本发明专利技术间隙控制系统及引气装置，在尽量减少对外涵道流场的影响，同时提到收集到的外涵道的总压。用于从外涵道引气的引气装置包括引气窗口，该引气窗口设置有栅格，所述栅格包括一组翼型件，该引气装置还包括支板，所述支板提供所述引气窗口，并用于限定外涵道的内流道，所述支板具有前倾角，并且所述翼型件的叶尖探出该引气窗口，以便于伸入到外涵道的流场。场。场。
【技术实现步骤摘要】
间隙控制系统及引气装置
[0001]本专利技术涉及涡扇发动机的间隙控制系统和引气装置，尤其涉及从外涵道引导冷却气控制机匣和转子之间的间隙的引气装置。
技术介绍
[0002]航空发动机中涡轮机匣外环与转子叶片叶尖之间的间隙对于涡轮的效率以及发动机的耗油率有着很大的影响。由于叶尖同静子机匣之间存在一定间隙，在叶片压力面和吸力面之间存在的压差作用下，燃气会产生泄漏，从而降低发动机的工作效率，增加油耗。因此，从耗油率的角度希望叶尖间隙尽可能小。由于受到温度、离心力等各种因素的影响，由于叶片和机匣的膨胀响应不同，并且发动机在不同的工作状态下，叶尖和机匣之间的间隙也随之改变。因此，叶尖间隙过小会导致叶片和机匣之间产生摩擦，降低发动机的工作寿命。
[0003]为了防止由于叶尖间隙改变而带来的不利效果，控制机匣的热膨胀是必不可少的。这个目的是通过间隙控制系统(Clearance Control)来实现的。通过间隙控制，发动机工作效率提高，耗油率降低。
[0004]航空发动机涡轮主动间隙控制系统多采用热力式，气源一般采用风扇外涵引气作为冷却气至涡轮机匣外围，冷却气通过冲击冷却管对机匣冲击换热，控制机匣的温度，借此控制机匣的热膨胀量，进而控制涡轮机匣外环和转子叶片叶尖之间间隙。冲击冷却后的气体排入发动机的核心机舱，再通过核心机舱后端的排气缝排入外涵道。
[0005]由于主动间隙控制系统的引气和排气位置均来自于发动机外涵道，通过引气和排气的总静压差实现流路的引气，主动间隙控制系统引气效果很大程度上取决于引气装置是否能够尽量的收集到外涵道的总压。引气风斗形式通常可以最大限度的收集总压，但是对外涵道的流场影响较大；结构需要整体铸造，比较笨重；入口处没有防尘除尘措施，容易吸入外涵道的杂质，堵塞冲击冷却孔。目前主流发动机多不采用风斗形式。开孔引气收集总压效果相对风斗较弱，且无法避免容易吸入外涵道杂质的问题，而增加了导流栅格在一定程度上会阻挡杂质进入，但也会损失一定的动压。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种引气装置，在尽量减少对外涵道流场的影响，同时提到收集到的外涵道的总压。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种包含前述引气装置的间隙控制系统。
[0008]在一实施方式中，用于从外涵道引气的引气装置包括引气窗口，该引气窗口设置有栅格，所述栅格包括一组翼型件，该引气装置还包括支板，所述支板提供所述引气窗口，并用于限定外涵道的内流道，所述支板具有前倾角，并且所述翼型件的叶尖探出该引气窗口，以便于伸入到外涵道的流场。
[0009]在一实施方式中，所述一组翼型件的叶尖按照气流方向前低后高地布置。
[0010]在一实施方式中，在所述一组翼型件的叶尖侧设置引气罩，所述引气罩的端面高出外涵道的流道内壁面，并且为具有前倾角的斜面。
[0011]在一实施方式中，所述引气罩的端面的前部与外涵道的流道内壁面平齐。
[0012]在一实施方式中，所述翼型件和所述引气罩通过增材制造工艺一体成型。
[0013]在一实施方式中，所述一组翼型件各具有后倾角，沿气流流动方向，所述一组翼型件的后倾角减小。
[0014]在一实施方式中，间隙控制系统包括将引气引导到机匣的管路，还包括所述的引气装置，所述管路连接所述引气装置。
[0015]所述机匣是涡轮或高压压气机的机匣。
[0016]通过引气栅格叶尖探出支板有限长度和通过使支板具有前倾角，以贴合流线，这样可以在不实质上影响外涵道流场的情况下，提高引气总压恢复系数。
附图说明
[0017]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
[0018]图1是带有叶尖间隙控制系统的航空发动机示意图；
[0019]图2是叶尖间隙控制系统冲击机匣的原理图；
[0020]图3是引气装置安装位置示意图；
[0021]图4是引气装置的立体图；
[0022]图5是引气装置的侧视图；
[0023]图6是引气装置的正视图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。
[0025]需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本专利技术实际要求的保护范围构成限制。
[0026]图1示出了航空涡轮风扇发动机基本的结构。该发动机在气流方向上包括风扇30和增压级31的低压压气机，高压压气机32、燃烧室33、高压涡轮34和低压涡轮35等。其中，低压压气机与低压涡轮35连接于低压轴(未示出)，高压压气机32与高压涡轮34连接于高压轴(未示出)。在周向和轴向上，上述发动机元件均被分段机匣所包围，机匣放置在核心机舱24中，整个发动机放置在短舱21中。发动机工作时，气流50经发动机风扇30，经过增压级31上的分流环22。一部分空气51通过增压级31进入内涵流道，然后经高压压气机32压缩，再流入到燃烧室33中与燃油混合燃烧，燃烧气体驱动高压涡轮34和低压涡轮35，高压涡轮34驱动高压压气机32转动，低压涡轮35再驱动风扇30转动。一部分空气52直接通过风扇30后的出口导向静叶23进入外涵道，通过发动机短舱21和核心机舱24组成的外涵道向后喷出产生推力驱动发动机。
[0027]图1、图2和图3还示意性示出了间隙控制系统的一种实施方式，一个安装在风扇外涵的引气装置1用于收集风扇外涵的气流52，部分被收集的气流53经过引气装置1和一段弯转的引气管路2，进入需要进行间隙控制的机匣上方的周向分配总管4，再通过分配管4和集气腔5进入歧管6，最后从冲击孔7中排出，对机匣41进行冲击，通过控制机匣41的变形，调节机匣41与转子42的叶尖间隙43。此外，可以通过一个控制阀门3对冲击气流50的流量进行调节，获得最佳的变形匹配。需要指出的是，图1所示的冲击位置仅为示意，前述以及后述实施方式除了针对高压涡轮间隙控制外，还可以针对低压涡轮、高压压气机进行间隙控制，例如机匣41和转子叶片42替换为低压涡轮或者是高压压气机的机匣和转子叶片。
[0028]图3为引气装置的安装位置示意图，引气装置1包括栅格26。栅格26安装固定在出口导向静叶23后的支板25上引气窗口内。支板25具有前倾角29，前倾角29是一个微小的角度，具体的大小与发动机的型号有关，其目的是减小气流从主流进入到引气装置的角度，增加间隙控制系统收集总压的能力，但其不能导致外涵道的流场的流动损失过大，例如不能导致外涵道的流场满足不了外涵道的流动压力的最低设置要求，前倾角29是支板25相对外涵道的原有的流道内壁面而言的，例如在图3中，支板25的左端点251与外涵道的流道内壁面邻接，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.引气装置，用于从外涵道引气，包括引气窗口，该引气窗口设置有栅格，所述栅格包括一组翼型件，其特征在于，该引气装置还包括支板，所述支板提供所述引气窗口，并用于限定外涵道的内流道，所述支板具有前倾角，并且所述翼型件的叶尖探出该引气窗口，以便于伸入到外涵道的流场。2.如权利要求1所述的引气装置，其特征在于，所述一组翼型件的叶尖按照气流方向前低后高地布置。3.如权利要求1所述的引气装置，其特征在于，在所述一组翼型件的叶尖侧设置引气罩，所述引气罩的端面高出外涵道的流道内壁面，并且为具有前倾角的斜面。4.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋冬雨，田兴江，董菲菲，
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：
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