具有提高的空气动力学性能的涡轮发动机空气引导组件制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮发动机组件，该涡轮发动机组件包括空气流引导组件，空气流引导组件包括至少一个引导叶片(21)和至少一个结构臂(30)，所述叶片和臂围绕轴线(X‑X)径向地延伸。臂包括：上游端部分(31)，具有引导叶片轮廓并包括前缘(310)，该前缘与叶片的前缘对齐；下游部分(33)；以及中间部分(34)，包括在上游端点(A)和下游端点(B)之间延伸的上表面(44)。上游端点与臂的前缘分开在0.2c和0.5c之间的轴向距离(XA)，c是叶片的轴向弦的长度，在上游端点处上表面的切线的角度等于在下游端点处上表面的切线的角度±1度。

Air guide assembly of turbine engine with improved aerodynamic performance

The invention relates to a turbine engine component, the turbine engine component includes an air flow guide assembly, air flow guide assembly includes at least one guide blade (21) and at least one arm structure (30), the blade and arm around the axis (X X) extending radially. The arm includes the upstream end portion (31), with a guide blade profile and includes front (310), the alignment of the front and front blade; the downstream part (33); and the middle part (34), including in the upstream end and the downstream end (A) (B) on the surface extending between (44). The front upstream end and arm from the axial distance between 0.2C and 0.5c (XA), C is the axial chord length of the blade, the tangent surface in the upstream end of the angle is equal to the tangent surface in the downstream end of the angle - 1 degrees.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有提高的空气动力学性能的涡轮发动机空气引导组件
本专利技术涉及一种涡轮发动机空气流引导组件，该空气流引导组件包括引导叶片和一个或多个结构臂。本专利技术尤其应用于涵道式涡轮发动机。
技术介绍
用于航空推进的涵道式涡轮发动机在图1a中示出。该涵道式涡轮发动机包括输送空气流的风扇10，空气流的被称为主要流FP的中央部分注入压缩机12中，压缩机12对驱动风扇的涡轮14进行供应。空气流的被称为次要流FS的外围部分就其本身而言，在已穿过布置在风扇下游的固定叶片20环21之后朝着大气注入，以对涡轮发动机1的推力的主要部分进行供应。被称为引导件20(也以“出口引导叶片”的首字母缩略词OGV所公知)的该环使得能够引导风扇出口处的次要空气流，同时最大限度地限制损失。在同一幅图中示出了结构臂30，结构臂30将中间壳体的套圈16连接到中间壳体的毂17，因此有助于支撑发动机轴18并使发动机轴18保持在原位，且确保了组件的结构强度。结构臂还具有如下功能。即允许运动或流体在涡轮发动机和其上安装了该涡轮发动机的航空器的其余部分之间进行传递。为了实现这个功能，结构臂是中空的，使得能够容纳管线、传动轴等。根据结构臂的作用和它们在涡轮发动机中的位置，存在多种类型的结构臂。例如，所谓的“主”臂(其主要功能是支撑位于飞机机翼下方的涡轮发动机)安置在“6点钟”和“12点钟”处，即相对于布置在水平地面上的飞机竖直地安置(术语与手表的指针的位置相比较而呈现)。所谓的“辅助”结构臂不需要以支撑涡轮发动机作为其主要功能，而是以通过中空的以容纳传动轴来实现动力传输作为其主要功能。这些臂安置在例如“8点钟”处，即相对于竖直方向倾斜地安置。所有类型的结构臂也用于将公用设备从涡轮发动机传输到飞机的其余部分，即例如油管、燃料管线等。为了降低涡轮发动机的质量和提高其性能的目的，已提出将次要引导件的功能和结构臂的功能聚集在单个部件中，对于所有类型的结构臂，这都适用。如图1b所示，已提出由结构臂30形成的所谓的“集成式”引导叶片，在这种特定情况下结构臂30是上述的主臂类型，其上游部分被覆盖以具有引导叶片的空气动力学轮廓。因此，这种结构臂具有在几何学上受约束的部分，这些部分是：-上游端部分31，其几何结构必须是引导叶片的几何结构，-用于传输公用设备的中空区32，如果需要的话，在中空区32中布置管线、连接件和传动轴等。该区域考虑相当数量的约束：公用设备体积、操作和组装间隙、材料类型的厚度等，该区域被称为“保留区域”，其意思是在结构臂的几何结构改变的情况下该区域必须保持不变，以及-形成结构臂本身的下游部分33，即下游部分33支撑位于飞机机翼下方合适位置的涡轮发动机同时支撑由涡轮发动机的重量引起的负载。因此，符合这些约束的结构臂具有上表面壁40，上表面壁40从如下部分连续地形成：-上游端的上表面壁，对应于引导叶片的上表面壁，-过渡壁，与保留区域32邻接；该壁可由金属薄片制成以使涡轮发动机变轻，以及-下游部分的上表面壁。上表面壁尤其必须符合表面的连续性以及在它的不同部分之间的过渡处切线的连续性。由于沿着横贯涡轮发动机的轴线的方向，上游端部分31和下游部分33的尺寸的不同，获得的结构臂的上表面壁可具有相对明显的凹度。从空气动力学的视角看，该方案是不利的，其原因是它导致壁的在过渡区形成的凹形区中的流动减慢。如图1c所示，在图1c中，从结构臂的面向空气流上游的上表面侧观看结构臂，在该低速区中，从根部和处于引导叶片形式的上游端部分的尖端获得的次要拐角流Ec被放大，且可恶化成分离和/或再循环。结果可以是流中明显的压力损失，以及静态压力畸变在引导件的上游传播，这可能不利地影响风扇的空气动力学和气动声学性能。现存的方案，例如诸如引导叶片轮廓的改良、叶片的布置等，每一个都具有与叶片的静态和动态机械强度、叶片的可制造性等关联的限制。此外，虽然这些方案在上游端部分处适合于在臂的上游的流动，但是这些方案不会使得可在与保留区域邻接的过渡壁处产生的某些次要流动得到避免。因此，存在纠正由该几何结构造成的问题的需要。
技术实现思路
本专利技术通过提出一种与现有技术相比具有提高的空气动力学性能的空气流引导组件，而以减轻现有技术的缺点作为其目的。本专利技术的一个目的是提出一种空气流引导组件，该空气流引导组件的几何结构消除了空气流在包括上游引导叶片端部的结构臂的上表面壁上再循环的风险。就这一点而言，本专利技术以一种涡轮发动机组件作为其目标，该涡轮发动机组件包括：-引导件，包括至少一个叶片，叶片包括前缘和后缘，以及-结构臂，其中，叶片和臂围绕涡轮发动机的轴线径向地延伸，结构臂具有：-相对于涡轮发动机中的空气流方向的上游端部分，上游端部分包括与叶片的前缘周向地对齐的前缘、具有与叶片的上游端相同的轮廓，上游端部分在下游由被称为极限上游点的轴向位置界定，-下游部分，被确定尺寸为形成涡轮发动机的悬吊挂架的罩，以及-中间部分，将上游端部分连接到下游部分、包括在极限上游点和极限下游点之间延伸且具有预定轴向位置的上表面壁，其中，极限上游点位于沿着轴向方向与臂的前缘相距介于0.2c和0.5c之间的距离处，其中c是引导叶片的轴向弦的长度，极限下游点位于沿着轴向方向与臂的前缘相距大于引导叶片的轴向弦的长度c的距离处，以及，在极限上游点处上表面壁的切线的角度在一定程度上等于在极限下游点处该壁的切线的角度。有利地但是可选地，根据本专利技术的引导组件进一步包括如下特征中的至少一个：-极限上游点位于沿着轴向方向与臂的前缘相距介于0.2c和0.3c之间优选地等于0.3c的距离处，-极限下游点位于沿着轴向方向与臂的前缘相距大于引导叶片的轴向弦的长度c的距离处。-该组件包括多个结构臂，所有的结构臂具有相同的几何结构。本专利技术还以一种涵道式涡轮发动机作为其目标，该涵道式涡轮发动机包括根据前述描述的引导件。提出的空气流引导组件具有提高的空气动力学性能。过渡区的上游端点的轴向位置和在该点处切线的角度使得能够减少结构臂的上游壁在该过渡区处的凹度。因此，空气流稍微减慢或根本不会减慢，这阻止了从臂的具有引导叶片轮廓的上游端部分获得的拐角流的产生。因此，减小了或者甚至消灭了再循环区，这使得引导件中的总压力损失能够减少大约0.1％，以及引导件中的静态压力畸变水平能够减少大约0.2％。附图说明本专利技术的其他特点、目的和优点将通过下面纯说明性的而非限制性的且必须参考附图阅读的描述而显现，在附图中：-已描述的图1a示意性地示出了涵道式涡轮发动机。-已描述的图1b示出了在两个次要流引导叶片之间包括结构臂的组件的展开示意图，-已描述的图1c示出了结构臂的空气动力学效应，结构臂的位于引导叶片的上游部分和结构臂本身的下游部分之间的过渡区具有明显的凹度，-图2a示出了符合本专利技术的实施例的空气流引导组件，-图2b示意性地示出了符合本专利技术的实施例的涡轮发动机。-图3示意性地示出了在引导叶片的上表面处示出的、在结构臂和引导叶片之间的空气流。具体实施方式参照图2b，示出了涵道式涡轮发动机1，如之前描述的，涵道式涡轮发动机1包括风扇10和OGV类型的引导件20，以引导从风扇10获得的次要流FR。引导件20包括围绕以涡轮发动机的轴线X-X为中心的环(未示出)规则地分布的多个叶片21，涡轮发动机的轴线X-X对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮发动机组件，包括用于从航空器机翼悬吊涡轮发动机的挂架，所述组件包括：‑引导件(20)，包括至少一个叶片(21)，所述叶片包括前缘(22)和后缘(23)，以及‑至少一个结构臂(30)，其中所述叶片(21)和所述臂(30)围绕涡轮发动机的轴线(X‑X)径向地延伸，所述结构臂具有：‑相对于涡轮发动机中的空气流方向的上游端部分(31)，所述上游端部分(31)包括与所述叶片的前缘(22)周向地对齐的前缘(310)、具有与所述叶片(21)的上游端的轮廓相同的轮廓，所述上游端部分(31)在下游由被称为极限上游点(A)的轴向位置界定，‑下游部分(33)，被确定尺寸为形成涡轮发动机的悬吊挂架的罩，以及‑中间部分(34)，将所述上游端部分(31)连接到所述下游部分(33)、包括在极限上游点(A)和极限下游点(B)之间延伸且具有预定轴向位置的连续上表面壁(44)，其中，极限上游点(A)位于沿着轴向方向与所述臂的前缘(310)相距介于0.2c和0.5c之间的距离(xA)处，其中c是所述引导叶片(21)的轴向弦的长度，极限下游点(B)位于沿着轴向方向与所述臂的前缘(310)相距大于所述引导叶片(21)的轴向弦的长度c的距离(xB)处，以及，在极限上游点(A)处所述上表面壁(44)的切线的角度(αA)在一定程度上等于在极限下游点(B)处该壁(44)的切线的角度(αB)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 FR 15510111.一种涡轮发动机组件，包括用于从航空器机翼悬吊涡轮发动机的挂架，所述组件包括：-引导件(20)，包括至少一个叶片(21)，所述叶片包括前缘(22)和后缘(23)，以及-至少一个结构臂(30)，其中所述叶片(21)和所述臂(30)围绕涡轮发动机的轴线(X-X)径向地延伸，所述结构臂具有：-相对于涡轮发动机中的空气流方向的上游端部分(31)，所述上游端部分(31)包括与所述叶片的前缘(22)周向地对齐的前缘(310)、具有与所述叶片(21)的上游端的轮廓相同的轮廓，所述上游端部分(31)在下游由被称为极限上游点(A)的轴向位置界定，-下游部分(33)，被确定尺寸为形成涡轮发动机的悬吊挂架的罩，以及-中间部分(34)，将所述上游端部分(31)连接到所述下游部分(33)、包括在极限上游点(A)和极限下游点(B)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利马里·达默万，菲利普·雅克·皮埃尔·费松，维亚尼·克里斯托夫·马里·马尼埃雷，迈克尔·弗兰克·安托万·施威灵格，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR