核心机和涡轮发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种核心机和涡轮发动机，其中，涡轮发动机包括：压气机、燃烧室以及涡轮，涡轮包括涡轮一级动叶，涡轮一级动叶具有靠近燃烧室的前冷却腔和远离燃烧室的后冷却腔，前冷却腔和后冷却腔彼此独立设置，核心机还包括第一冷却流路和第二冷却流路，第一冷却流路能够将压气机末级的末级压缩气体引入到前冷却腔，第二冷却流路能够将压气机非末级的非末级压缩气体引入到后冷却腔。本发明专利技术核心机通过从压气机两个不同位置分别引气用于涡轮一级动叶冷却，末级压缩气体和非末级压缩气体共同用于涡轮一级动叶冷却，整体上降低了涡轮一级动叶冷气所需总流量，提高了发动机热效率，降低耗油率。

Core and turbine engines

The invention relates to a core engine and turbine engine, the turbine engine includes: compressor, combustion chamber and turbine turbine turbine includes a rotor, a turbine stage blade with cooling cavity near the combustion chamber and the cooling chamber is far away from the combustion chamber, a cooling chamber and a cooling chamber before setting independently of each other first, the core machine also comprises a cooling flow passage and second cooling flow path, a first cooling flow path can be the final stage of the compressed gas compressor is introduced into the pre cooling cavity, second cooling flow path to the final stage of compressor non non compressed gas into the cooling chamber. From the compressor two different positions respectively for a gas turbine rotor cooling through the invention of core machine, the final compressed gas and non compressed gas turbine for a common final stage blade cooling, reducing the overall level of turbine blade cooling required total flow, improve engine thermal efficiency, reduce fuel consumption rate.

【技术实现步骤摘要】
核心机和涡轮发动机
本专利技术涉及涡轮发动机
，尤其涉及一种核心机和涡轮发动机。
技术介绍
为了提高民用航空涡扇发动机热效率，降低耗油率，涡轮前进口温度不断的提高，随之带来的问题是，高温部件所需冷气也上升，尤其是双级涡轮。目前，双级涡轮第一级动叶冷气采用从高压压气机末级引气，经预旋喷嘴后进入第一级动叶片，在第一级动叶片内冷通道充分对流换热后，最终从第一级动叶片前腔和尾缘的孔或劈缝排入主流道中。现有的传统供气和叶片冷却设计方式至少存在以下两个技术缺陷：1、不能避免从高压压气机末级引气，高压压气机末级引气降低发动机热效率；2、从高压压气机末级引气的冷气温度较高，所需冷气量大，进一步降低了发动机热效率。
技术实现思路
为克服以上技术缺陷，本专利技术解决的技术问题是提供一种核心机和涡轮发动机，能够提高发动机热效率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种核心机，其包括：压气机、燃烧室以及涡轮，涡轮包括涡轮一级动叶，涡轮一级动叶具有靠近燃烧室的前冷却腔和远离燃烧室的后冷却腔，前冷却腔和后冷却腔彼此独立设置，核心机还包括第一冷却流路和第二冷却流路，第一冷却流路能够将压气机末级的末级压缩气体引入到前冷却腔，第二冷却流路能够将压气机非末级的非末级压缩气体引入到后冷却腔。进一步地，涡轮还包括具有冷却腔室的涡轮二级动叶，第二冷却流路能够将一部分的非末级压缩气体引入到后冷却腔，并将另一部分的非末级压缩气体引入到冷却腔室。进一步地，涡轮一级动叶的叶根部设有分别与前冷却腔和后冷却腔相通的第一通道和第二通道，第一冷却流路通过第一通道将末级压缩气体引入到前冷却腔，第二冷却流路通过第二通道将非末级压缩气体引入到后冷却腔。进一步地，涡轮一级动叶的榫头部设有用于隔离末级压缩气体和非末级压缩气体的凸台隔板。进一步地，第二冷却流路部分地设置在核心机的盘心通道内。进一步地，压气机为高压压气机，涡轮为高压涡轮，盘心通道包括压气机与低压轴形成的压气机盘心通道、核心机的高压轴和低压轴形成的通道、以及涡轮的涡轮一级盘和低压轴形成的涡轮盘心通道，第二冷却流路包括压气机的非末级盘之间的盘腔、压气机盘心通道、通道以及涡轮盘心通道，压气机的鼓筒上设有进气孔，非末级压缩气体经由进气孔进入盘腔。进一步地，盘腔内设有减涡装置，进入盘腔内的非末级压缩气体通过减涡装置进入压气机盘心通道。进一步地，第一冷却流路部分地设置在燃烧室内的燃烧室内环内，核心机还包括设置在燃烧室和前冷却腔之间的预旋喷嘴、接收孔和增压轮，末级压缩气体通过预旋喷嘴、接收孔以及增压轮进入前冷却腔。进一步地，在涡轮的涡轮一级盘远离燃烧室的后端面上设有增压装置。本专利技术还提供了一种涡轮发动机，其包括上述的核心机。由此，基于上述技术方案，本专利技术核心机通过从压气机两个不同位置分别引气用于涡轮一级动叶冷却，由于涡轮一级动叶冷气一般从叶片前缘和尾缘排出，前缘排气所需冷气供气压力大，通过设置第一冷却流路，冷却气体引自压气机末级；而尾缘排气所需压力小，通过设置第二冷却流路将冷却气体引自压气机的非末级。末级压缩气体和非末级压缩气体共同用于涡轮一级动叶冷却，降低了压气机末级的末级压缩气体的引气量；而从压气机非末级的非末级压缩气体的温度较低，流量小，因而整体上降低了涡轮一级动叶冷气所需总流量，从而提高发动机热效率，降低耗油率。本专利技术提供的涡轮发动机相应地也具有上述有益效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术核心机实施例的整体结构示意图；图2为本专利技术核心机实施例的涡轮部分的结构示意图；图3为本专利技术核心机中涡轮一级动叶的叶根部的结构示意图；图4为本专利技术核心机中涡轮一级动叶叶根部的剖面结构示意图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术的具体实施方式是为了便于对本专利技术的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本专利技术的限定。此外，下面的本专利技术的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。针对目前现有的涡轮发动机的末级引气冷却会降低发动机热效率，本专利技术设计了一种核心机，该核心机通过从压气机末级和非末级两个不同位置分别引气用于涡轮一级动叶冷却，末级压缩气体和非末级压缩气体共同用于涡轮一级动叶冷却，降低了压气机末级的末级压缩气体的引气量；而从压气机非末级的非末级压缩气体的温度较低，流量小，因而整体上降低了涡轮一级动叶冷气所需总流量，从而提高发动机热效率，降低耗油率。在本专利技术核心机一个示意性的实施例中，如图1～图4所示，核心机包括：压气机1、燃烧室2以及涡轮，涡轮包括涡轮一级动叶3，涡轮一级动叶3具有靠近燃烧室2的前冷却腔21和远离燃烧室2的后冷却腔20，前冷却腔21和后冷却腔20彼此独立设置，空气进入压气机1并通过压气机1压缩后，进入燃烧室2燃烧，从燃烧室2出来的燃气再带动涡轮一级动叶3。核心机还包括第一冷却流路和第二冷却流路，第一冷却流路能够将压气机1末级的末级压缩气体B引入到前冷却腔21，第二冷却流路能够将压气机1非末级的非末级压缩气体A引入到后冷却腔20。在该示意性的实施例中，由于涡轮一级动叶冷气一般从叶片前缘和尾缘排出，通过设置第一冷却流路和第二冷却流路，在涡轮一级盘11的离心泵功的作用下，第一冷却流路将压气机末级的末级压缩气体B引入到前冷却腔21，最终从涡轮一级动叶3前缘排入燃气主流通道；而尾缘排气所需压力小，第二冷却流路将压气机1非末级的非末级压缩气体A引入到后冷却腔20，最终从涡轮一级动叶3尾缘排入燃气主流通道，继而进入后段区域5。由于前冷却腔21和后冷却腔20彼此独立设置，进入涡轮一级动叶3的末级压缩气体和非末级压缩气体不会相互窜动。末级压缩气体B和非末级压缩气体A共同用于涡轮一级动叶3冷却，降低了压气机1末级的末级压缩气体B的引气量；而从压气机1非末级的非末级压缩气体A的温度较低，流量小，因而整体上降低了涡轮一级动叶3冷气所需总流量，从而提高发动机热效率，降低耗油率。其中，涡轮一级动叶3设有分别与前冷却腔21和后冷却腔20相通的前缘冷却孔和尾缘冷却孔，前缘冷却孔和尾缘冷却孔优选地呈劈缝的结构形式，末级压缩气体B进入前冷却腔21后经由前缘冷却孔进入涡轮的流道，非末级压缩气体A进入后冷却腔20后经由尾缘冷却孔进入涡轮的流道。需要说明的是，非末级压缩气体A的引气位置可以是压气机1的中间级，也可以是压气机的前几级，并不局限于第几级，只要供气压力足够，尽可能地从压气机靠前级位置引气。作为对上述实施例的改进，如图1和图2所示，涡轮还包括具有冷却腔室22的涡轮二级动叶4，第二冷却流路能够将一部分的非末级压缩气体A，即非末级压缩气体Aa引入到后冷却腔20，并将另一部分的非末级压缩气体A，即非末级压缩气体Ab引入到冷却腔室22，这样非末级压缩气体还可以对涡轮二级动叶4进行冷却，相较于单独为涡轮二级动叶4设置冷却流路简化了结构，提高了流路利用率，符合现有的轻量化设计需要。当然，非末级压缩气体A也可以只用于对涡轮一级动叶3冷却，而对涡轮二级动叶4的冷却可以从压气机1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核心机，其特征在于，包括：压气机(1)、燃烧室(2)以及涡轮，所述涡轮包括涡轮一级动叶(3)，所述涡轮一级动叶(3)具有靠近所述燃烧室(2)的前冷却腔(21)和远离所述燃烧室(2)的后冷却腔(20)，所述前冷却腔(21)和所述后冷却腔(20)彼此独立设置，所述核心机还包括第一冷却流路和第二冷却流路，所述第一冷却流路能够将所述压气机(1)末级的末级压缩气体(B)引入到所述前冷却腔(21)，所述第二冷却流路能够将所述压气机(1)非末级的非末级压缩气体(A)引入到所述后冷却腔(20)。

【技术特征摘要】
1.一种核心机，其特征在于，包括：压气机(1)、燃烧室(2)以及涡轮，所述涡轮包括涡轮一级动叶(3)，所述涡轮一级动叶(3)具有靠近所述燃烧室(2)的前冷却腔(21)和远离所述燃烧室(2)的后冷却腔(20)，所述前冷却腔(21)和所述后冷却腔(20)彼此独立设置，所述核心机还包括第一冷却流路和第二冷却流路，所述第一冷却流路能够将所述压气机(1)末级的末级压缩气体(B)引入到所述前冷却腔(21)，所述第二冷却流路能够将所述压气机(1)非末级的非末级压缩气体(A)引入到所述后冷却腔(20)。2.根据权利要求1所述的核心机，其特征在于，所述涡轮还包括具有冷却腔室(22)的涡轮二级动叶(4)，所述第二冷却流路能够将一部分的所述非末级压缩气体(A)引入到所述后冷却腔(20)，并将另一部分的所述非末级压缩气体(A)引入到所述冷却腔室(22)。3.根据权利要求1所述的核心机，其特征在于，所述涡轮一级动叶(3)的叶根部(23)设有分别与所述前冷却腔(21)和所述后冷却腔(20)相通的第一通道(25、26)和第二通道(27、28)，所述第一冷却流路通过所述第一通道(25、26)将所述末级压缩气体(B)引入到所述前冷却腔(21)，所述第二冷却流路通过所述第二通道(27、28)将所述非末级压缩气体(A)引入到所述后冷却腔(20)。4.根据权利要求3所述的核心机，其特征在于，所述涡轮一级动叶(3)的榫头部设有用于隔离所述末级压缩气体(B)和所述非末级压缩气体(A)的凸台隔板(24)。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈潇，王代军，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海,31