包括多個(gè)被安裝在風(fēng)扇上游的固定徑向葉片的渦輪機(jī)組的制作方法
【專利摘要】一種特別地用于航空器的旁通渦輪機(jī)組(1)，其中氣流從上游到下游通過其，該渦輪機(jī)組(1)軸向延伸并包括：—內(nèi)殼體(11)、在流徑之間的中間殼體(12)以及外殼體(13)，以在中間殼體(12)和內(nèi)殼體(11)之間限定主流徑(V1)，以及在中間殼體(12)和外殼體(13)之間的二級(jí)流徑(V2)，—旋轉(zhuǎn)軸(BP)，所述旋轉(zhuǎn)軸在上游端包括活動(dòng)風(fēng)扇(2)，所述活動(dòng)風(fēng)扇(2)包括徑向葉片(20)，其自由端面對(duì)渦輪機(jī)組的外殼體(13)，以至少在二級(jí)管道(V2)內(nèi)壓縮氣流，以及—被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇(2)上游的多個(gè)可變節(jié)距徑向定子葉片(5)，從而在第二流徑(V2)中由該活動(dòng)風(fēng)扇(2)軸向整流入射軸向空氣之前偏轉(zhuǎn)入射軸向空氣(F)。
【專利說明】包括多個(gè)被安裝在風(fēng)扇上游的固定徑向葉片的渦輪機(jī)組
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】和現(xiàn)有技術(shù)
[0002]本發(fā)明涉及特別地用于航空器的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的領(lǐng)域，其中氣流從上游到下游循環(huán)。
[0003]SNECMA的FR2902142披露了這種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。通常地，參考圖1，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I沿軸線X-X軸向地延伸并包括內(nèi)殼體11、管道間殼體12和外殼體13，以在管道間殼體12和內(nèi)殼體11之間限定主管道VI，以及在管道間殼體12和外殼體13之間限定二級(jí)管道V2。換句話說，二級(jí)管道和主管道Vl是環(huán)形的并由管道間殼體12分開。
[0004]渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I包括旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸在上游端包括用于壓縮入射氣流F的活動(dòng)風(fēng)扇2，該活動(dòng)風(fēng)扇2包括徑向葉片20，該徑向葉片的自由端面對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的外殼體13，以至少在二級(jí)管道V2內(nèi)，優(yōu)選地也在主管道Vl內(nèi)，壓縮氣流。通常，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I被稱為涵道風(fēng)扇渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0005]在主管道Vl內(nèi)循環(huán)的氣流通常在進(jìn)入燃燒室之前由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的壓氣機(jī)級(jí)壓縮。燃燒能量通過參與驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)級(jí)和上游活動(dòng)風(fēng)扇2的渦輪機(jī)級(jí)回收。在二級(jí)管道V2內(nèi)循環(huán)的氣流因此包括提供渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的推力。
[0006]通常，二級(jí)管道V2在活動(dòng)風(fēng)扇2的下游包括被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為出口導(dǎo)向葉片(OGV)的固定徑向葉片或定子葉片3，用于整流由活動(dòng)風(fēng)扇2在其旋轉(zhuǎn)過程中偏轉(zhuǎn)的氣流匕。以類似方式，主管道Vl在活動(dòng)風(fēng)扇2下游包括被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為進(jìn)口導(dǎo)向葉片(IGV)的固定徑向葉片或定子葉片4?！肮潭ㄈ~片”或“定子葉片”是指不繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的軸線x-x被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的葉片，也就是說與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的轉(zhuǎn)子級(jí)的可移動(dòng)葉片或轉(zhuǎn)子葉片相比。
[0007]本發(fā)明特別地涉及具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說與主管道Vl內(nèi)偏轉(zhuǎn)的氣流相比較高的二級(jí)管道V2內(nèi)空氣的偏轉(zhuǎn)比。旁通比(BPR)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并取決于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體11、12、13的結(jié)構(gòu)(直徑、徑向間隔等)。以下，“高”旁通比意味著大于15的旁通比。換句話說，對(duì)于這種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)1，空氣在二級(jí)管道V2內(nèi)的流速比主管道Vl內(nèi)的氣流流速大15倍。
[0008]具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I有利地允許用降低的燃料消耗獲得高水平的推力。
[0009]然而，二級(jí)管道V2的尺寸增加越多，外殼體13的直徑增加越多，這存在質(zhì)量和阻力方面的主要缺點(diǎn)。具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一缺點(diǎn)是，需要增加反推力裝置的尺寸和質(zhì)量。
[0010]此外，本發(fā)明的主要目的是提出渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有降低的消耗以及也減少了其質(zhì)量。
[0011]此外，外殼體13的直徑越大，活動(dòng)風(fēng)扇2的葉片20長(zhǎng)度越大。實(shí)際上，對(duì)于約400米/秒的葉片20的轉(zhuǎn)速，由葉片20的端部所偏轉(zhuǎn)的氣流可達(dá)到約1.3馬赫的超音速，這存在聲學(xué)方面的缺點(diǎn)。此外，由活動(dòng)風(fēng)扇2偏轉(zhuǎn)的氣流Ftl的高速在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I內(nèi)產(chǎn)生了沖擊波，導(dǎo)致壓縮效率的降低。在氣流由活動(dòng)風(fēng)扇2偏轉(zhuǎn)后，在二級(jí)管道V2內(nèi)被偏轉(zhuǎn)的氣流Ftl具有軸向和切向分量，并需要通過OGV類型的固定徑向葉片3軸向地整流。被添加到在二級(jí)管V2內(nèi)由具有大直徑的葉片20偏轉(zhuǎn)的氣流Ftl的軸向分量的切向分量可以是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I內(nèi)的噪音來源。
[0012]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提出一種具有有限聲學(xué)影響的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]為了克服這些缺點(diǎn)中的一些，本發(fā)明涉及一種特別地用于航空器的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中氣流從上游到下游循環(huán)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)軸向地延伸并包括內(nèi)殼體，管道間殼體和外殼體，以在該管道間殼體和該內(nèi)殼體之間限定主管道，以及在該管道間殼體和該外殼體之間限定二級(jí)管道，旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸在上游端包括活動(dòng)風(fēng)扇，該活動(dòng)風(fēng)扇包括徑向葉片，該徑向葉片的自由端面對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼體，以至少在該二級(jí)管道內(nèi)壓縮氣流，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇的上游的多個(gè)可變節(jié)距的徑向定子葉片，該可變節(jié)距徑向葉片被配置成偏轉(zhuǎn)入射的軸向空氣以及該活動(dòng)風(fēng)扇被配置成軸向地向整流在該二級(jí)管道內(nèi)偏轉(zhuǎn)的空氣，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在該活動(dòng)風(fēng)扇下游的二級(jí)管道中不設(shè)置有定子葉片。
[0014]在活動(dòng)風(fēng)扇上游的徑向定子葉片的存在有利地允許軸向入射氣流在由該活動(dòng)風(fēng)扇整流之前被偏轉(zhuǎn)，使得在該活動(dòng)風(fēng)扇下游的氣流方向僅僅是軸向的。此外，不再需要求助于風(fēng)扇下游的固定引導(dǎo)葉片或定子葉片，并且這使得渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)更輕。
[0015]由于徑向定子葉片的可變節(jié)距，該入射氣流適合于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，也就是說其操作狀態(tài)。此外，在給定的節(jié)距位置，徑向定子葉片允許提供空氣制動(dòng)功能。因此渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)不需要被連接到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的反推力裝置，并且這降低了其質(zhì)量和復(fù)雜性。
[0016]優(yōu)選地，該可變節(jié)距徑向葉片具有空氣動(dòng)力學(xué)外形，以當(dāng)入射氣流由該可變節(jié)距徑向葉片偏轉(zhuǎn)時(shí)加速它。換句話說，該可變節(jié)距徑向葉片允許氣流的層流。優(yōu)選地，葉片的空氣動(dòng)力學(xué)外形允許氣流的加速超過弦的至少75%。
[0017]優(yōu)選地，內(nèi)殼體，管道間殼體和外殼體在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)彼此有一定徑向距離，以限定具有大于或等于15的旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，活動(dòng)風(fēng)扇葉片的自由端的轉(zhuǎn)速小于340米/秒。對(duì)于具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，它們可能受益于以慢速，也就是說小于340米/秒驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)風(fēng)扇聞水平的推力。有利地，當(dāng)空氣由風(fēng)扇的葉片偏轉(zhuǎn)時(shí)，防止聞速發(fā)生。由于本發(fā)明，通過利用活動(dòng)風(fēng)扇的慢速限制了具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，多個(gè)可變節(jié)距徑向葉片在橫向于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線的同一平面內(nèi)延伸，以在由活動(dòng)風(fēng)扇對(duì)入射氣流整流之前允許入射氣流的同質(zhì)偏轉(zhuǎn)。
[0019]優(yōu)選地，在所述多個(gè)可變節(jié)距徑向葉片和活動(dòng)風(fēng)扇之間的軸向距離是可變節(jié)距徑向葉片平均弦長(zhǎng)的0.1至10倍，以優(yōu)化該整流，同時(shí)限制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)及其發(fā)動(dòng)機(jī)艙的長(zhǎng)度。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)不包括被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇下游的二級(jí)管道內(nèi)的定子葉片。由活動(dòng)風(fēng)扇偏轉(zhuǎn)的氣流被軸向地整流以及不需要下游徑向葉片的存在，并且這降低了渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和復(fù)雜性。以類似方式，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)不包括被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇下游的主管道內(nèi)的定子葉片。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，活動(dòng)風(fēng)扇的葉片僅在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)殼體和外殼體之間延伸。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，活動(dòng)風(fēng)扇的葉片在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的管道間殼體和外殼體之間延伸。
[0023]優(yōu)選地，在給定節(jié)距位置中，可變節(jié)距徑向葉片適于阻止空氣在二級(jí)管道內(nèi)循環(huán)并允許空氣在主管道內(nèi)循環(huán)。
[0024]優(yōu)選地，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于單獨(dú)調(diào)節(jié)該可變節(jié)距徑向葉片的節(jié)距的設(shè)備，以允許根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，例如，如果在活動(dòng)風(fēng)扇下游存在支柱，提供一種自適應(yīng)節(jié)距。該調(diào)節(jié)設(shè)備有利地允許某些可變節(jié)距徑向葉片的節(jié)距局部地修改以允許例如更大量的氣流循環(huán)，以及從而補(bǔ)償阻礙活動(dòng)風(fēng)扇下游空氣循環(huán)的元件的存在。
[0025]仍然優(yōu)選地，如果在二級(jí)管道內(nèi)檢測(cè)到了氣流的異質(zhì)性，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于單獨(dú)地調(diào)整可變節(jié)距徑向葉片的節(jié)距的設(shè)備。因此，如果檢測(cè)到了側(cè)風(fēng)或者邊界層攝入時(shí)，通過為每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片提供單獨(dú)節(jié)距，在二級(jí)管道內(nèi)的氣流被再次同質(zhì)化并適合于活動(dòng)葉片的入射，以限制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)喘振的風(fēng)險(xiǎn)。
[0026]仍然優(yōu)選地，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片具有空氣動(dòng)力學(xué)外形，以根據(jù)層流加速入射氣流。
[0027]優(yōu)選地，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片具有繞徑向軸線旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的主體，以保持對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)操作狀態(tài)的相同外形。該類型的整體徑向葉片制造簡(jiǎn)單。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片具有固定主體以及活動(dòng)副翼，僅副翼根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)被移動(dòng)。包括副翼的這種類型的徑向葉片可以保持前緣以對(duì)于每個(gè)操作狀態(tài)相同的方式被定向，僅尾緣是活動(dòng)的，用于精確地定向活動(dòng)風(fēng)扇上的氣流。
[0029]優(yōu)選地，活動(dòng)副翼的橫截面積在其長(zhǎng)度上從其頂端朝其根部增加，以允許阻塞在二級(jí)管道內(nèi)氣流的循環(huán)，同時(shí)允許氣流在主管道內(nèi)循環(huán)。因此，可變節(jié)距徑向葉片允許提供空氣制動(dòng)功能，同時(shí)允許空氣進(jìn)給到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]在閱讀僅由示例給出的以下描述后，并參考附圖，將更好地理解本發(fā)明，其中:
[0031]一圖1是通過根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的剖面；
[0032]一圖2是通過根據(jù)本發(fā)明的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的剖面；
[0033]一圖3A是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片的，以及固定徑向葉片或定子葉片的示意性剖視圖；
[0034]一圖3B是根據(jù)本發(fā)明渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片的，以及固定徑向葉片或定子葉片的示意性剖視圖；
[0035]一圖4是徑向定子葉片在起飛過程中的示意性剖視圖；
[0036]一圖5是徑向定子葉片在推力反轉(zhuǎn)過程中的示意性剖視圖；
[0037]—圖6是當(dāng)徑向定子葉片設(shè)置有自適應(yīng)節(jié)距時(shí)，徑向定子葉片的示意性剖視圖；
[0038]一圖7A是根據(jù)本發(fā)明具有活動(dòng)主體的整體徑向定子葉片的多個(gè)節(jié)距位置的示意圖；
[0039]一圖7B是根據(jù)本發(fā)明具有固定主體和活動(dòng)副翼的整體徑向定子葉片的多個(gè)節(jié)距位置的示意圖；
[0040]一圖8是根據(jù)本發(fā)明具有固定主體和活動(dòng)副翼的徑向定子葉片的示意性側(cè)視圖；以及
[0041]一圖9是通過根據(jù)本發(fā)明的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的另一實(shí)施例的剖視圖。
[0042]應(yīng)該注意的是，附圖以詳細(xì)方式披露了本發(fā)明以實(shí)施本發(fā)明，并且所述附圖當(dāng)然可用于在合適的地方給出對(duì)本發(fā)明的更好限定。

【具體實(shí)施方式】
[0043]參考圖2，其為根據(jù)本發(fā)明用于航空器的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I沿軸線X-X軸向地延伸并包括內(nèi)殼體11，管道間殼體12和外殼體13，以在管道間殼體12和內(nèi)殼體11之間限定主管道VI，以及在管道間殼體12和外殼體13之間限定二級(jí)管道V2。換句話說，二級(jí)管道V2和主管道Vl是環(huán)形的并由管道間殼體12分開。
[0044]在該實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I包括低壓旋轉(zhuǎn)軸BP和高壓旋轉(zhuǎn)軸HP，低壓旋轉(zhuǎn)軸BP在上游端包括活動(dòng)風(fēng)扇2，該活動(dòng)風(fēng)扇2包括徑向葉片20，該徑向葉片20的自由端面對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼體13，以至少在二級(jí)管道V2內(nèi)壓縮入射氣流F。在圖2的實(shí)施例中，活動(dòng)風(fēng)扇2加速在二級(jí)管道V2和在主管道Vl內(nèi)的氣流。
[0045]在主管道Vl內(nèi)循環(huán)的氣流在進(jìn)入燃燒室之前通常由壓氣機(jī)級(jí)壓縮。燃燒能量由驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)級(jí)和上游移動(dòng)風(fēng)扇2級(jí)的渦輪機(jī)級(jí)回收。在二級(jí)管道V2內(nèi)循環(huán)的氣流因此包括提供渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的推力。在這個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I具有很高的旁通比，也就是說大于15。為了給具有高旁通比的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)提供所需推力，有利地可以減少活動(dòng)風(fēng)扇2的轉(zhuǎn)速到小于340m/s的速度，例如約250m/s到300m/s。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I包括被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇2上游的多個(gè)固定徑向葉片或定子葉片5，以在被二級(jí)管道中活動(dòng)風(fēng)扇2軸向地整流入射空氣F之前偏轉(zhuǎn)入射空氣F，如圖2所示。例如，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括至少二十個(gè)圓周分布的徑向定子葉片5。參考圖2，徑向定子葉片5在同一平面內(nèi)延伸，該平面在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的內(nèi)殼體11和外殼體13之間橫向于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的軸線，以完全地偏轉(zhuǎn)由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I接收的入射軸流F。
[0047]在這個(gè)實(shí)施例中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I在風(fēng)扇2上游包括被剛性地連接到內(nèi)殼體11以及其中安裝有多個(gè)徑向定子葉片5的固定軸向錐21。優(yōu)選地，在多個(gè)徑向定子葉片5和活動(dòng)風(fēng)扇2之間的軸向距離是徑向定子葉片的平均弦長(zhǎng)的0.1至10倍，以優(yōu)化該整流。有利地，這允許減少在徑向定子葉片5和活動(dòng)風(fēng)扇2之間的距離以形成更緊湊的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，由于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的緊密度，所述發(fā)動(dòng)機(jī)可集成一個(gè)具有減少尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)艙以代替外殼體13，也就是說風(fēng)扇殼體。
[0048]在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖3A所示，由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I接收的入射軸向氣流F首先由風(fēng)扇2的葉片20在R方向上旋轉(zhuǎn)壓縮，使得偏轉(zhuǎn)流Fa具有軸向和切向的分量。然后，偏轉(zhuǎn)流Fa由活動(dòng)風(fēng)扇2的下游的OGV類型的徑向定子葉片3軸向地整流，使得在二級(jí)管道V2內(nèi)循環(huán)的氣流F2被軸向地定向，如圖3A所示。
[0049]根據(jù)本發(fā)明，在風(fēng)扇2上游的徑向定子葉片5的存在允許入射氣流F在其由活動(dòng)風(fēng)扇2壓縮之前被偏轉(zhuǎn)。事實(shí)上，如圖3B所示，被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇2上游的多個(gè)徑向定子葉片5允許入射氣流F被偏轉(zhuǎn)，使得被偏轉(zhuǎn)的氣流Fb具有軸向和切向分量。然后，被偏轉(zhuǎn)的氣流Fb由活動(dòng)葉片20軸向地整流并壓縮，使得在二級(jí)管道V2內(nèi)循環(huán)的氣流F2被軸向地定向，如圖3B所示。有利地，從風(fēng)扇2輸出的氣流F2主要僅具有軸向分量。
[0050]在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)徑向定子葉片5都具有在徑向方向延伸的，細(xì)長(zhǎng)的，優(yōu)選地三維的形狀。每個(gè)徑向定子葉片5都在長(zhǎng)度上具有基本恒定的弦長(zhǎng)。優(yōu)選地，每個(gè)徑向定子葉片5都具有空氣動(dòng)力學(xué)主體，該主體具有前緣BA和尾緣BF，從而一方面偏轉(zhuǎn)由徑向定子葉片5接收的任何入射氣流F，以及另一方面以連續(xù)方式加速入射氣流以保持層流。優(yōu)選地，該外形允許入射氣流的加速超過葉片弦長(zhǎng)的至少75%。
[0051]徑向定子葉片5具有通過螺母和螺栓類型的連接設(shè)備被安裝在管道間殼體12內(nèi)的根部以及被安裝在外殼體13內(nèi)的頂端，但其他連接方式當(dāng)然也可以是合適的。
[0052]根據(jù)本發(fā)明，徑向定子葉片5具有可變節(jié)距，以允許對(duì)于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)操作狀態(tài)(起飛TO (圖4)，巡航C (圖3B)或制動(dòng)L (圖5))的入射氣流F的最佳偏轉(zhuǎn)?！翱勺児?jié)距”是指定子葉片5或定子葉片5的一部分繞著基本徑向軸線的定向。
[0053]優(yōu)選地，根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的工作狀態(tài)，節(jié)距角Θ由(被動(dòng)或主動(dòng))調(diào)整所限定。在這個(gè)實(shí)施例中，節(jié)距角Θ由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上機(jī)載的計(jì)算機(jī)確定，然后通信到致動(dòng)裝置，該致動(dòng)裝置在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的操作過程中修改葉片的節(jié)距。例如，該致動(dòng)裝置包括移動(dòng)節(jié)距輪的致動(dòng)器，徑向定子葉片5通過多個(gè)連桿連接到該節(jié)距輪。致動(dòng)設(shè)備當(dāng)然可以是各種不同的形式。
[0054]參考圖3B，根據(jù)風(fēng)扇20在巡航過程中的轉(zhuǎn)速確定了在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的巡航操作中的節(jié)距角，使得下游氣流F2在二級(jí)管道V2內(nèi)軸向地循環(huán)以提供最佳的推力。在這個(gè)實(shí)施例中，徑向定子葉片5的尾緣BF相對(duì)于徑向平面傾斜地被導(dǎo)向，如圖3B所示。以下，巡航節(jié)距角作參考節(jié)距角，并在圖4到6中用虛線示出。
[0055]參考圖4，在起飛過程中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I需要大量空氣。為此，在起飛過程中的節(jié)距角ΘΤ()適于促進(jìn)由徑向定子葉片5偏轉(zhuǎn)的氣流Fb的軸向循環(huán)。在這個(gè)實(shí)施例中，增加了徑向定子葉片5的尾緣BF，也就是說是其更接近軸向位置，以減少初始偏轉(zhuǎn)，如圖4所示。因此，入射氣流F由徑向定子葉片5更少地偏轉(zhuǎn)，并且這促進(jìn)了用于進(jìn)給二級(jí)管道V2的空氣的高流速。
[0056]參考圖5，當(dāng)航空器制動(dòng)時(shí)以及為了確保推力反轉(zhuǎn)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I需要很低量的空氣。為此，節(jié)距角Θ通于限制由徑向定子葉片5偏轉(zhuǎn)的氣流Fb的軸向循環(huán)。在這個(gè)實(shí)施例中，徑向定子葉片5的尾緣BF被圓周地導(dǎo)向，也就是說朝橫向于圖5所示渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線的平面，以限制(或停止)被提供給活動(dòng)風(fēng)扇2的空氣的量。具有這種節(jié)距角Θ J勺徑向定子葉片5進(jìn)一步允許形成平面的橫向表面，其在制動(dòng)過程中碰到入射氣流F。換句話說，徑向定子葉片5形成空氣制動(dòng)，這是非常有利的并避免了使用很重和很大的輔助設(shè)備(反推力裝置等)。
[0057]優(yōu)選地，當(dāng)定子葉片5設(shè)置有用于飛機(jī)制動(dòng)的節(jié)距時(shí)，入射氣流F總是可以在主管道Vl內(nèi)循環(huán)以允許渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I操作。例如，這種功能通過三維徑向定子葉片5實(shí)現(xiàn)，該徑向定子葉片配合用于節(jié)距角Θ ^以形成用于阻塞二級(jí)管道V2的平面，同時(shí)允許氣流在主管道Vl內(nèi)循環(huán)。
[0058]優(yōu)選地，每個(gè)徑向定子葉片5對(duì)于給定操作模式具有相同的節(jié)距角Θ。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，每個(gè)徑向定子葉片5不具有相同的節(jié)距角Θ。參考圖6，徑向定子葉片5的節(jié)距自適應(yīng)地產(chǎn)生，使得在二級(jí)管V2內(nèi)循環(huán)的氣流F2軸向地延伸，以限制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的喘振現(xiàn)象。優(yōu)選地，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I包括用于單獨(dú)調(diào)整徑向定子葉片5的節(jié)距的設(shè)備，以允許根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的結(jié)構(gòu)提供自適應(yīng)節(jié)距，例如，如果在活動(dòng)風(fēng)扇下游存在支柱6。
[0060]如圖6所示，當(dāng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括限制在風(fēng)扇2下游空氣的循環(huán)的元件時(shí)，調(diào)整了與這些元件基本縱向?qū)R的定子葉片5的節(jié)距角Θ。事實(shí)上，由于定子葉片5產(chǎn)生了入射氣流的切向偏轉(zhuǎn)，由自適應(yīng)節(jié)距影響的葉片取決于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)距角Θ。
[0061]例如，與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的支柱6基本縱向?qū)R的徑向定子葉片5具有節(jié)距角Θ ’，其不同于其他徑向定子葉片5的節(jié)距角Θ。事實(shí)上，減少節(jié)距角0’以允許更大量空氣在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I內(nèi)循環(huán)以彌補(bǔ)從支柱6的中斷。換句話說，盡管存在支柱6，在二級(jí)管道V2內(nèi)循環(huán)的軸向氣流F2在風(fēng)扇下游是同質(zhì)的。
[0062]仍優(yōu)選地，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I包括用于根據(jù)是否檢測(cè)到在二級(jí)管V2內(nèi)氣流的異質(zhì)性，調(diào)整徑向定子葉片節(jié)距的設(shè)備。因此，如果其上安裝有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的航空器的飛行員檢測(cè)到這種異質(zhì)性，他們可操作該調(diào)整設(shè)備以補(bǔ)償該異質(zhì)性。例如，如果上游流扭曲(側(cè)風(fēng)或者邊界層攝入)，由于該自適應(yīng)性，在風(fēng)扇下游的二級(jí)管道V2內(nèi)的氣流是同質(zhì)的。這種圓周自適應(yīng)節(jié)距有利地可以限制脫離或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I喘振的風(fēng)險(xiǎn)，并且這將改進(jìn)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和安全。
[0063]可單獨(dú)或以分組方式產(chǎn)生徑向定子葉片5的節(jié)距，例如具有相同節(jié)距的多個(gè)連續(xù)葉片。換句話說，定子葉片逐塊地設(shè)置有節(jié)距。
[0064]以上已經(jīng)描述了用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的徑向定子葉片5的可變節(jié)距設(shè)備。根據(jù)第一實(shí)施例，每個(gè)徑向定子葉片5具有繞徑向軸線旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)的整體(圖7A)。因此，根據(jù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的操作狀態(tài)，整個(gè)徑向定子葉片5繞其延伸軸被定向，以根據(jù)巡航節(jié)距角Θ P起飛節(jié)距角ΘΤ()或當(dāng)減慢時(shí)節(jié)距角Θ 具有節(jié)距角。
[0065]根據(jù)第二實(shí)施例，每個(gè)徑向定子葉片5’具有固定主體50’和活動(dòng)副翼51’，如圖7B和8所示。優(yōu)選地，副翼51’包括徑向葉片5’的尾緣BF并繞保持固定的葉片5’的主體50’上的軸線鉸接。在這個(gè)實(shí)施例中，活動(dòng)副翼51’具有在其長(zhǎng)度上增加的截面，如圖8所示。優(yōu)選地，截面從定子葉片5的根部5P’到其頂端5T’增加，如圖8所示，以允許二級(jí)管道V2在著陸過程中被阻塞在節(jié)距位置Θ L,同時(shí)允許主管道Vl進(jìn)給。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，參考圖9,活動(dòng)風(fēng)扇2’包括在管道間殼體12和外殼體13之間徑向延伸的活動(dòng)葉片20’，以壓縮專門在二級(jí)管道V2內(nèi)的氣流，主管道Vl不接收由活動(dòng)風(fēng)扇2’壓縮的氣流。因此，徑向定子葉片5被安裝在管道間殼體12和外殼體13之間，以在由活動(dòng)風(fēng)扇2’壓縮偏轉(zhuǎn)入射氣流F之前偏轉(zhuǎn)入射氣流F。徑向定子葉片5當(dāng)然可以是整體的或在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)I的該結(jié)構(gòu)中可包括活動(dòng)副翼。
【權(quán)利要求】
1.一種特別地用于航空器的旁通渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，其中氣流從上游到下游循環(huán)，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)軸向延伸并包括: 一內(nèi)殼體(11)、管道間殼體(12)和外殼體(13)，以在管道間殼體(12)和內(nèi)殼體(11)之間限定主管道(VI)，以及在管道間殼體(12)和外殼體(13)之間限定二級(jí)管道(V2)， 一旋轉(zhuǎn)軸(BP),所述旋轉(zhuǎn)軸在上游端包括活動(dòng)風(fēng)扇(2),所述活動(dòng)風(fēng)扇(2)包括徑向葉片(20)，該徑向葉片的自由端面對(duì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼體(13)，以至少在二級(jí)管道(V2)內(nèi)壓縮氣流， 所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的特征在于，它包括 一被安裝在活動(dòng)風(fēng)扇(2)上游的多個(gè)可變節(jié)距徑向定子葉片(5)，所述可變節(jié)距葉片被配置成偏轉(zhuǎn)入射軸向空氣(F)以及所述活動(dòng)風(fēng)扇被配置成軸向地向整流在所述二級(jí)管道(V2)內(nèi)偏轉(zhuǎn)的所述空氣，所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在所述活動(dòng)風(fēng)扇(2)下游的二級(jí)管道(V2)中不設(shè)置有定子葉片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述內(nèi)殼體(11)，所述管道間殼體(12)和所述外殼體(13)在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)內(nèi)彼此有一定徑向距離，以限定具有大于或等于15的旁通比(BPR)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述活動(dòng)風(fēng)扇(2)的葉片(20)的自由端的轉(zhuǎn)速小于340米/秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述多個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5)在橫向于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的軸線的同一平面內(nèi)延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，在所述多個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5)和活動(dòng)風(fēng)扇(2)之間的軸向距離是可變節(jié)距徑向葉片(5)平均弦長(zhǎng)的0.1至10倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，活動(dòng)風(fēng)扇(2)的葉片(20)在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)⑴的內(nèi)殼體(11)和外殼體(13)之間延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5)具有空氣動(dòng)力學(xué)外形，以根據(jù)層流加速入射氣流。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5)具有繞徑向軸線旋轉(zhuǎn)活動(dòng)的主體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到7任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5’)具有固定主體(50’)和活動(dòng)副翼(51’)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9任一所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，每個(gè)可變節(jié)距徑向葉片(5)被配置成確保在給定節(jié)距位置的空氣制動(dòng)功能。
【文檔編號(hào)】F02K3/06GK104520542SQ201380041380
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】讓-盧克·赫夫·勒康迪克斯 申請(qǐng)人:斯奈克瑪