[发明专利]被冷却的涡轮叶片

说明书

本发明涉及一种涡轮机的涡轮叶片，包括具有叶片(12)的根部，叶片包括前缘(16)和后缘(17)以及下表面壁(14)和上表面壁(13)，还包括：用于冷却前缘(16)的歧管(18)；用于从根部收集空气并供给歧管(18)的供给管线(19)；侧部腔(23)，该侧部腔沿着上表面壁(13)延伸并从根部被供给空气，以形成面向供给管线(19)的隔热罩；以及形成长号的回路，该形成长号的回路包括中间部分(24)，该中间部分沿着供给管线(19)延伸并且侧向地延伸到上表面壁(13)，所述中间部分(24)在叶片(12)的尖端处由供给管线供给。

技术领域

本发明涉及一种例如为双轴涡轮喷气发动机或双轴涡轮螺旋桨发动机的涡轮机型航空器发动机的叶片。

背景技术

在这种发动机1中，外部空气通过进气管道2被吸入，以通过包括一系列旋翼的风扇3，然后被分成中心柱流和围绕柱流的旁通流。

随后，柱流在其通过第一压缩级4和第二压缩级6时被压缩，然后到达燃烧室7，之后，柱流穿过一组涡轮8膨胀，然后沿向后方向被排出并产生推力。旁通流通过风扇而直接沿向后方向推进，以产生补充的推力。

在涡轮8中膨胀以驱动压缩机4、6和风扇3是在高温下发生的，因为膨胀是在燃烧之后立即发生的。因此，该涡轮8被设计成并且尺寸被设计成在严苛的流体温度、压力和流动条件下运行。

每个涡轮包括一系列级，每个级包括承载在发动机轴上的一系列叶片，经受最严苛条件的叶片是被称为高压级的第一膨胀级中的叶片。

通常，增加的性能需求和规程的改变导致要设计出在越来越苛刻的环境下运行的发动机，这意味着要增加高压叶片在高温下的强度。

然而，用于这些叶片的材料和涂层的改进不足以耐受可能会出现的高温，因此需要重新考虑这些叶片的冷却。

这种冷却是通过使冷却空气在这些叶片内部流通来实现的，这些冷空气在燃烧的上游被排出，而在叶片的根部处被引入，以沿着叶片中的内部回路穿过。通过穿过叶片的壁的钻孔将该空气从叶片中排出，这也使得能够在叶片的外表面上产生比由燃烧产生的空气更为冷却的空气膜，以限制叶片的温度。

为了增加冷却，叶片的其内流通有空气的内部区域包括特定的特征，换言之，该特定的特征为内部凸起，所述内部凸起干扰冷却空气的流体流动以增加热传递。

这些传统的冷却结构受到以下事实的影响：叶片中的内部回路的长度导致在空气到达该回路的末端时具有过度加热的空气，使得冷却结构的效能在路径末端处的区域中受到限制。

本发明的目的是公开一种提高了其冷却效能的叶片结构。

发明内容

为实现这点，本发明的目的是一种例如为涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的涡轮机的旋转式涡轮叶片，该叶片包括支撑翼型件的根部，该翼型件沿着长度方向延伸并终止于尖端，该翼型件包括前缘和后缘，后缘沿着使用中的翼型件周围的流体流通的方向位于前缘的下游，该翼型件包括拱腹壁和拱背壁，拱腹壁和拱背壁以一侧向间距彼此间隔开并且各自将前缘与后缘连接，该翼型件包括：

-冷却前缘的上游歧管；

-上游供给管道，该上游供给管道在根部处收集空气并向上游歧管提供标定的供给；

-单个拱背腔，该单个拱背腔沿着拱背壁呈一体件的形式，并且从叶片的根部被供给空气，以形成面向上游管道的隔热罩；

-长号型回路，该长号型回路包括中间部分，该中间部分沿着上游管道下游的部分并且侧向地延伸至拱背壁，该中间部分由上游管道在翼型件的尖端处进行供给。

因此，上游管道与来自拱背的热量有效地隔离，使得冷却空气在其到达长号回路的中间部分时尚未被过度加热，以提供更有效的冷却。有利地，拱背腔的长度减小以对应于上游管道的长度，这有利于空气在该腔中的均匀流通，以优化其热效能。