發(fā)動機(jī)構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(10)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)包括膜冷卻的基底(82)，該基底(82)具有面對熱燃燒氣體的熱表面(84)和面對冷卻流體流的冷卻表面(86)。該基底(82)包括一個或更多個膜孔(90、130、160)，膜孔具有限定計(jì)量直徑的計(jì)量區(qū)段(98、138、168)和限定罩蓋長度的擴(kuò)散區(qū)段(100、140、170)。
【專利說明】發(fā)動機(jī)構(gòu)件
【背景技術(shù)】
[0001] 滿輪發(fā)動機(jī)，且特別是燃?xì)饣蛉紵凉M輪發(fā)動機(jī)，是從穿過發(fā)動機(jī)流至多個滿輪葉 片上的燃燒氣體獲取能量的旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)。燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)用于陸地和航海移動和發(fā)電，但 最常用于航空應(yīng)用，諸如飛行器，包括直升機(jī)。在飛行器中，燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)用于飛行器的 推進(jìn)。在陸地應(yīng)用中，滿輪發(fā)動機(jī)通常用于發(fā)電。
[0002] 用于飛行器的燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下操作，W使發(fā)動機(jī)效率最大化，所 W可能需要某些發(fā)動機(jī)構(gòu)件如高壓滿輪和低壓滿輪的冷卻。一些發(fā)動機(jī)構(gòu)件包括膜孔，膜 孔在發(fā)動機(jī)構(gòu)件的熱表面上提供冷卻流體的薄層或膜，W相對于熱燃燒氣體保護(hù)發(fā)動機(jī)構(gòu) 件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例寬泛地設(shè)及膜冷卻發(fā)動機(jī)構(gòu)件，具體而言是在燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)中 的。
[0004] 一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)生 成熱燃燒氣流，具有:基底，其具有面對熱燃燒氣流的熱表面，W及面對冷卻流體流的冷卻 表面，熱燃燒氣體大體上相對于熱表面限定上游方向和下游方向；和膜孔，其延伸穿過基底 且限定中屯、線。膜孔包括限定計(jì)量直徑D的計(jì)量區(qū)段和具有下游邊界表面和上游邊界表面 的擴(kuò)散區(qū)段，其中，擴(kuò)散區(qū)段作為計(jì)量區(qū)段的下游端與熱表面之間沿上游邊界表面的距離 限定罩蓋長度化OOded length)L，且其中，1《L/D《6。
[0005] 另一方面，本發(fā)明設(shè)及一種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī) 生成熱燃燒氣流，具有:基底，其具有面對熱燃燒氣流的熱表面，W及面對冷卻流體流的冷 卻表面，熱燃燒氣流大體上相對于熱表面限定上游方向和下游方向；和膜孔，其延伸穿過基 底且限定中屯、線。膜孔包括具有設(shè)在冷卻表面上的入口限定計(jì)量直徑D的計(jì)量區(qū)段，W及具 有下游邊界表面、上游邊界表面、和設(shè)在熱表面上的出口的擴(kuò)散區(qū)段，其中，擴(kuò)散區(qū)段作為 計(jì)量區(qū)段的下游端與設(shè)在熱表面上的出口之間沿上游邊界表面的距離限定罩蓋長度L，且 其中，罩蓋長度L與計(jì)量直徑D之比近似等于膜孔的吹送比(blowing ratio)。
[0006] -種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，所述燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)生成熱燃燒氣流， 包括： 基底，其具有面對所述熱燃燒氣流的熱表面和面對冷卻流體流的冷卻表面，所述熱燃 燒氣流大體上相對于所述熱表面限定上游方向和下游方向；和 膜孔，其延伸穿過所述基底且限定中屯、線，且包括： 計(jì)量區(qū)段，其限定計(jì)量直徑D;和 擴(kuò)散區(qū)段，其具有下游邊界表面和上游邊界表面； 其中，所述擴(kuò)散區(qū)段作為在所述計(jì)量區(qū)段的下游端與所述熱表面之間沿所述上游邊界 表面的距離限定罩蓋長度L且 其中，1《L/D《6。
[0007] 優(yōu)選地，2《L/D《4。
[0008] 優(yōu)選地，所述擴(kuò)散區(qū)段在所述熱表面處限定所述膜孔的出口。
[0009] 優(yōu)選地，所述計(jì)量區(qū)段在所述冷卻表面處限定所述膜孔的入口。
[0010] 優(yōu)選地，所述下游邊界表面在所述出口的下游邊緣處與所述熱表面相交，且所述 上游邊界表面在所述出口的上游邊緣處與所述熱表面相交，且所述罩蓋長度L為在所述計(jì) 量區(qū)段的下游端與所述上游邊緣之間沿所述上游邊界表面的距離。
[0011] 優(yōu)選地，所述上游邊界表面基本上平行于所述中屯、線。
[0012] 優(yōu)選地，所述下游邊界表面遠(yuǎn)離所述中屯、線而發(fā)散。
[0013] 優(yōu)選地，所述上游邊界表面遠(yuǎn)離所述中屯、線而發(fā)散。
[0014] 優(yōu)選地，所述上游邊界表面相對于所述中屯、線基本上為平面的。
[0015] 優(yōu)選地，所述上游邊界表面沿所述中屯、線在軸向方向上基本上為直線的。
[0016] 優(yōu)選地，所述計(jì)量直徑的往所述計(jì)量區(qū)段基本上為恒定的。
[0017] 優(yōu)選地，所述計(jì)量區(qū)段基本上為圓柱形的。
[0018] 優(yōu)選地，所述中屯、線向下游方向傾斜，使得所述中屯、線不正交于所述冷卻表面和 所述熱表面。
[0019] 優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)構(gòu)件還包括限定上涂層表面的所述熱表面上的涂層，其中，所述罩 蓋長度L為在所述計(jì)量區(qū)段的下游端與所述上涂層表面之間的距離。
[0020] 優(yōu)選地，所述發(fā)動機(jī)構(gòu)件包括葉片、導(dǎo)葉、圍帶、燃燒器偏轉(zhuǎn)器、或燃燒器襯套中的 一者。
[0021] 優(yōu)選地，所述基底包括限定內(nèi)部的所述發(fā)動機(jī)構(gòu)件的外部壁，所述冷卻流體流被 供應(yīng)到該內(nèi)部。
[0022] 優(yōu)選地，L/D近似等于所述膜孔的吹送比。
[0023] -種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，所述燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)生成熱燃燒氣流， 包括： 基底，其具有面對所述熱燃燒氣流的熱表面和面對冷卻流體流的冷卻表面，所述熱燃 燒氣流大體上相對于所述熱表面限定上游方向和下游方向；和 膜孔，其延伸穿過所述基底且限定中屯、線，且包括： 計(jì)量區(qū)段，其具有設(shè)在所述冷卻表面上的入口，限定計(jì)量直徑D;和 擴(kuò)散區(qū)段，其具有下游邊界表面、上游邊界表面、和設(shè)在所述熱表面上的出口； 其中，所述擴(kuò)散區(qū)段作為在所述計(jì)量區(qū)段的下游端與設(shè)在所述熱表面上的出口之間沿 所述上游邊界表面的距離限定罩蓋長度L且 其中，所述罩蓋長度L與所述計(jì)量直徑D之比近似等于所述膜孔的吹送比。
[0024] 優(yōu)選地，1《L/D《6。
[00巧]優(yōu)選地，2《L/D《4。
[0026]技術(shù)方案1: 一種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,所述燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)生成 熱燃燒氣流，包括： 基底82，其具有面對所述熱燃燒氣流的熱表面84和面對冷卻流體流的冷卻表面86，所 述熱燃燒氣流大體上相對于所述熱表面84限定上游方向和下游方向；和 膜孔90、130、160，其延伸穿過所述基底82且限定中屯、線102、142、172，且包括： 178； 計(jì)量區(qū)段98、138、168，其限定計(jì)量直徑D;和 擴(kuò)散區(qū)段100、140、170,其具有下游邊界表面110、150、180和上游邊界表面108、148、 其中，所述擴(kuò)散區(qū)段100、140、170作為在所述計(jì)量區(qū)段98、138、168的下游端106、146、 176與所述熱表面84之間沿所述上游邊界表面108、148、178的距離限定罩蓋長度レ且 其中，1《L/D《6。
[0027]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，2《L/D《4。
[00%]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述擴(kuò)散區(qū)段100、140、 170在所述熱表面84處限定所述膜孔90、130、160的出口 94、134、164。
[0029] 技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述計(jì)量區(qū)段98、168在所 述冷卻表面86處限定所述膜孔90、160的入口 92、162。
[0030] 技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案3所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80，其中，所述下游邊界表面110、 150、180在所述出口 94、134、164的下游邊緣118、158、188處與所述熱表面84相交，且所述上 游邊界表面108、148、178在所述出口 94、134、164的上游邊緣116、156、186處與所述熱表面 84相交，且所述罩蓋長度L為在所述計(jì)量區(qū)段98、138、168的下游端106、146、176與所述上游 邊緣116、156、186之間沿所述上游邊界表面108、148、178的距離。
[0031] 技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述上游邊界表面108基 本上平行于所述中屯、線108或者遠(yuǎn)離所述中屯、線142、172而發(fā)散。
[0032] 技術(shù)方案7 :根據(jù)技術(shù)方案6所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80，其中，所述下游邊界表面110、 180遠(yuǎn)離所述中屯、線102、172而發(fā)散。
[0033] 技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述上游邊界表面108相 對于所述中屯、線102基本上為平面的，并且/或者其中，所述上游邊界表面10的往所述中屯、線 102在軸向方向上基本上為直線的。
[0034] 技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述計(jì)量直徑的往所述計(jì) 量區(qū)段98、138、168基本上為恒定的。
[0035] 技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述中屯、線102、142、172 向下游方向傾斜，使得所述中屯、線1〇2、142、172不正交于所述冷卻表面86和所述熱表面84。
[0036] 技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,且還包括限定上涂層表面128 的所述熱表面84上的涂層126,其中，所述罩蓋長度L為在所述計(jì)量區(qū)段98的下游端106與所 述上涂層表面128之間的距離。
[0037] 技術(shù)方案12:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述發(fā)動機(jī)構(gòu)件80包括 葉片68、70、導(dǎo)葉72、74、圍帶78、燃燒器偏轉(zhuǎn)器76、或燃燒器襯套77中的一者。
[0038] 技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，所述基底82包括限定內(nèi) 部88的所述發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的外部壁，所述冷卻流體流被供應(yīng)到該內(nèi)部88。
[0039] 技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,其中，L/D近似等于所述膜孔 90、130、160的吹送比。
[0040] 技術(shù)方案15:-種用于燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80,所述燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)生 成熱燃燒氣流，包括： 基底82，其具有面對所述熱燃燒氣流的熱表面84和面對冷卻流體流的冷卻表面86，所 述熱燃燒氣流大體上相對于所述熱表面84限定上游方向和下游方向；和 膜孔90、160，其延伸穿過所述基底82且限定中屯、線102、172，且包括： 計(jì)量區(qū)段98、168，其具有設(shè)在所述冷卻表面86上的入口 92、162，限定計(jì)量直徑D;和 擴(kuò)散區(qū)段100、170,其具有下游邊界表面110、180、上游邊界表面108、178、和設(shè)在所述 熱表面84上的出口 94、164; 其中，所述擴(kuò)散區(qū)段100、170作為在所述計(jì)量區(qū)段98、168的下游端106、176與設(shè)在所述 熱表面84上的出口 94、164之間沿所述上游邊界表面108、178的距離限定罩蓋長度L且 其中，所述罩蓋長度L與所述計(jì)量直徑D之比近似等于所述膜孔90、160的吹送比。
【附圖說明】
[0041 ] 在附圖中： 圖1為用于飛行器的燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的示意截面圖。
[0042] 圖2為圖1中的發(fā)動機(jī)的燃燒器和高壓滿輪的側(cè)截面圖。
[0043] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的穿過圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件的膜孔的示 意截面圖。
[0044] 圖4為圖3中的發(fā)動機(jī)構(gòu)件的熱表面的平面圖。
[0045] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的穿過圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件的膜孔的示 意截面圖。
[0046] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的第=實(shí)施例的穿過具有膜孔的圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件 的示意截面圖。
[0047] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的穿過具有膜孔的圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件 的示意截面圖。
[004引部件列表 10燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī) 12中屯、線 14前部 16后部 18風(fēng)扇區(qū)段 20風(fēng)扇 22壓縮機(jī)區(qū)段 24 LPC 26 HPC 28燃燒區(qū)段 30燃燒器 32滿輪區(qū)段 ：34 HPT 36 LPT 38排氣區(qū)段 40風(fēng)扇殼 42風(fēng)扇葉片 44核屯、 46核屯、殼 48 HP轉(zhuǎn)軸 50 LP轉(zhuǎn)軸 52 LPC級 54 HPC級 56 LPC葉片 58 HPC葉片 60 LPC導(dǎo)葉（LPC vane) 62 HPC導(dǎo)葉 64 HPT級 66 LPT級 68 HPT葉片 70 LPT葉片 72 HPT導(dǎo)葉 74 LPT導(dǎo)葉 76偏轉(zhuǎn)器 77燃燒器襯套 78 圍帶組件（S虹Oiid assembly) 80發(fā)動機(jī)構(gòu)件 82基底/壁 84熱表面 86冷卻表面 88內(nèi)腔 90膜孔 92人日 94出日 96通路 98計(jì)量區(qū)段 100擴(kuò)散區(qū)段 102中屯、線 104計(jì)量入口 106過渡件 108上游邊界表面 110下游邊界表面 112上游方向 114下游方向 116上游邊緣 118下游邊緣 120側(cè)表面 122側(cè)表面 124中點(diǎn) 126涂層 128涂層的上表面 130膜孔 132入日 134出日 136通路 138計(jì)量區(qū)段 140擴(kuò)散區(qū)段 142中屯、線 144計(jì)量入口 146過渡件 148上游邊界表面 150下游邊界表面 152上游方向 154下游方向 156上游邊緣 158下游邊緣 160膜孔 162入日 164出日 166通路 168計(jì)量區(qū)段 170擴(kuò)散區(qū)段 172中屯、線 174計(jì)量入口 176過渡件 178上游邊界表面 180下游邊界表面 182上游方向 184下游方向 186上游邊緣 188下游邊緣 H熱燃燒氣流 C冷卻流體流 L罩蓋長度。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 本發(fā)明的所述實(shí)施例設(shè)及膜冷卻的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，具體而言是在燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)中 的。為了例示，將參照飛行器燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)來描述本發(fā)明的方面。然而，將理解的是，本發(fā) 明不由此受限，且可在非飛行器應(yīng)用中得到通用應(yīng)用，諸如其他移動應(yīng)用和非移動的工業(yè)、 商業(yè)和住宅應(yīng)用。
[0050] 圖1為用于飛行器的燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)10的示意截面圖。發(fā)動機(jī)10具有從前部14延 伸到后部16的大體上縱向地延伸的軸線或中屯、線12。發(fā)動機(jī)10 W向下游依次流過的關(guān)系包 括:包括風(fēng)扇20的風(fēng)扇區(qū)段18、包括增壓器或低壓化P)壓縮機(jī)24和高壓化P)壓縮機(jī)26的壓 縮機(jī)區(qū)段22、包括燃燒器30的燃燒區(qū)段28、包括HP滿輪34和LP滿輪36的滿輪區(qū)段32, W及排 氣區(qū)段38。
[0051 ] 風(fēng)扇區(qū)段18包括包繞風(fēng)扇20的風(fēng)扇殼40。風(fēng)扇20包括圍繞中屯、線12徑向地配置的 多個風(fēng)扇葉片42。
[0化2] HP壓縮機(jī)26、燃燒器30和HP滿輪34形成發(fā)動機(jī)10的核屯、44,該核屯、44生成燃燒氣 體。核屯、44由核屯、殼46包繞，核屯、殼46可與風(fēng)扇殼40聯(lián)接。
[0化3]圍繞發(fā)動機(jī)10中屯、線12同軸地配置的HP軸或轉(zhuǎn)軸48將HP滿輪34驅(qū)動地連接到HP 壓縮機(jī)26。在較大直徑環(huán)形HP轉(zhuǎn)軸48內(nèi)圍繞發(fā)動機(jī)10中屯、線12同軸地配置的LP軸或轉(zhuǎn)軸50 將LP滿輪36驅(qū)動地連接到LP壓縮機(jī)24和風(fēng)扇20。
[0化4] LP壓縮機(jī)24和HP壓縮機(jī)26分別包括多個壓縮機(jī)級52、54,其中，一組壓縮機(jī)葉片 56、58相對于對應(yīng)的一組的靜止壓縮機(jī)導(dǎo)葉60、62(也稱為噴嘴)旋轉(zhuǎn)，W壓縮或加壓穿過級 的流體射流。在單個壓縮機(jī)級52、54中，多個壓縮機(jī)葉片56、58可W W環(huán)的形式提供，且可從 葉片平臺到葉片末梢相對于中屯、線12沿徑向向外延伸，而對應(yīng)的靜止壓縮機(jī)導(dǎo)葉60、62定 位在旋轉(zhuǎn)葉片56、58的下游且在其附近。應(yīng)注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和壓縮機(jī)級的 數(shù)目僅是為了例示目的而選擇的，且其他數(shù)目是可能的。
[0055] HP滿輪34和LP滿輪36分別包括多個滿輪級64、66,其中，一組滿輪葉片68、70相對 于對應(yīng)的一組靜止?jié)M輪導(dǎo)葉72、74(也稱為噴嘴)旋轉(zhuǎn)，W從穿過級的流體射流獲取能量。在 單個滿輪級64、66中，多個滿輪葉片68、70可W W環(huán)的形式提供，且可從葉片平臺到葉片末 梢相對于中屯、線12沿徑向向外延伸，而對應(yīng)的靜止?jié)M輪導(dǎo)葉72、74定位在旋轉(zhuǎn)葉片68、70的 上游且在其附近。應(yīng)注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和滿輪級的數(shù)目僅是為了例示目的 選擇的，且其他數(shù)目是可能的。
[0056] 在操作中，旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇70將環(huán)境空氣供應(yīng)至LP壓縮機(jī)24，LP壓縮機(jī)24然后將加壓 環(huán)境空氣供應(yīng)至HP壓縮機(jī)26，HP壓縮機(jī)26進(jìn)一步加壓環(huán)境空氣。來自HP壓縮機(jī)26的加壓空 氣在燃燒器30中與燃料混合且點(diǎn)燃，從而生成燃燒氣體。由HP滿輪34從運(yùn)些氣體獲取一些 功，滿輪34驅(qū)動HP壓縮機(jī)26。燃燒氣體被排放到LP滿輪36中，LP滿輪36獲取額外的功來驅(qū)動 LP壓縮機(jī)24,且排出氣體最終經(jīng)由排氣區(qū)段38從發(fā)動機(jī)10排放。LP滿輪36的驅(qū)動對LP轉(zhuǎn)軸 50進(jìn)行驅(qū)動，W使風(fēng)扇20和LP壓縮機(jī)24旋轉(zhuǎn)。
[0057] 由風(fēng)扇20供應(yīng)的環(huán)境空氣中的一些可繞過發(fā)動機(jī)核屯、44,且用于發(fā)動機(jī)10的部分 (尤其是熱的部分)的冷卻，并且/或者用于對飛行器的其他方面進(jìn)行冷卻或供能。在滿輪發(fā) 動機(jī)的背景下，發(fā)動機(jī)的熱的部分一般在燃燒器30的下游，尤其是滿輪區(qū)段32,其中HP滿輪 34為最熱的部分，因?yàn)槠湓谌紵齾^(qū)段28的正下游。其他冷卻流體源可為但不限于從LP壓縮 機(jī)24或HP壓縮機(jī)26排放的流體。
[005引圖2為圖1中的發(fā)動機(jī)10的燃燒器30和HP滿輪34的側(cè)截面圖。燃燒器30包括偏轉(zhuǎn)器 76和燃燒器襯套77。在軸向方向上鄰近滿輪34的滿輪葉片68的是成組的沿徑向間隔的靜止 滿輪導(dǎo)葉72,其中相鄰的導(dǎo)葉72在其間形成噴嘴。噴嘴使燃燒氣體轉(zhuǎn)向，W更好地流入旋轉(zhuǎn) 葉片中，W便可由滿輪34獲取最大能量。在熱燃燒氣流H沿導(dǎo)葉72的外部經(jīng)過時，冷卻流體 流C穿過導(dǎo)葉72W冷卻導(dǎo)葉72。圍帶組件78鄰近旋轉(zhuǎn)葉片68W使?jié)M輪34中的流動損失最小 化。類似的圍帶組件也可與LP滿輪36、LP壓縮機(jī)24、或HP壓縮機(jī)26相關(guān)聯(lián)。
[0059] 發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)構(gòu)件中的一個或更多個包括膜冷卻的基底，其中可提供在本文 進(jìn)一步公開的實(shí)施例的膜孔。具有膜冷卻基底的發(fā)動機(jī)構(gòu)件的一些非限制性實(shí)例可包括圖 1 -2中所述的葉片68、70、導(dǎo)葉或噴嘴72、74、燃燒器偏轉(zhuǎn)器76、燃燒器襯套77、或圍帶組件 78。使用膜冷卻的其他非限制性實(shí)例包括滿輪過渡導(dǎo)管和排氣噴嘴。
[0060] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的示出發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的一部分的示意截面圖。發(fā) 動機(jī)構(gòu)件80可為圖1中的發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，且可配置在由箭頭H表示的熱氣流中。可 供應(yīng)由箭頭C表示的冷卻流體流來冷卻發(fā)動機(jī)構(gòu)件。如上文參照圖1-2所述的，在滿輪發(fā)動 機(jī)的背景下，冷卻空氣可為繞過發(fā)動機(jī)核屯、44的由風(fēng)扇20供應(yīng)的環(huán)境空氣、來自HP壓縮機(jī) 24的流體、或來自HP壓縮機(jī)26的流體。
[0061 ]發(fā)動機(jī)構(gòu)件80包括基底82,基底82具有面對熱燃燒氣流H的熱表面84, W及面對冷 卻流體C的冷卻表面86?；?2可形成發(fā)動機(jī)構(gòu)件82的壁;該壁可為發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的外部或 內(nèi)部壁。第一發(fā)動機(jī)構(gòu)件80可限定包括冷卻表面86的至少一個內(nèi)部腔88。熱表面84可為發(fā) 動機(jī)構(gòu)件80的外部表面。在燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的情況下，熱表面84可暴露于具有在1000°C到 2000°C的范圍中的溫度的氣體。用于基底82的適合的材料可包括但不限于鋼、耐熱金屬如 鐵，或基于儀、鉆或鐵的超級合金，W及陶瓷基質(zhì)復(fù)合物。超級合金可包括等軸的定向凝固 且單晶的結(jié)構(gòu)中的那些。
[0062] 發(fā)動機(jī)構(gòu)件80還包括延伸穿過基底82的一個或更多個膜孔90,其提供內(nèi)部腔88與 發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的熱表面84之間的流體連通。在操作期間，冷卻流體流C供應(yīng)至內(nèi)部腔88,且 流出膜孔90, W在熱表面84上形成冷卻空氣的薄層或膜，從而相對于熱燃燒氣流H保護(hù)其。 盡管圖3中示出了僅一個膜孔90,但應(yīng)理解的是，發(fā)動機(jī)構(gòu)件80可設(shè)有多個膜孔90。
[0063] 膜孔90可具有設(shè)在基底82冷卻表面86上的入口 92、設(shè)在熱表面84上的出口 94，W 及連接入口 92和出口 94的通路96。通路96可包括用于計(jì)量冷卻流體流C的質(zhì)量流速的計(jì)量 區(qū)段98, W及擴(kuò)散區(qū)段100,冷卻流體C可在擴(kuò)散區(qū)段100中膨脹來形成較寬的冷卻膜。擴(kuò)散 區(qū)段100相對于穿過通路96的冷卻流體流C的方向在計(jì)量區(qū)段98的下游。擴(kuò)散區(qū)段100可與 計(jì)量區(qū)段98依次流過地連通。計(jì)量區(qū)段98可設(shè)在入口 92處或附近，而擴(kuò)散區(qū)段100可限定在 出口 94處或附近。在操作中，冷卻流體流C穿過入口 92進(jìn)入膜孔90，且在沿?zé)岜砻?4在出口 94處離開膜孔90之前穿過計(jì)量區(qū)段98和擴(kuò)散區(qū)段100。
[0064] 計(jì)量區(qū)段98為通路96的一部分，該部分具有與穿過通路96的冷卻流體流C的方向 垂直的最小截面面積。計(jì)量區(qū)段98可為分立的位置，在該位置處通路可具有最小截面面積， 或通路96的細(xì)長區(qū)段。計(jì)量區(qū)段98的截面面積限定通路96的計(jì)量直徑D。
[0065] 應(yīng)注意的是，在本文中關(guān)于本發(fā)明的該實(shí)施例或任何其他實(shí)施例的計(jì)量區(qū)段98使 用的用語"計(jì)量直徑r不意圖將計(jì)量區(qū)段98限于任何特定截面，其中計(jì)量區(qū)段98的截面垂 直于穿過通路96的冷卻流體流C的方向來確定。在該實(shí)施例中，計(jì)量區(qū)段98在截面方面大體 上為圓形的。然而，計(jì)量區(qū)段98的特定截面形狀可與本發(fā)明的其他實(shí)施例不同；例如，計(jì)量 區(qū)段98的截面形狀可為矩形或楠圓形的。對于非圓形的計(jì)量區(qū)段98,計(jì)量直徑D可為截面的 液壓直徑，其通常定義為四倍的截面面積除W截面周長。對于仍大體上為圓形的非常不規(guī) 則的計(jì)量區(qū)段98,諸如通常由沖擊激光加工產(chǎn)生的那些，計(jì)量直徑D可為可穿過計(jì)量區(qū)段98 而不造成破壞的最大圓形銷的直徑。對于還具有不規(guī)則表面的非圓形區(qū)段，計(jì)量直徑D可為 可穿過而不造成破壞的適當(dāng)?shù)囟ㄐ蔚淖畲箐N的液壓直徑。對于擴(kuò)散區(qū)段100之前的非直的 或非恒定的截面長度，相同的總體定義可用于最小截面面積位置處。
[0066] 穿過通路96的冷卻流體流C沿通路96的縱軸線，該縱軸線在本文中也稱為中屯、線 102,其穿過計(jì)量區(qū)段98的截面面積的幾何中屯、。膜孔90可向穿過通路96的冷卻流體流C的 下游方向傾斜，使得中屯、線102不正交于熱表面和冷卻表面84、86。如在本文中參照膜孔90 所述的，用語"軸向方向"及其變型指從冷卻表面86到熱表面84的沿中屯、線102的冷卻流體 流C的方向。
[0067] 計(jì)量區(qū)段98的入口 104與通路96的入口 92連通，且從其接收冷卻流體流C。擴(kuò)散區(qū) 段100的出口與通路96的出口94重合。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，包括圖3的實(shí)施例，計(jì)量區(qū) 段98的入口 104還可與通路96的入口 92重合。
[006引計(jì)量區(qū)段98的出口與擴(kuò)散區(qū)段100的入口重合，且重合的出口和入口限定計(jì)量區(qū) 段98與擴(kuò)散區(qū)段100之間的過渡件106,在該處，冷卻流體流C可開始膨脹。在所示實(shí)施例中， 計(jì)量區(qū)段98為通路96的細(xì)長區(qū)段，且過渡件106位于計(jì)量區(qū)段98的遠(yuǎn)端或下游端處。過渡件 106由假想線限定，該假想線在計(jì)量區(qū)段98的出口或下游端處垂直于中屯、線102。在計(jì)量區(qū) 段98為通路96具有最小截面面積的分立位置的實(shí)施例中，計(jì)量區(qū)段98的上游端和下游端可 重合，使得過渡件106和計(jì)量區(qū)段98的下游端可為同一個。將注意的是，盡管過渡件106示為 線，但將理解的是，過渡件106不必位于平面內(nèi)。在其他情況中，可存在計(jì)量區(qū)段98與擴(kuò)散區(qū) 段100之間的不位于通路96的平面區(qū)段內(nèi)的更為漸變的過渡區(qū)段。
[0069] 擴(kuò)散區(qū)段100包括一對間隔開的邊界表面108、110。邊界表面108、110可大體上相 對于熱燃燒氣流H的方向限定，其中熱燃燒氣流H大體上相對于熱表面84限定上游方向112 和下游方向114，即，經(jīng)過出口 94。上游邊界表面108大體上面對下游方向114，且下游邊界表 面110大體上面對上游方向112。上游邊界表面108在出口 94的上游邊緣116處與基底82的熱 表面84相交，且下游邊界表面110在出口 94的下游邊緣118處與基底82的熱表面84相交。
[0070] 上游和下游邊界表面108、110可沿軸向方向基本上平行于中屯、線102、從中屯、線 102發(fā)散，或朝中屯、線102會聚。在所示實(shí)施例中，上游邊界表面108基本上平行于中屯、線 102,而下游邊界表面110遠(yuǎn)離中屯、線102發(fā)散。此外，上游和下游邊界表面108、110當(dāng)如圖3 中的截面中看時，可限定用于擴(kuò)散區(qū)段100的直線或彎曲的邊界線。彎曲的邊界線可朝向或 遠(yuǎn)離中屯、線102彎曲。在所示實(shí)施例中，上游和下游邊界表面108、110限定直線邊界線。
[0071] 擴(kuò)散區(qū)段100限定罩蓋長度L，該罩蓋長度L大體上對應(yīng)于由上游邊界表面108對冷 卻流體流C提供的覆蓋量。較長的罩蓋長度L意味著冷卻流體流C可在暴露于熱燃燒氣流H之 前擴(kuò)散較長距離。罩蓋長度L與膜孔的擴(kuò)散長度的不同之處在于，其比擴(kuò)散區(qū)段100的總長 度更能表現(xiàn)冷卻流體流擴(kuò)散，因?yàn)橐坏崛紵龤饬鱄到達(dá)出口 94的上游邊緣116,則熱燃燒 氣流H可開始與冷卻流體流C相互作用。對于如所示實(shí)例中的膜孔，其中計(jì)量區(qū)段98從入口 92延伸至擴(kuò)散區(qū)段100,擴(kuò)散區(qū)段100的總長度僅僅是計(jì)量區(qū)段98的長度與入口 92和出口 94 之間沿中屯、線102的總膜孔長度之間的差異。
[0072] 罩蓋長度L可限定為沿上游邊界表面108在計(jì)量區(qū)段98的下游端或過渡件106與熱 表面84之間的距離。在所示實(shí)施例中，罩蓋長度L確定為沿直線上游邊界表面108在過渡件 106與上游邊緣116之間。
[0073] 膜孔90的罩蓋比L/D為擴(kuò)散區(qū)段的罩蓋長度L與計(jì)量直徑D之比。罩蓋比L/D為膜孔 90的膜冷卻有效性的指示。例如，如果膜孔90具有相對于計(jì)量直徑D太小的罩蓋長度L(即， 小罩蓋比L/D)，則大量的冷卻流體流C可在不充分地?cái)U(kuò)散的情況下流過膜孔90。同樣，如果 膜孔90具有相對于計(jì)量直徑D太大的罩蓋長度L(即，大罩蓋比L/D)，則冷卻流體流C可在發(fā) 動機(jī)構(gòu)件80的基底82內(nèi)逗留足夠長，W在形成熱表面84上的膜之前被加熱。
[0074] 罩蓋比L/D可取決于膜孔90的流動參數(shù)而變化。在一個實(shí)例中，罩蓋比L/D可基于 吹送比BR,其為離開膜孔90出口 94的冷卻流體流的動量與膜孔90出口 94本地的熱燃燒氣流 H的動量。依照"本地"，動量測量為剛好接近出口 94的自由流熱燃燒氣流H。吹送比BR如下地 限定： BR=(PXV)冷卻劑P XV)熱氣體 其中： P=流體密度 V=本地體積流體速度。
[00對罩蓋比L/D優(yōu)選隨吹送比BR增大，使得罩蓋比L/D近似等于吹送比BR;運(yùn)允許冷卻 流體流C在其首先與熱燃燒氣流相互作用之前在擴(kuò)散區(qū)段100的上游邊界表面108的覆蓋下 擴(kuò)散。如果罩蓋比L/D相對于吹送比BR太小，則冷卻流體流C不會充分地?cái)U(kuò)散或散開，且冷卻 流體流C的核屯、部分將與熱燃燒氣流H相互作用，從而導(dǎo)致非期望的混合和膜冷卻有效性的 損失。如果罩蓋比L/時目對于吹送比BR太大，則冷卻流體流C將在膜孔90內(nèi)被過度地加熱，運(yùn) 也降低了膜冷卻有效性。作為示例，膜孔90可具有與在下面的表1中給出的吹送比BR范圍對 應(yīng)的貿(mào)蓋hkT./n"
[0076] 因此，罩蓋比L/D優(yōu)選落入W下范圍內(nèi)： 1《L/D《6。
[0077] 燃?xì)鉂M輪發(fā)動機(jī)的吹送比BR的典型值的范圍從0.5到5。所W，對于燃?xì)鉂M輪發(fā)動 機(jī)，罩蓋比L/D可更具體地為： 2《L/D《4。
[0078] 圖4為沿膜孔90的中屯、線102看的圖3中的發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的熱表面84的俯視圖。如 圖4所示，擴(kuò)散區(qū)段100的上游和下游邊界表面108、110位于中屯、線102的相反側(cè)上，且基本 上為平面的。擴(kuò)散區(qū)段100還包括相反的側(cè)表面120、122,它們也基本上為平面的，在邊界表 面108、110之間延伸。類似于下游邊界表面110,側(cè)表面120、122中的一者或二者可遠(yuǎn)離中屯、 線102發(fā)散。側(cè)表面120、122可與邊界表面108、110融合為平滑的曲線而非尖銳的轉(zhuǎn)角或圓 角。備選地，上游和下游表面108、110中的一者或二者可圍繞中屯、線102彎曲，且或者與彼此 匯合或者與中間的側(cè)表面匯合。
[0079] 擴(kuò)散區(qū)段100可具有圓形截面或非圓形截面，諸如但不限于矩形、楠圓形、或梯形 截面。圖4中所示的擴(kuò)散區(qū)段100的總體形狀基本上類似于斜棱錐，使得在軸向方向上，擴(kuò)散 區(qū)段100大體上從中屯、線102發(fā)散，但具有基本上梯形的截面。備選地，擴(kuò)散區(qū)段100的總體 形狀可為圓錐形，具有基本上圓形的截面。
[0080] 對于所示的膜孔90,其中擴(kuò)散區(qū)段100圍繞中屯、線102基本上軸對稱，沿上游邊界 表面108的中線124限定罩蓋長度L。在所示視圖中，由于上游邊界表面108平行于中屯、線 102,故中線124示為點(diǎn)。對于具有不對稱擴(kuò)散區(qū)段形狀的膜孔，罩蓋長度L可限定為過渡件 106與熱表面84之間沿上游邊界表面108的最小長度。
[0081] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的示出發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的一部分的示意截面圖。發(fā) 動機(jī)構(gòu)件80基本上類似于第一實(shí)施例的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，且相似的元件標(biāo)有相似的參考標(biāo)號。 在第二實(shí)施例中，涂層126被應(yīng)用到基底82的熱表面84的至少一部分。涂層126限定與熱表 面84相反的上涂層表面128。在設(shè)及涂布的發(fā)動機(jī)構(gòu)件的本發(fā)明的實(shí)施例中，罩蓋長度L可 限定為計(jì)量區(qū)段98的遠(yuǎn)端與上涂層表面128之間的距離。涂層126的一些非限制性實(shí)例包括 熱障涂層、氧化保護(hù)涂層、或它們的組合。涂層126可包括單層涂層或多層涂層。應(yīng)注意的 是，一些涂層還可應(yīng)用到膜孔90的內(nèi)表面。在此種情況中，計(jì)量直徑D和罩蓋長度L可在應(yīng)用 涂層之后測量。
[0082] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的第=實(shí)施例的穿過具有膜孔130的圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu) 件80的示意截面圖。發(fā)動機(jī)構(gòu)件80還包括延伸穿過基底82的一個或更多個膜孔130,膜孔 130提供內(nèi)部腔88與發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的熱表面84之間的流體連通。在操作期間，冷卻流體流C 供應(yīng)至內(nèi)部腔88且離開膜孔130, W在熱表面84上形成冷卻空氣的薄層或膜，W相對于熱燃 燒氣流H保護(hù)其。盡管圖6中示出了僅一個膜孔130,但應(yīng)理解的是，發(fā)動機(jī)構(gòu)件80可設(shè)有多 個膜孔130。
[0083] 膜孔130可具有設(shè)在基底82冷卻表面86上的入口 132、設(shè)在熱表面84上的出口 134， W及連接入口 132和出口 134的通路136。通路136可包括用于計(jì)量冷卻流體流C的質(zhì)量流速 的計(jì)量區(qū)段138, W及冷卻流體C可在其中膨脹來形成較寬冷卻膜的擴(kuò)散區(qū)段140。擴(kuò)散區(qū)段 140關(guān)于穿過通路136的冷卻流體流C的方向在計(jì)量區(qū)段138的下游。擴(kuò)散區(qū)段140可與計(jì)量 區(qū)段138依次流過地連通。在操作中，冷卻流體流C通過入口 132進(jìn)入膜孔130,且在沿?zé)岜砻?84在出口 134處離開膜孔130時穿過計(jì)量區(qū)段138和擴(kuò)散區(qū)段140。
[0084] 計(jì)量區(qū)段138為通路136的一部分，該部分具有與穿過通路136的冷卻流體流C的方 向垂直的最小截面面積。在例示的實(shí)施例中，計(jì)量區(qū)段138為分立的位置，在該處，通路具有 最小截面面積，其中計(jì)量區(qū)段138的截面面積限定通路136的計(jì)量直徑D。
[0085] 穿過通路136的冷卻流體流C沿通路136的縱軸線，該縱軸線在本文中也稱為中屯、 線142,其穿過計(jì)量區(qū)段138的截面面積的幾何中屯、。膜孔130可向穿過通路136的冷卻流體 流C的下游方向傾斜，使得中屯、線142不正交于熱表面和冷卻表面84、86。
[0086] 計(jì)量區(qū)段138的入口 144與通路136的入口 132連通，且從其接收冷卻流體流C。擴(kuò)散 區(qū)段140的出口與通路136的出口 134重合。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，包括圖3的實(shí)施例，計(jì) 量區(qū)段138的入口 144還可在通路136的入口 136的下游。
[0087] 計(jì)量區(qū)段138的出口與擴(kuò)散區(qū)段140的入口重合，且重合的出口和入口限定計(jì)量區(qū) 段138與擴(kuò)散區(qū)段140之間的過渡件146,在該處，冷卻流體流C可開始膨脹。在所示實(shí)施例 中，計(jì)量區(qū)段138為通路136的分立的位置，且過渡件146位于計(jì)量區(qū)段138處。過渡件146由 假想線限定，該假想線在計(jì)量區(qū)段138處垂直于中屯、線142。
[008引擴(kuò)散區(qū)段140包括一對間隔開的邊界表面148、150。邊界表面148、150可大體上相 對于熱燃燒氣流H的方向限定，其中熱燃燒氣流H相對于熱表面84大體上限定上游方向152 和下游方向154,即，經(jīng)過出口 134。上游邊界表面148大體上面對下游方向154,且下游邊界 表面150大體上面對上游方向152。上游邊界表面148在出口 134的上游邊緣156處與基底82 的熱表面84相交，且下游邊界表面150在出口 134的下游邊緣158處與基底82的熱表面84相 交。
[0089] 在所示實(shí)施例中，上游邊界表面148遠(yuǎn)離中屯、線142發(fā)散，而下游邊界表面150基本 上平行于中屯、線142。此外，在所示實(shí)施例中，上游邊界表面148限定遠(yuǎn)離中屯、線142彎曲的 彎曲邊界線，且下游邊界表面150限定直線邊界線。
[0090] 對于該實(shí)施例，由于上游邊界表面148限定彎曲的邊界線，故作為在計(jì)量區(qū)段138 的下游端或過渡件146與熱表面84之間沿上游邊界表面148的距離而限定的罩蓋長度L將沿 曲線確定，而非例如為過渡件146與熱表面84之間的最短直線距離。在所示實(shí)施例中，罩蓋 長度L確定為沿彎曲的上游邊界表面148在過渡件146與上游邊緣156之間。罩蓋比L/D可處 于W上關(guān)于第一實(shí)施例(包括關(guān)于吹送比BR)所述的各種范圍中。
[0091] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的穿過具有膜孔的圖1中的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件 80的示意截面圖。發(fā)動機(jī)構(gòu)件80還包括延伸穿過基底82的一個或更多個膜孔160,膜孔160 提供內(nèi)部腔88與發(fā)動機(jī)構(gòu)件80的熱表面84之間的流體連通。在操作期間，冷卻流體流C被供 應(yīng)至內(nèi)部腔88且離開膜孔160, W在熱表面84上形成冷卻空氣的薄層或膜，從而相對于熱燃 燒氣流H保護(hù)其。盡管圖6中示出了僅一個膜孔160,但應(yīng)理解的是，發(fā)動機(jī)構(gòu)件80可設(shè)有多 個膜孔160。
[0092] 膜孔160可具有設(shè)在基底82冷卻表面86上的入口 162、設(shè)在熱表面84上的出口 164， W及連接入口 162和出口 164的通路166。通路166可包括用于計(jì)量冷卻流體流C的質(zhì)量流速 的計(jì)量區(qū)段168, W及冷卻流體C可在其中膨脹來形成較寬冷卻膜的擴(kuò)散區(qū)段170。擴(kuò)散區(qū)段 170關(guān)于穿過通路166的冷卻流體流C的方向在計(jì)量區(qū)段168的下游。擴(kuò)散區(qū)段170可與計(jì)量 區(qū)段168依次流過地連通。計(jì)量區(qū)段168可設(shè)在入口 162處或附近，而擴(kuò)散區(qū)段170可限定在 出口 164處或附近。在操作中，冷卻流體流C通過入口 162進(jìn)入膜孔160,且在沿?zé)岜砻?4在出 口 164處離開膜孔160之前穿過計(jì)量區(qū)段168和擴(kuò)散區(qū)段170。
[0093] 計(jì)量區(qū)段168為通路166的一部分，該部分具有與穿過通路166的冷卻流體流C的方 向垂直的最小截面面積。在所示實(shí)施例中，計(jì)量區(qū)段168為通路166的細(xì)長區(qū)段。計(jì)量區(qū)段 168的截面面積限定通路166的計(jì)量直徑D。
[0094]穿過通路166的冷卻流體流C沿通路166的縱軸線，該縱軸線在本文中也稱為中屯、 線172,其穿過計(jì)量區(qū)段168的截面面積的幾何中屯、。膜孔160可向穿過通路166的冷卻流體 流C的下游方向傾斜，使得中屯、線172不正交于熱表面和冷卻表面84、86。
[00M] 計(jì)量區(qū)段168的入口 174與通路166的入口 162連通，且從其接收冷卻流體流C。擴(kuò)散 區(qū)段170的出口與通路166的出口 164重合。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，包括圖3的實(shí)施例，計(jì) 量區(qū)段168的入口 174還可與通路166的入口 162重合。
[0096] 計(jì)量區(qū)段168的出口與擴(kuò)散區(qū)段170的入口重合，且重合的出口和入口限定計(jì)量區(qū) 段168與擴(kuò)散區(qū)段170之間的過渡件176,在該處，冷卻流體流C可開始膨脹。在所示實(shí)施例 中，計(jì)量區(qū)段168為通路166的細(xì)長區(qū)段，且過渡件176位于計(jì)量區(qū)段168的遠(yuǎn)端或下游端處。 過渡件176由假想線限定，該假想線在計(jì)量區(qū)段168的出口或下游端處垂直于中屯、線172。
[0097] 擴(kuò)散區(qū)段170包括一對間隔開的邊界表面178、180。邊界表面178、180可大體上相 對于熱燃燒氣流H的方向限定，其中熱燃燒氣流H大體上相對于熱表面84限定上游方向182 和下游方向184,即，經(jīng)過出口 164。上游邊界表面178大體上面對下游方向184,且下游邊界 表面180大體上面對上游方向182。上游邊界表面178在出口 164的上游邊緣186處與基底82 的熱表面84相交，且下游邊界表面180在出口 164的下游邊緣188處與基底82的熱表面84相 交。
[0098] 在所示實(shí)施例中，上游和下游邊界表面178、180遠(yuǎn)離中屯、線172發(fā)散。此外，在所示 實(shí)施例中，上游和下游邊界表面178、180限定彎曲的邊界線。
[0099] 對于該實(shí)施例，由于上游邊界表面178限定彎曲的邊界線，故作為在計(jì)量區(qū)段168 的下游端或過渡件176與熱表面84之間沿上游邊界表面178的距離限定的罩蓋長度L將沿曲 線確定，而非例如為過渡件176與熱表面84之間的最短直線距離。在所示實(shí)施例中，罩蓋長 度L確定為沿彎曲的上游邊界表面178在過渡件176與上游邊緣186之間。罩蓋比L/D可處于 W上參照第一實(shí)施例(包括關(guān)于吹送比BR)所述的各種范圍中。
[0100] 在上述實(shí)施例中的任一者中，本發(fā)明都可與膜孔90的計(jì)量區(qū)段和/或擴(kuò)散區(qū)段的 形狀或輪廓組合。本發(fā)明的實(shí)施例還可適用于槽道類型膜冷卻，在該情況下，出口94設(shè)在熱 表面84上的槽道內(nèi)。
[0101] 此外，在上述實(shí)施例中的任一者中，涂層可應(yīng)用到基底82的熱表面84。涂層的一些 非限制性實(shí)例包括熱障涂層、氧化保護(hù)涂層、或它們的組合。
[0102] 此外，在上述實(shí)施例中的任一者中，盡管基底82示為大致為平面的，但應(yīng)理解的 是，對于許多發(fā)動機(jī)構(gòu)件80而言，基底82可彎曲。然而，基底82的曲率與膜孔的尺寸相比可 能是微小的，且因此出于論述和例示的目的，基底82示為平面的。
[0103] 在本文中公開的發(fā)明設(shè)及的裝置和方法的各種實(shí)施例提供用于(特別是在具有膜 孔的滿輪構(gòu)件中的）發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改善的冷卻。在所述系統(tǒng)的一些實(shí)施例的實(shí)踐中可實(shí)現(xiàn) 的一個優(yōu)點(diǎn)是，膜孔具有罩蓋長度L，該罩蓋長度L允許冷卻流體流C在暴露于熱燃燒氣流H 之前擴(kuò)散。罩蓋長度L可與膜孔的計(jì)量直徑D相關(guān)，使得罩蓋比L/D落入預(yù)定范圍內(nèi)W用于有 效地膜冷卻。在所述裝置的一些實(shí)施例的實(shí)踐中可實(shí)現(xiàn)的另一優(yōu)點(diǎn)是罩蓋比L/D還可基于 膜孔的吹送比BR來確定。
[0104] 本書面說明使用示例W公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā) 明的可申請專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。 如果運(yùn)些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果運(yùn)些其他示例 包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則運(yùn)些其他示例意圖在權(quán)利要求 的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)生成熱燃燒氣 流，包括： 基底(8 2 )，其具有面對所述熱燃燒氣流的熱表面(84)和面對冷卻流體流的冷卻表面 (86)，所述熱燃燒氣流大體上相對于所述熱表面(84)限定上游方向和下游方向；和 膜孔(90、130、160)，其延伸穿過所述基底(82)且限定中心線（102、142、172)，且包括： 計(jì)量區(qū)段(98、138、168)，其限定計(jì)量直徑D;和 擴(kuò)散區(qū)段（100、140、170)，其具有下游邊界表面（110、150、180)和上游邊界表面（108、 148、178); 其中，所述擴(kuò)散區(qū)段（100、140、170)作為在所述計(jì)量區(qū)段(98、138、168)的下游端（106、 146、176)與所述熱表面(84)之間沿所述上游邊界表面（108、148、178)的距離限定罩蓋長度 L;且 其中，1彡L/D彡6。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，2 < L/D< 4。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述擴(kuò)散區(qū)段（100、140、170)在所述 熱表面(84)處限定所述膜孔(90、130、160)的出口（94、134、164)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述計(jì)量區(qū)段(98、168)在所述冷卻表 面(86)處限定所述膜孔(90、160)的入口（92、162)。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件（80)，其中，所述下游邊界表面（110、150、180)在 所述出口（94、134、164)的下游邊緣（118、158、188)處與所述熱表面(84)相交，且所述上游 邊界表面（108、148、178)在所述出口（94、134、164)的上游邊緣（116、156、186)處與所述熱 表面(84)相交，且所述罩蓋長度L為在所述計(jì)量區(qū)段(98、138、168)的下游端（106、146、176) 與所述上游邊緣（116、156、186)之間沿所述上游邊界表面（108、148、178)的距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述上游邊界表面（108)基本上平行 于所述中心線（108)或者遠(yuǎn)離所述中心線（142、172)而發(fā)散。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述下游邊界表面（110、180)遠(yuǎn)離所 述中心線（102、172)而發(fā)散。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述上游邊界表面（108)相對于所述 中心線（102)基本上為平面的，并且/或者其中，所述上游邊界表面（108)沿所述中心線 (102)在軸向方向上基本上為直線的。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述計(jì)量直徑D沿所述計(jì)量區(qū)段(98、 138、168)基本上為恒定的。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)構(gòu)件(80)，其中，所述中心線（102、142、172)向下游方 向傾斜，使得所述中心線（1〇2、142、172)不正交于所述冷卻表面(86)和所述熱表面(84)。
【文檔編號】F02C7/12GK106014645SQ201610151920
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】R.S.班克, F.A.巴克, R.D.布里格斯, G.S.布賴恩奇, K.R.費(fèi)爾德曼
【申請人】通用電氣公司