路(106,206)和出口(104,204)定向成使得流过通路(106,206)且离开出口(104,204)的冷却流体(C)在仿形部分(112,212)内扩散，从而防止与热流体流(H)过早混合。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
涡轮发动机且特别是燃气涡轮发动机或燃烧涡轮发动机是从穿过发动机到多个涡轮叶片的燃烧气体的流获得能量的旋转发动机。燃气涡轮发动机已用于陆地和海上运转和功率产生，但最常用于航空应用，例如，飞行器，包括直升机。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机通常用于功率产生。用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作以提高发动机效率，所以某些发动机构件(诸如高压涡轮和低压涡轮)的冷却可能是必需的。通常，冷却通过将较冷的空气从高压压缩机和/或低压压缩机导送至需要冷却的发动机构件来实现。高压涡轮中的温度为大约1000℃到2000℃，且来自压缩机的冷却空气为大约500℃到700℃。尽管压缩机空气为高温的，但其相对于涡轮空气较冷，且可用于冷却涡轮。用于冷却发动机构件的冷却空气通过一个或多个膜孔传送至发动机构件的热表面。离开膜孔的空气越过发动机构件的热表面扩散，冷却发动机构件，且产生热空气与发动机构件表面之间的屏障。典型的膜孔沿经历高速湍流热空气流的发动机构件输送冷却空气，其中冷却空气与热空气快速混合。因此，额外的孔膜可为保持冷却空气屏障适当地冷却发动机构件所必需的，增加了成本，降低了结构完整性和构件寿命，且降低了发动机效率。
技术实现思路
一方面，一种用于生成热燃烧气体的燃气涡轮发动机的发动机构件。发动机构件包括壁，其使热燃烧气体与冷却流体流分开且具有热表面和冷却表面，热表面具有面向热燃烧气流的主平面且冷却表面面向冷却流体流。在主平面下方形成在热表面中的凹部至少部分地由梯级和从梯级向下游且朝主平面向上延伸的斜面限定。至少一个膜孔具有设在冷却表面中的入口、设在梯级上的出口，以及连接入口和出口的通路。另一方面，一种用于燃气涡轮发动机的发动机构件，生成热燃烧气流的燃气涡轮发动机包括壁，其将热燃烧气流与冷却流体流分开且具有热表面和冷却表面，热表面具有面向热燃烧气流的主平面且冷却表面面向冷却流体流。仿形部分在主平面下方形成在热表面中，且具有限定面的梯级以及从梯级朝主平面向上且向下游延伸的斜面，以及连接面和斜面的底部。多个膜孔具有设在冷却表面上的入口和设在斜面上游的仿形部分上的主平面下方的出口，其中通路连接入口和出口，限定了中心线，其中中心线的分量平行于面。又一方面，一种冷却用于燃气涡轮发动机的发动机构件的方法，发动机构件具有壁，其分开热燃烧气体和冷却流体流且具有热表面和冷却表面，热表面具有面向热燃烧气流的主平面且冷却表面面向冷却流体流，该方法包括生成流到位于主平面和热燃烧气流下方的凹部中的冷却流体流。技术方案1.一种用于燃气涡轮发动机的发动机构件，所述燃气涡轮发动机生成热燃烧气流，包括：壁，其使所述热燃烧气流与冷却流体流分开且具有热表面和冷却表面，所述热表面具有面向所述热燃烧气流的主平面且所述冷却表面面向所述冷却流体流；凹部，其在所述主平面下方形成在所述热表面中，且至少部分地由梯级和从所述梯级向下游延伸且朝所述主平面向上延伸的斜面限定；以及至少一个膜孔，其具有设在所述冷却表面上的入口、设在所述梯级上的出口，以及连接所述入口和所述出口的通路。技术方案2.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述斜面具有沿所述热燃烧气流方向的预定截面轮廓。技术方案3.根据技术方案2所述的发动机构件，其中，所述截面轮廓为线性或曲线中的至少一者。技术方案4.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述出口设在所述梯级的距离内，其中所述梯级的距离包括所述梯级高度的两倍。技术方案5.根据技术方案1所述的发动机构件，其中，所述斜面从所述主平面下方往回延伸直到至少所述主平面。技术方案6.根据技术方案5所述的发动机构件，其中，所述热表面限定热表面局部平面，且面限定面局部平面，其形成与所述热表面局部平面的交叉线，且所述膜孔的中心线到所述热表面局部平面上的投影限定相对于所述交叉线的第一锐角。技术方案7.根据技术方案6所述的发动机构件，其中，所述第一锐角小于90度。技术方案8.根据技术方案6所述的发动机构件，其中，所述中心线到平行于所述热燃烧气流的平面上的投影形成相对于所述热表面局部平面的第二锐角。技术方案9.根据技术方案8所述的发动机构件，其中，所述第二锐角小于50度。技术方案10.根据技术方案8所述的发动机构件，其中，所述构件还包括形成所述凹部的仿形部分，且所述至少一个膜孔包括多个膜孔，其沿所述面间隔开，且具有对应的第一锐角和第二锐角。技术方案11.一种用于燃气涡轮发动机的发动机构件，所述燃气涡轮发动机生成热燃烧气流，包括：壁，其使所述热燃烧气流与冷却流体流分开且具有热表面和冷却表面，所述热表面具有面向所述热燃烧气流的主平面且所述冷却表面面向所述冷却流体流；仿形部分，其在所述主平面下方形成在所述热表面中，且具有限定面的梯级以及从所述梯级朝所述主平面向上和向下游延伸的斜面，以及连接所述面和所述斜面的底部；以及多个膜孔，其具有设在所述冷却表面上的入口、设在所述斜面上游的仿形部分上的主平面下方的出口、连接所述入口和所述出口且限定中心线的通路，其中所述中心线的分量平行于所述面。技术方案12.根据技术方案11所述的发动机构件，其中，所述热表面限定热表面局部平面，且所述面限定面局部平面，其形成与所述热表面局部平面的交叉线，且所述中心线到所述热表面局部平面上的投影限定流分量，其形成相对于所述交叉线的第一锐角。技术方案13.根据技术方案12所述的发动机构件，其中，所述第一锐角小于90度。技术方案14.根据技术方案12所述的发动机构件，其中，所述中心线到平行于所述热燃烧气流的平面上的投影形成相对于所述热表面局部平面的第二锐角。技术方案15.根据技术方案14所述的发动机构件，其中，所述第二锐角小于50度。技术方案16.根据技术方案11所述的发动机构件，其中，所述出口中的一个设在所述面、所述面的接合部或底部中的至少一者上。技术方案17.一种冷却用于燃气涡轮发动机的发动机构件的方法，所述发动机构件具有壁，其使热燃烧气流与冷却流体流分开且具有热表面和冷却表面，所述热表面具有面向所述热燃烧气流的主平面且所述冷却表面面向所述冷却流体流，所述方法包括：生成流到位于所述主平面和所述热燃烧气流下方的凹部中的冷却流体的流。技术方案18.根据技术方案17所述的方法，其中，生成流到所述凹部中的所述冷却流体的流限定沿初始方向的纵轴线，其中所述冷却流体流入所述凹部中，使得所述冷却流体初始地大致横向于所述热燃烧气流沿所述凹部移动。技术方案19.根据技术方案18所述的方法，其中，所述纵轴线到所述热表面的局部平面上的投影限定锐角。技术方案20.根据技术方案18所述的方法，其中，生成流到所述凹部中的所述冷却流体的流包括生成流到所述凹部中的冷却流体流。附图说明在附图中：图1示出了用于包括一个或多个发动机构件的飞行器的燃气涡轮发动机的示意性截面图。图2示出了图1的发动机的燃烧器和高压涡轮的侧剖视图，示出了额外的发动机构件。图3示出了根据第一实施例的具有包括带多个膜孔的梯级的仿形部分的发动机构件的一部分的透视图。图4示出了图3的限定纵轴线的通路的局部放大顶视图。图5示出了限定第一锐角的投射到热表面局部平面上的图4的纵轴线的局部放大图。图6示出了中心线到限定得平行于热空气流的平面上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(90,190)，所述燃气涡轮发动机(10)生成热燃烧气流(H)，包括：壁(92,192)，其使所述热燃烧气流(H)与冷却流体流(C)分开且具有热表面(94,194)和冷却表面(96,196)，所述热表面(94,194)具有面向所述热燃烧气流(H)的主平面(P)且所述冷却表面(96,196)面向所述冷却流体流(C)；凹部，其在所述主平面(P)下方形成在所述热表面(H)中，且至少部分地由梯级(116,216)和从所述梯级(116)向下游且朝所述主平面(P)向上延伸的斜面(134,234)限定；以及至少一个膜孔(100,200)，其具有设在所述冷却表面(96,196)上的入口(102,202)、设在所述梯级(216)上的出口(104,204)，以及连接所述入口(102,202)和所述出口(104,204)的通路(106,206)。

【技术特征摘要】
2015.08.19 US 14/8296781.一种用于燃气涡轮发动机(10)的发动机构件(90,190)，所述燃气涡轮发动机(10)生成热燃烧气流(H)，包括：壁(92,192)，其使所述热燃烧气流(H)与冷却流体流(C)分开且具有热表面(94,194)和冷却表面(96,196)，所述热表面(94,194)具有面向所述热燃烧气流(H)的主平面(P)且所述冷却表面(96,196)面向所述冷却流体流(C)；凹部，其在所述主平面(P)下方形成在所述热表面(H)中，且至少部分地由梯级(116,216)和从所述梯级(116)向下游且朝所述主平面(P)向上延伸的斜面(134,234)限定；以及至少一个膜孔(100,200)，其具有设在所述冷却表面(96,196)上的入口(102,202)、设在所述梯级(216)上的出口(104,204)，以及连接所述入口(102,202)和所述出口(104,204)的通路(106,206)。2.根据权利要求1所述的发动机构件(90,190)，其特征在于，所述斜面(134,234)具有沿所述热燃烧气流(H)方向的预定截面轮廓。3.根据权利要求2所述的发动机构件(90,190)，其特征在于，所述截面轮廓为线性或曲线中的至少一者。4.根据权利要求1所述的发动机构件(90,190)，其特征在于，所述出口(104,204)设在所述梯级(116,216)的距离内，其中所述梯级(116,216)的距离包括所述梯...

【专利技术属性】
技术研发人员：RF曼宁，RS班克，RF伯格霍尔斯，RD布里格斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US