本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機渦輪區(qū)段，且更具體地涉及燃氣渦輪發(fā)動機高壓渦輪和低壓渦輪及它們之間的渦輪中心框架和過渡導管。

背景技術(shù)：

至少一些已知的燃氣渦輪發(fā)動機按照向下游串流的關(guān)系包括前部風扇、核心發(fā)動機以及低壓渦輪(lpt)。核心發(fā)動機包括至少一個壓縮機、燃燒器以及高壓渦輪(hpt)。壓縮機和hpt通過軸而聯(lián)接，以限定高壓轉(zhuǎn)子組件。使進入核心發(fā)動機的空氣壓縮且與燃料混合而點燃，從而形成高能量氣流。高能量氣流被指引通過hpt，從而可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動hpt，使得軸可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動壓縮機。然后，將高能量氣流經(jīng)由過渡導管而向下游從hpt引導至lpt。

通常，hpt具有比lpt更小的半徑，并且因而過渡導管具有“s”形的橫截面，以促進它們之間的流動。通常，理想的是，在盡可能短的軸向距離內(nèi)，從半徑較小的高壓渦輪過渡至半徑較大的低壓渦輪。這樣的以較短的過渡導管實現(xiàn)的迅速過渡促進減輕整個渦輪組件的重量，并且，促進提高發(fā)動機的性能。然而，使用具有急劇變化的曲率的較短的過渡導管的方案可能導致過渡導管內(nèi)壁和外壁的邊界層處的流動分離。

發(fā)動機可以包括hpt與lpt之間的渦輪中心框架(tcf)。沿徑向延伸的tcf支柱被過渡導管的整流罩(fairings)環(huán)繞且覆蓋，并且，經(jīng)過過渡導管的整流罩。整流罩在過渡導管內(nèi)壁與外壁之間沿徑向延伸。

josephmachnaim等人的于2015年12月29日公告且名稱為“用于在渦輪發(fā)動機中使用的過渡導管及組裝方法”的美國專利9222437，公開了在飛機燃氣渦輪發(fā)動機中將高壓渦輪(hpt)與低壓渦輪(lpt)流體連接且聯(lián)接的過渡導管，并且通過引用而合并于本文中。該專利注意到，通常理想的是，以過渡導管從半徑較小的hpt迅速地過渡至半徑較大的lpt，從而引導流過過渡導管的流體。向較大半徑的過渡促進改進lpt性能和效率。然而，使用具有較短的軸向長度且?guī)в屑眲∽兓耐獗谛甭实倪^渡導管的方案可能導致流過過渡導管的流體的不需要的邊界層流動分離。此外，已知的過渡導管包括整流罩，以容納延伸穿過過渡導管的中心框架的支柱(struts)，其中，這些支柱用于支撐渦輪中心框架。

這些已知的支柱和整流罩擾亂流過過渡導管的流體的流動。因此，邊界層流動分離還可能出現(xiàn)于整流罩上或整流罩與外壁之間的分界面處，即，兩個邊界層相互作用的位置處。專利文獻中所描述并公開的過渡導管設(shè)計成促進減少從hpt引導至lpt的流體的流動分離。更具體地，過渡導管包括從導管入口至過渡導管中的預(yù)定的軸向位置的急劇變化的外壁斜率和從預(yù)定的軸向位置至導管排放部的降低的外壁斜率。在其中所公開的示例性的實施例中，預(yù)定的軸向位置是氣動支柱整流罩的最厚的部分(次于最厚的位置)。因此，其中所描述的過渡導管通過控制過渡導管的外壁與支柱整流罩之間的邊界層相互作用，從而促進改進lpt性能和效率。

整流罩及其與過渡導管內(nèi)壁和外壁的氣動(aerodynamic)相互作用可能導致過渡導管和渦輪中心框架之間的dp/p損失。因此，非常重要的是，使該dp/p損失最小化，并且，使過渡導管內(nèi)壁和外壁的邊界層處的流動分離最小化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管包括：多個整流罩，包括空心整流罩翼型，空心整流罩翼型在整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸；過渡導管流道，至少部分地沿徑向設(shè)置于徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間；以及用于使沿著內(nèi)壁的壓力梯度平滑的部件。用于使壓力梯度平滑的部件可以包括：整流罩翼型通道的收縮的導管流動區(qū)，在整流罩翼型的前緣與后緣之間延伸穿過過渡導管；和從整流罩翼型的前緣至整流罩弦的大約50%的整流罩翼型通道。

整流罩翼型的前緣可以在徑向外壁的高曲率區(qū)域的后部或下游，附接至徑向外壁或與徑向外壁相交。前緣可以向后掃掠(sweep)，或向后向下游傾斜。

沿著徑向外壁和徑向內(nèi)壁的前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點分別可以包括定位于內(nèi)交點的后部和下游的外交點。

前緣可以分別沿著徑向外壁和徑向內(nèi)壁從前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點沿軸向向后且沿徑向彎曲至徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間的整流罩翼型和過渡導管流道中。

過渡導管可以圍繞中心線軸線劃界線(circumscribed)，并且，包括第一徑向距離和第二徑向距離，第一徑向距離和第二徑向距離分別從中心線軸線沿徑向延伸至位于導管的上游端和下游端處的徑向外壁和徑向內(nèi)壁，其中，第二徑向距離大于第一徑向距離。過渡導管包括高度、長度、上游端處的第一面積以及下游端處的第二面積，并且，被定義為(第二面積/第一面積)的面積比大于大約1.35。

燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管及渦輪中心框架組件包括：渦輪中心框架，包括外環(huán)，外環(huán)圍繞中心轂定位，中心轂與支柱聯(lián)接在一起，支柱在外環(huán)與中心轂之間沿徑向延伸；過渡導管，包括多個整流罩，整流罩包括空心整流罩翼型，空心整流罩翼型在整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸；以及支柱，沿徑向經(jīng)過空心整流罩翼型。

圍繞中心線軸線劃界線的燃氣渦輪發(fā)動機按照向下游串流的關(guān)系包括風扇、低壓增壓器或壓縮機、高壓壓縮機、燃燒器、高壓渦輪以及低壓渦輪。部分地支撐高壓渦輪和低壓渦輪且將高壓渦輪和低壓渦輪聯(lián)接在一起的渦輪中心框架包括：外環(huán)，圍繞中心轂定位，中心轂與支柱聯(lián)接在一起，支柱在外環(huán)與中心轂之間沿徑向延伸；和過渡導管，將高壓渦輪和低壓渦輪流體連接，并且包括多個整流罩，整流罩包括空心整流罩翼型，空心整流罩翼型在整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸；以及支柱，其沿徑向經(jīng)過空心整流罩翼型。

具體而言，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案。

技術(shù)方案1．一種燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管(300)，包括：

多個整流罩(200)，包括空心整流罩翼型(201)，所述空心整流罩翼型(201)在所述整流罩(200)的徑向外壁(302)與徑向內(nèi)壁(304)之間沿徑向延伸，

過渡導管流道(306)，其至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁(302)與所述徑向內(nèi)壁(304)之間，

所述空心整流罩翼型(201)沿著整流罩弦(c)向后部或向下游延伸，以及

用于使沿著所述內(nèi)壁(304)的壓力梯度平滑的部件。

技術(shù)方案2．根據(jù)技術(shù)方案1所述的過渡導管(300)，進一步包括整流罩翼型通道(307)，其延伸穿過在所述整流罩翼型(201)的前緣(202)與后緣(206)之間的所述過渡導管(300)；和用于使壓力梯度平滑的所述部件，其包括從所述整流罩翼型(201)的所述前緣(202)至所述整流罩弦(c)的大約50%的所述整流罩翼型通道(307)的收縮的導管流動區(qū)(a)。

技術(shù)方案3．根據(jù)技術(shù)方案1所述的過渡導管(300)，進一步包括，所述整流罩翼型(201)的所述前緣(202)，在所述徑向外壁(302)的高曲率區(qū)域(303)的后部或下游，所述前緣(202)附接至所述徑向外壁(302)或與所述徑向外壁(302)相交。

技術(shù)方案4．根據(jù)技術(shù)方案3所述的過渡導管(300)，進一步包括：

所述前緣(202)向后掃掠或向下游向后傾斜，

分別沿著所述徑向外壁(302)和所述徑向內(nèi)壁(304)的所述前緣(202)的徑向外交點(340)和徑向內(nèi)交點(342)，并且，

所述外交點(340)定位于所述內(nèi)交點(342)的后部和下游。

技術(shù)方案5．根據(jù)技術(shù)方案3所述的過渡導管(300)，進一步包括，所述前緣(202)分別沿著所述徑向外壁(302)和所述徑向內(nèi)壁(304)從所述前緣(202)的徑向外交點(340)和徑向內(nèi)交點(342)沿軸向向后且沿徑向地彎曲至所述徑向外壁(302)與所述徑向內(nèi)壁(304)之間的所述整流罩翼型(201)和所述過渡導管流道(306)中，并且，所述外交點(340)定位于所述內(nèi)交點(342)的后部和下游。

技術(shù)方案6．根據(jù)技術(shù)方案3所述的過渡導管(300)，進一步包括：

所述導管(300)圍繞中心線軸線(8)劃界線；

第一徑向距離(312)從所述中心線軸線(8)沿徑向延伸至所述導管(300)的上游端(310)處的所述徑向外壁(302)；

第二徑向距離(322)從所述中心線軸線(8)沿徑向延伸至所述導管(300)的下游端(320)處的所述徑向外壁(302)；

所述第二徑向距離(322)大于所述第一徑向距離(312)；

所述過渡導管(300)包括高度(314)、長度(316)、所述上游端(310)處的第一面積(318)以及所述下游端(320)處的第二面積(328)；

面積比被定義為(所述第二面積(328)/所述第一面積(318))；并且，

所述面積比大于大約1.35。

技術(shù)方案7．根據(jù)技術(shù)方案6所述的過渡導管(300)，進一步包括：所述前緣(202)向后掃掠或向下游向后傾斜；并且分別沿著所述徑向外壁(302)和所述徑向內(nèi)壁(304)的所述前緣(202)的徑向外交點(340)和徑向內(nèi)交點(342)，并且，所述外交點(340)定位于所述內(nèi)交點(342)的后部和下游。

技術(shù)方案8．一種燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管(300)和渦輪中心框架(100)的組件，包括：

渦輪中心框架(100)，包括外環(huán)(104)，該外環(huán)(104)圍繞中心轂(102)定位，該中心轂(102)與支柱(106)聯(lián)接在一起，這些支柱(106)在該外環(huán)(104)與該中心轂(102)之間沿徑向延伸，

過渡導管(300)，包括多個整流罩(200)，所述整流罩(200)包括空心整流罩翼型(201)，這些空心整流罩翼型(201)在所述整流罩(200)的徑向外壁(302)與徑向內(nèi)壁(304)之間沿徑向延伸，

所述支柱(106)沿徑向經(jīng)過所述空心整流罩翼型(201)，

所述過渡導管(300)的過渡導管流道(306)，其至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁(302)與所述徑向內(nèi)壁(304)之間，

所述空心整流罩翼型(201)沿著整流罩弦(c)向后部或向下游延伸，以及

用于使沿著所述內(nèi)壁(304)的壓力梯度平滑的部件。

技術(shù)方案9．根據(jù)技術(shù)方案8所述的組件，進一步包括：整流罩翼型通道(307)延伸穿過在所述整流罩翼型(201)的前緣(202)與后緣(206)之間的所述過渡導管(300)；和用于使壓力梯度平滑的所述部件，包括從所述整流罩翼型(201)的所述前緣(202)至所述整流罩弦(c)的大約50%的所述整流罩翼型通道(307)的收縮的導管流動區(qū)(a)。

技術(shù)方案10．根據(jù)技術(shù)方案9所述的組件，進一步包括，所述整流罩翼型(201)的前緣(202)，在所述徑向外壁(302)的高曲率區(qū)域(303)的后部或下游，這些前緣(202)附接至所述徑向外壁(302)或與所述徑向外壁(302)相交。

技術(shù)方案11．根據(jù)技術(shù)方案10所述的組件，進一步包括，所述前緣(202)向后掃掠或向下游向后傾斜。

技術(shù)方案12．根據(jù)技術(shù)方案11所述的組件，進一步包括，分別沿著所述徑向外壁(302)和所述徑向內(nèi)壁(304)的所述前緣(202)的徑向外交點(340)和徑向內(nèi)交點(342)，并且，所述外交點(340)定位于所述內(nèi)交點(342)的后部和下游。

技術(shù)方案13．根據(jù)技術(shù)方案10所述的過渡導管(300)，進一步包括，所述前緣(202)分別沿著所述徑向外壁(302)和所述徑向內(nèi)壁(304)從所述前緣(202)的徑向外交點(340)和徑向內(nèi)交點(342)沿軸向向后且沿徑向彎曲至所述徑向外壁(302)與所述徑向內(nèi)壁(304)之間的所述整流罩翼型(201)和所述過渡導管流道(306)中。

技術(shù)方案14．一種燃氣渦輪發(fā)動機(10)，包括：

所述發(fā)動機(10)圍繞中心線軸線(8)劃界線，并且，按照向下游串流的關(guān)系包括風扇(12)、低壓增壓器或壓縮機(16)、高壓壓縮機(18)、燃燒器(20)、高壓渦輪(24)以及低壓渦輪(26)；

渦輪中心框架(100)，其部分地支撐所述高壓渦輪(24)和所述低壓渦輪(26)，并且，與所述高壓渦輪(24)和所述低壓渦輪(26)聯(lián)接在一起；

所述渦輪中心框架(100)包括外環(huán)(104)，該外環(huán)(104)圍繞中心轂(102)定位，該中心轂(102)與支柱(106)聯(lián)接在一起，這些支柱(106)在該外環(huán)(104)與該中心轂(102)之間沿徑向延伸，

過渡導管(300)，其將所述高壓渦輪(24)和所述低壓渦輪(26)流體連接，并且包括多個整流罩(200)，所述整流罩(200)包括空心整流罩翼型(201)，這些空心整流罩翼型(201)在所述整流罩(200)的徑向外壁(302)與徑向內(nèi)壁(304)之間沿徑向延伸；

所述支柱(106)沿徑向經(jīng)過所述空心整流罩翼型(201)；

所述過渡導管(300)的過渡導管流道(306)至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁(302)與所述徑向內(nèi)壁(304)之間；

所述空心整流罩翼型(201)沿著整流罩弦(c)向后部或向下游延伸；

整流罩翼型通道(307)，其延伸穿過在所述整流罩翼型(201)的前緣(202)與后緣(206)之間的所述過渡導管(300)；

用于使沿著所述內(nèi)壁(304)的壓力梯度平滑的部件，其包括從所述整流罩翼型(201)的所述前緣(202)至所述整流罩弦(c)的大約50%的所述整流罩翼型通道(307)的收縮的導管流動區(qū)(a)；并且，

所述整流罩翼型(201)的前緣(202)在所述徑向外壁(302)的高曲率區(qū)域(303)的后部或下游，附接至所述徑向外壁(302)或與所述徑向外壁(302)相交。

技術(shù)方案15．根據(jù)技術(shù)方案14所述的發(fā)動機(10)，進一步包括：

第一徑向距離(312)，其從所述中心線軸線(8)沿徑向延伸至所述導管(300)的上游端(310)處的所述徑向外壁(302)；

第二徑向距離(322)，其從所述中心線軸線(8)沿徑向延伸至所述導管(300)的下游端(320)處的所述徑向外壁(302)；

所述第二徑向距離(322)大于所述第一徑向距離(312)；

所述過渡導管(300)包括高度(314)、長度(316)、所述上游端(310)處的第一面積(318)以及所述下游端(320)處的第二面積(328)；

面積比被定義為(所述第二面積(328)/所述第一面積(318))；并且，

所述面積比大于大約1.35。

更具體而言，本發(fā)明提供了以下實施方案。

實施方案1．一種燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管，包括：

多個整流罩，包括空心整流罩翼型，這些空心整流罩翼型在所述整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸，

過渡導管流道，至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間，

所述空心整流罩翼型沿著整流罩弦向后或向下游延伸，以及

用于使沿著所述內(nèi)壁的壓力梯度平滑的部件。

實施方案2．根據(jù)實施方案1所述的過渡導管，進一步包括：整流罩翼型通道，其延伸穿過在所述整流罩翼型的前緣與后緣之間的所述過渡導管；和用于使壓力梯度平滑的所述部件，包括從所述整流罩翼型的所述前緣至所述整流罩弦的大約50%的所述整流罩翼型通道的收縮的導管流動區(qū)。

實施方案3．根據(jù)實施方案1所述的過渡導管，進一步包括，所述整流罩翼型的所述前緣，在所述徑向外壁的高曲率區(qū)域的后部或下游，所述前緣附接至所述徑向外壁或與所述徑向外壁相交。

實施方案4．根據(jù)實施方案3所述的過渡導管，進一步包括，所述前緣向后掃掠或向下游向后傾斜。

實施方案5．根據(jù)實施方案4所述的過渡導管，進一步包括，分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁的所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點，并且，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案6．根據(jù)實施方案3所述的過渡導管，進一步包括，所述前緣分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁從所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點沿軸向向后且沿徑向彎曲至所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間的所述整流罩翼型和所述過渡導管流道中。

實施方案7．根據(jù)實施方案6所述的過渡導管，進一步包括，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案8．根據(jù)實施方案3所述的過渡導管，進一步包括：

所述導管圍繞中心線軸線劃界線；

第一徑向距離，其從所述中心線軸線沿徑向延伸至所述導管的上游端處的所述徑向外壁；

第二徑向距離，其從所述中心線軸線沿徑向延伸至所述導管的下游端處的所述徑向外壁；

所述第二徑向距離大于所述第一徑向距離；

所述過渡導管包括高度、長度、所述上游端處的第一面積以及所述下游端處的第二面積；

面積比被定義為(所述第二面積/所述第一面積)；并且，

所述面積比大于大約1.35。

實施方案9．根據(jù)實施方案8所述的過渡導管，進一步包括，所述前緣向后掃掠或向下游向后傾斜。

實施方案10．根據(jù)實施方案8所述的過渡導管，進一步包括，分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁的所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點，并且，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案11．根據(jù)實施方案8所述的過渡導管，進一步包括，所述前緣分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁從所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點沿軸向向后且沿徑向彎曲至所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間的所述整流罩翼型和所述過渡導管流道中。

實施方案12．根據(jù)實施方案11所述的過渡導管，進一步包括，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案13．一種燃氣渦輪發(fā)動機過渡導管和渦輪中心框架的組件，包括：

渦輪中心框架，包括外環(huán)，該外環(huán)圍繞中心轂定位，該中心轂與支柱聯(lián)接在一起，這些支柱在該外環(huán)與該中心轂之間沿徑向延伸，

過渡導管，包括多個整流罩，這些整流罩包括空心整流罩翼型，這些空心整流罩翼型在所述整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸，

所述支柱沿徑向經(jīng)過所述空心整流罩翼型，

所述過渡導管的過渡導管流道至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間，

所述空心整流罩翼型沿著整流罩弦向后或向下游延伸，以及

用于使沿著所述內(nèi)壁的壓力梯度平滑的部件。

實施方案14．根據(jù)實施方案13所述的組件，進一步包括：整流罩翼型通道，其延伸穿過在所述整流罩翼型的前緣與后緣之間的所述過渡導管；和用于使壓力梯度平滑的所述部件，包括從所述整流罩翼型的所述前緣至所述整流罩弦的大約50%的所述整流罩翼型通道的收縮的導管流動區(qū)。

實施方案15．根據(jù)實施方案14所述的組件，進一步包括，所述整流罩翼型的前緣，在所述徑向外壁的高曲率區(qū)域的后部或下游，這些前緣附接至所述徑向外壁或與所述徑向外壁相交。

實施方案16．根據(jù)實施方案15所述的組件，進一步包括，所述前緣向后掃掠或向下游向后傾斜。

實施方案17．根據(jù)實施方案16所述的組件，進一步包括，分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁的所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點，并且，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

18．根據(jù)實施方案15所述的過渡導管，進一步包括，所述前緣分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁從所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點沿軸向向后且沿徑向彎曲至所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間的所述整流罩翼型和所述過渡導管流道中。

實施方案19．根據(jù)實施方案18所述的組件，進一步包括，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案20．一種燃氣渦輪發(fā)動機，包括：

所述發(fā)動機圍繞中心線軸線劃界線，并且，按照向下游串流的關(guān)系包括風扇、低壓增壓器或壓縮機、高壓壓縮機、燃燒器、高壓渦輪以及低壓渦輪；

渦輪中心框架，其部分地支撐所述高壓渦輪和所述低壓渦輪且與所述高壓渦輪和所述低壓渦輪聯(lián)接在一起；

所述渦輪中心框架包括外環(huán)，該外環(huán)圍繞中心轂定位，該中心轂與支柱聯(lián)接在一起，這些支柱在該外環(huán)與該中心轂之間沿徑向延伸；

過渡導管，其將所述高壓渦輪和所述低壓渦輪流體連接，并且包括多個整流罩，這些整流罩包括空心整流罩翼型，這些空心整流罩翼型在所述整流罩的徑向外壁與徑向內(nèi)壁之間沿徑向延伸；

所述支柱沿徑向經(jīng)過所述空心整流罩翼型；

所述過渡導管的過渡導管流道至少部分地沿徑向設(shè)置于所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間；

所述空心整流罩翼型沿著整流罩弦向后或向下游延伸；

整流罩翼型通道延伸穿過在所述整流罩翼型的前緣與后緣之間的所述過渡導管；

用于使沿著所述內(nèi)壁的壓力梯度平滑的部件包括從所述整流罩翼型的所述前緣至所述整流罩弦的大約50%的所述整流罩翼型通道的收縮的導管流動區(qū)；和

所述整流罩翼型的前緣在所述徑向外壁的高曲率區(qū)域的后部或下游，附接至所述徑向外壁或與所述徑向外壁相交。

實施方案21．根據(jù)實施方案20所述的發(fā)動機，進一步包括：

第一徑向距離，其從所述中心線軸線沿徑向延伸至所述導管的上游端處的所述徑向外壁；

第二徑向距離，其從所述中心線軸線沿徑向延伸至所述導管的下游端處的所述徑向外壁；

所述第二徑向距離大于所述第一徑向距離；

所述過渡導管包括高度、長度、所述上游端處的第一面積以及所述下游端處的第二面積；

面積比被定義為(所述第二面積/所述第一面積)；并且，

所述面積比大于大約1.35。

實施方案22．根據(jù)實施方案20所述的發(fā)動機，進一步包括，所述前緣向后掃掠或向下游向后傾斜。

實施方案23．根據(jù)實施方案20所述的發(fā)動機，進一步包括，分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁的所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點，并且，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

實施方案24．根據(jù)實施方案20所述的發(fā)動機，進一步包括，所述前緣分別沿著所述徑向外壁和所述徑向內(nèi)壁從所述前緣的徑向外交點和徑向內(nèi)交點沿軸向向后且沿徑向彎曲至所述徑向外壁與所述徑向內(nèi)壁之間的所述整流罩翼型和所述過渡導管流道中。

實施方案25．根據(jù)實施方案24所述的發(fā)動機，進一步包括，所述外交點定位于所述內(nèi)交點的后部和下游。

附圖說明

根據(jù)優(yōu)選的示例性的實施例，在下文的詳述連同附圖一起更具體地描述本發(fā)明，其中：

圖1是示例性的飛機渦扇燃氣渦輪發(fā)動機的橫截面圖示意圖示，該發(fā)動機包括高壓渦輪與低壓渦輪之間的低壓力損失的過渡導管和渦輪中心框架。

圖2是可以在圖1中所圖示的渦輪發(fā)動機中使用的示例性的渦輪中心框架的透視圖圖示。

圖3是可以與圖2中所圖示的渦輪中心框架一起使用的具有向后掃掠的前緣的示例性的整流罩的透視圖圖示。

圖4是可以在圖1中所圖示的渦輪發(fā)動機中使用的示例性的渦輪中心框架和過渡導管的橫截面圖圖示。

圖5是具有圖3中所圖示的整流罩的過渡導管的示意橫截面圖圖示。

圖6是可以與圖2中所示出的渦輪中心框架一起使用的備選的向后掃掠的前緣的橫截面圖圖示。

圖7是穿過圖3中的7-7的整流罩的整流罩翼型的橫截面圖示意圖示。

圖8是穿過圖5中的8-8的不具有整流罩翼型的過渡導管的一部分中的第一流動區(qū)的橫截面圖示意圖示。

圖9是穿過圖5中的9-9的具有整流罩翼型的過渡導管的一部分中的第二流動區(qū)的橫截面圖示意圖示。

圖10是沿著圖5中所圖示的過渡導管的內(nèi)壁的示例性的壓力梯度的圖表圖示。

零部件清單

8.中心線軸線

10.燃氣渦輪發(fā)動機

12.風扇

14.環(huán)境空氣

16.低壓或增壓壓縮機

18.高壓壓縮機

20.燃燒器

22.燃氣

24.高壓渦輪

26.低壓渦輪

28.第一或高壓軸

30.第二或低壓軸

100.渦輪中心框架

102.中心轂

104.外環(huán)

106.支柱

200.整流罩

201.空心整流罩翼型

202.前緣

206.后緣

208.外護罩

210.內(nèi)護罩

222.向下游傾斜的前緣

230.切向渦流分量

232.沖角

280.流體流

300.過渡導管

302.外壁

303.高曲率區(qū)域

304.內(nèi)壁

306.過渡導管流道

308.軸向位置

310.上游端

312.第一徑向距離

314.高度

316.長度

318.第一面積

320.下游端

322.第二徑向距離

328.第二面積

332.半徑差

340.外交點

342.內(nèi)交點。

具體實施方式

在圖1中示意地圖示了一示例性的燃氣渦輪發(fā)動機10，燃氣渦輪發(fā)動機10圍繞發(fā)動機10的中心線軸線8劃界線，并且，按照向下游串流的關(guān)系包括：風扇12，接收環(huán)境空氣14；低壓增壓器或壓縮機16；高壓壓縮機(hpc)18；燃燒器20，使燃料與通過hpc18而增壓的空氣14混合，以便生成燃氣22，燃氣22向下游流過高壓渦輪(hpt)24；以及低壓渦輪(lpt)26，燃氣22自lpt26從發(fā)動機10排放。第一或高壓軸28將hpt24與hpc18聯(lián)結(jié)，并且，第二或低壓軸30將lpt26與風扇12和低壓壓縮機16兩者都聯(lián)結(jié)?；旧檄h(huán)形的過渡導管300將高壓渦輪24與低壓渦輪26流體連接。過渡導管300為擴散性的，使高壓渦輪24與低壓渦輪26之間的流體流280擴散。

在圖2-4中圖示了一示例性的渦輪中心框架100和過渡導管300。過渡導管300包括可以與渦輪中心框架100一起使用的示例性的整流罩200。渦輪中心框架100部分地支撐高壓渦輪24，并且，將高壓渦輪24與低壓渦輪26機械地在結(jié)構(gòu)上聯(lián)接。渦輪中心框架100包括中心轂102和外環(huán)104，外環(huán)104圍繞中心轂102定位，中心轂102與支柱106聯(lián)接在一起，支柱106在中心轂102與外環(huán)104之間沿徑向延伸。整流罩200用于保護渦輪中心框架100免受過渡導管300內(nèi)的熱氣路徑環(huán)境損害。各支柱106沿徑向經(jīng)過整流罩200的空心整流罩翼型201且受其保護。整流罩翼型201包括前緣202、后緣206以及限定于它們之間的弦c。在示例性的實施例中，如在圖7中進一步圖示的，整流罩翼型201具有氣動截面形狀，并且，在整流罩200的徑向外壁302與徑向內(nèi)壁304之間沿徑向延伸。徑向外護罩208和徑向內(nèi)護罩210限定過渡導管300和過渡導管300中的過渡導管流道306，過渡導管流道306包括流體流280。多個整流罩200的組件圍繞渦輪中心框架100的中心轂102布置?；旧檄h(huán)形的過渡導管300由圍繞中心線軸線8的外護罩208和內(nèi)護罩210形成(在圖1中圖示)。

在圖5中圖示了過渡導管300的示意橫截面圖，過渡導管300至少部分地由徑向外護罩208和徑向內(nèi)護罩210形成。過渡導管流道306部分地限定于徑向外壁302與徑向內(nèi)壁304之間。徑向外壁302和徑向內(nèi)壁304從過渡導管300的上游端310延伸至過渡導管300的下游端320而成型，從而促進聯(lián)接與lpt流體連通的hpt(在圖1中示出)。過渡導管流道306包括整流罩翼型通道307，整流罩翼型通道307延伸穿過過渡導管流道306，過渡導管流道306位于整流罩翼型201的前緣202與后緣206之間。

更具體地，對徑向外壁302的曲率和斜率進行控制，從而促進減少過渡導管300內(nèi)的流動分離。例如，在示例性的實施例中，徑向外壁302包括從上游端310至預(yù)定的軸向位置308的急劇變化的外壁斜率和從預(yù)定的軸向位置308至過渡導管300的下游端320的降低的斜率。如本文中所使用的，術(shù)語“斜率”是指在任何給定的點處，徑向外壁302和徑向內(nèi)壁304相對于中心線軸線8的角。

因此，在過渡導管300的示例性的實施例中，上游端310處的徑向外壁302定位于自中心線軸線8起的第一徑向距離312處，并且，下游端320處的徑向外壁302定位于自中心線軸線8起的第二徑向距離322處。第二徑向距離322大于第一徑向距離312，并且，第一徑向距離312和第二徑向距離322將半徑差(ar)332限定于它們之間。此外，在該示例性的實施例中，過渡導管300包括高度314、長度316、上游端310處的第一面積318以及下游端320處的第二面積328。因而，當過渡導管300具有大于大約2.0的半徑比(ar332/高度314)、大約2.75與4.50之間的長度316/高度314的比以及大于大約1.35的面積比(第二面積328/第一面積318)時，提供受控制的徑向外壁302的擴散。

徑向內(nèi)壁304可以成形為用以降低由于退出高壓渦輪24的低動量流或區(qū)域所引起的流動畸變而導致的損失。來自高壓渦輪24的低動量流主要地沿著過渡導管300的內(nèi)壁304出現(xiàn)。通常，已知，越少擾亂低動量流，就越少造成額外損失。在過渡導管300中，流動被擾亂的主要的方式是借助于靜壓梯度。沿下游方向通過過渡導管300而降低壓力這一狀況使低動量流加速，并且，增大壓力這一狀況使低動量流減速。內(nèi)壁304成形為，使壓力梯度平滑，以便不使流體減速，而是重新加速。這減少在減速與重新加速之間的流動的跳動，這導致?lián)p失保持得低。當壓力梯度平滑時，不使流體減速/重新加速，并且，周圍的流動跳動的這一減少將損失保持得低。

在圖10中用圖表圖示一個示例性的用于使沿著內(nèi)壁304的壓力梯度平滑而降低這些損失的部件。示例性的部件包括從整流罩翼型201的前緣202至整流罩弦c的大約50%的整流罩翼型通道307的收縮的導管流動區(qū)a。注意到，整流罩翼型通道307延伸穿過整流罩翼型201的前緣202與后緣206之間的過渡導管300和過渡導管流道306?？梢酝ㄟ^增大在圖5中以虛線的格式指示的預(yù)定的或標稱的過渡導管設(shè)計344的內(nèi)壁304的半徑r而實現(xiàn)收縮。

導管面積a在圖8中圖示為分別在第一外半徑ro1和第一內(nèi)半徑ri1處圍繞中心線軸線8劃界線的外護罩208與內(nèi)護罩210之間的環(huán)形第一面積a1。導管面積a在圖9中圖示為分別在第二外半徑ro2和第二內(nèi)半徑ri2處圍繞中心線軸線8劃界線的外護罩208與內(nèi)護罩210之間和整流罩翼型201之間的劃成扇區(qū)的環(huán)形第二面積a2。第二面積a2是面積扇區(qū)as的和。各面積扇區(qū)as在外護罩208與內(nèi)護罩210之間和各對整流罩翼型201之間延伸。第二面積a2可以通過整流罩翼型通道307的大約最前面的30%而首先降低，且然后增大，在該部分中，整流罩翼型通道307具有比整流罩翼型通道307的入口處更低的面積，并且，流體流280通過該部分而加速。通過從整流罩翼型201的前緣202起，經(jīng)過整流罩弦c的大約50%的整流罩翼型通道307而維持內(nèi)護罩210的恒定的曲率。這由圖5和圖6中的曲率半徑rc進一步指示。在整流罩弦c或整流罩翼型通道307的長度的大約30%至50%之間，導管面積a如圖10中所圖示地擴大。

在圖5中圖示了過渡導管300中的整流罩翼型201的示意橫截面圖。前緣202向后掃掠。圖5中所圖示的示例性的前緣202分別沿著徑向外壁302和徑向內(nèi)壁304從前緣202的徑向外交點340和徑向內(nèi)交點342在徑向外壁302與徑向內(nèi)壁304之間沿軸向向后且沿徑向彎曲至整流罩翼型201和過渡導管流道306中。前緣202的示例性的向后掃掠的彎曲形狀可以為橢圓形或拋物線形或圓形。

掃掠相對于可越過整流罩翼型201而流過過渡導管流道306的流體的傳入流表面而限定。氣動掃掠是由比如整流罩翼型201的前緣202之類的翼型表面相對于過渡導管流道306的沿流動方向的傾斜表示的常規(guī)參數(shù)。正掃掠角指示沿向下游或向后的方向傾斜的前緣202。

在圖6中圖示了過渡導管300中的整流罩翼型201的另一示例性的向后掃掠且向后或向下游傾斜的前緣222的示意橫截面圖圖示。向下游傾斜的前緣222向下游或向后掃掠。圖6中所圖示的示例性的向下游傾斜的前緣222沿著徑向內(nèi)壁304從向下游傾斜的前緣222的徑向內(nèi)交點342從內(nèi)壁304沿軸向向后或向下游且沿徑向掃掠或傾斜至整流罩翼型201和過渡導管流道306中。

在徑向外壁302的高曲率區(qū)域303的后部或下游，圖5中所圖示的整流罩翼型201的前緣202附接至徑向外壁302，或與徑向外壁302相交。在徑向外壁302的高曲率區(qū)域303的后部或下游，圖6中所圖示的整流罩翼型201的向后掃掠且向后或向下游傾斜的前緣222附接至徑向外壁302，或與徑向外壁302相交。這降低與來自hpt的葉片尖端漩渦相互作用的損失和沖角損失。

掃掠前緣將外壁與前緣的相交區(qū)域放置于較低速度的區(qū)域中。退出過渡導管的上游的高壓渦輪的流并非完全地為軸向的，如圖7中所圖示的，該流具有生成整流罩翼型201的前緣202上的沖角232的一些切向渦流分量230。外壁的彎曲部導致，當主流在彎曲部的周圍移動時，主流加速，然后減速。外壁彎曲部與前緣沖角的結(jié)合導致額外的流動應(yīng)力和損失。通過使用掃掠而在彎曲區(qū)域的后部移動整流罩前緣，由此將兩個流動區(qū)域斷開，從而降低流場應(yīng)力和損失。在外壁附近的葉片組中，以低效率在hpt中生成渦流，其中存在允許葉片旋轉(zhuǎn)的間隙，并且渦流越過頂部而泄漏。

掃掠le后部的過程還將靜壓梯度重新對準。le的增厚局部地增大靜壓，并且，退出hpt的任何低動量流受此影響。通常，將前緣定位于內(nèi)壁附近的結(jié)構(gòu)導致直接地與由在外壁彎曲部周圍移動的流引起的低靜壓一致的壓力的增大。該壓力梯度與退出hpt的流正交，并且對低動量流體流產(chǎn)生最大影響，因而增大導管中的損失。通過掃掠前緣后部，從而將靜壓梯度斷開，外壁彎曲部降低對低動量流體的影響，因為現(xiàn)在流相對于該流構(gòu)成一個角度。

雖然在本文中描述了被認為是本發(fā)明的優(yōu)選的且示例性的實施例的示例，但是，根據(jù)本文中的教導，本發(fā)明的其他變型應(yīng)當對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，因此，由于所有的這樣的變型都屬于本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)，因而期望在所附權(quán)利要求中保護所有的這樣的變型。

因此，期望通過美國專利特許證來保護的是如在所附的權(quán)利要求中限定并區(qū)分的本發(fā)明。