[发明专利]涡轮发动机中的涡轮喷管

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机（诸如涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机）中的一种涡轮喷管。

背景技术

传统上,涡轮发动机包括，从上游到下游,向燃烧室供气的压缩机,其将热气体喷入到高压涡轮。高压涡轮带有至少一个喷管，其后是涡轮。喷管为扇形分段设置，并包括内外平台，径向叶型在两个平台之间大体延伸。喷管用来提供离开燃烧室向涡轮流动的热气体的正确导向。

运行时，人们会看到来自燃烧室的热气体的温度沿圆周方向并不均匀，为此，引起高压涡轮进气喷管上形成热点。为了排除这种困难，已知是在进气喷管内外平台上游附近形成通孔，这些通孔沿每个平台的圆周分布，可使在燃烧室周围流过的空气得以再次引入高压涡轮。这些空气流用来对内外平台上游端进行冷却，并可使喷管进口温度沿圆周方向更为均匀。

尽管如此，这种类型的技术并不令人满意，因为空气以较高速度流过内外平台，这引起空气在径向上需在喷管内外平台之间穿行一段很长的距离。结果，该冷却空气与来自燃烧室的热气体很快混合，不能再对内外平台提供良好冷却。

发明内容

本发明的一个具体目的是提供一种这个问题的解决方案，该方案简单，有效，且成本不高。

为此，本发明提出了涡轮发动机涡轮用的扇形分段式喷管，其包括内扇形环形平台和外扇形环形平台，二者之间通过大体径向叶型连接到一起，至少其中一个平台包括多个通孔，用来供空气在其上游端附近流过，通孔分布在所述平台的周缘，喷管的特征在于，供空气在平台每个扇形体流过的通气孔在远离叶型的端部展开，并进入平台扇形体周缘环形腔室内，该腔室闭合，并带有冷却空气输入孔，这些孔相对于平台的孔交错布置，并切向偏置。

在每个平台扇形体内构成闭合的环形腔室，可减少离开平台孔眼的冷却空气的速度。这样，空气就不会渗入到内外环形平台之间形成的环形通道的内部，而是更靠近位于喷管内部的平台端面流动。

沿圆周方向设置的环形腔室内的孔采用相对于平台孔眼的交错布置形式，这可使得经由腔室孔眼进入的空气通过空气作用而冷却平台。这样，可以进一步降低进入喷管的空气的速度，以便能够沿喷管内平台表面流动。

为此，本发明的喷管的平台得到较好冷却，喷管周缘温度也与现有技术喷管相比更为均匀。

根据本发明的另一个特性，平台的孔眼在叶型前缘上游的叶型旁边展开，这样，就可以保证平台和叶型前缘之间结合处沿周缘更均匀冷却。

还是根据本发明的另一个特性，平台和每个喷管环形腔室的孔眼都有规律地相互隔开，以确保内外平台之间的空气再次进入沿周向尽可能的均匀。

根据本发明的具体布置，平台和每个喷管扇形体腔室的孔眼的轴线大体上处在垂直于喷管纵轴的公共平面上。

根据本发明的另一个特性，每个喷管扇形体的平台的孔眼数量等于喷管扇形体腔室的孔眼数量，每个喷管扇形体平台的孔眼的直径与扇形体腔室的孔眼的直径相同，这样，可以使得压头损失在平台孔眼和腔室孔眼上的分布相同。

腔室可以采用环形槽构成，所述槽沿着每个喷管扇形体平台厚度布置，并通过金属薄板封闭，该薄板上设有上述空气输送孔。

金属薄板可通过钎焊或焊接固定在每个喷管扇形体平台圆柱形支撑表面上，这些表面分别位于相对于腔室的上游和下游。这些圆柱形支撑表面通过机加工而形成。

根据本发明的具体实施例，每个喷管扇形体的平台包括用来在其上游端固定密封装置的径向壁，腔室位于所述径向壁的下游。

本发明还提供一种涡轮发动机，诸如飞机涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，其特征在于，其包括布置在环形燃烧室的出口处的上述涡轮喷管。

附图说明

通过阅读以非限定性示例并参照附图给出的如下说明，本发明的其它优点和特性会显现出来，附图如下：

图1为燃烧室和现有技术高压涡轮第一喷管的轴向剖面示意图；

图1A为图1所示虚线方框区域内的放大比例示意图；

图2是图1所示喷管两个扇形内平台的顶视透视图；

图3为本发明高压涡轮喷管内平台上游端的轴向剖面示意图；

图4为本发明喷管内平台内侧透视图；以及

图5为透视图和横剖面平面上的截面图，所示为图4所示内平台的上游端。

具体实施方式

首先参照图1，该图示出了现有技术环形燃烧室10，其中，上游高压压缩机（图中未示）将压力空气送入两个同轴机匣（即径向外机匣14和径向内机匣18）之间形成的环形空间12内，其中，两个机匣之间为燃烧室10。