[发明专利]具有冷却回路的发动机部件壁和冷却方法

说明书

用于冷却发动机部件的设备和方法包括：壁(124)，该壁限定内部，并将热流体流和冷却流体流分开，且具有沿着热流路径中的热流体流的第一表面、以及面对冷却流体流的第二表面；至少一个多孔层(126)，设置在所述第一表面上；外皮层(128)，设置在所述多孔层的外部上；以及至少一个外皮冷却回路，其包括形成在所述外皮层中的至少一个沟槽。其中，所述冷却流体流通过所述多孔层从所述内部流体地联接到所述外皮层。所述多个层可以是不同的材料，并且为所述发动机部件限定内部。所述层可以包括成形的特征结构，以限定串行冷却空气流动路径，以用于提供从发动机的内部到外部的流动。

背景技术

涡轮发动机，尤其是燃气或燃烧涡轮发动机，是旋转发动机，其从穿过发动机到达多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体流提取能量。

用于飞行器的燃气涡轮发动机例如被设计成在高温下操作以使得发动机效率最大化，因此某些发动机部件(例如高压涡轮)的冷却可能是有利的。通常，通过将较冷的空气从高压和/或低压压缩机引导到需要冷却的发动机部件来实现冷却。高压涡轮中的温度为大约1000℃至2000℃，来自压缩机的冷却空气的温度为大约500℃至700℃。虽然压缩机空气是高温的，但是其相对于涡轮空气是较冷的，可以用来冷却涡轮。

当前的涡轮翼型件总体上包括一个或多个内部冷却通道，以用于将冷却空气引导通过翼型件，以冷却不同的部分，例如翼型件的壁。通常，膜孔用来从内部冷却通道提供冷却空气，以形成表面冷却膜，从而将热空气与翼型件分隔开。然而，膜孔将表面冷却膜提供给翼型件的分散的局部部分，需要大量的流动来保持翼型件外表面的区域上方的正确表面冷却。

发明内容

在一个方面中，本发明的实施例涉及用于涡轮发动机的翼型件，其包括外壁，所述外壁具有外表面和界定了内部空间的内表面。所述外壁限定了压力侧和吸力侧，所述压力侧和吸力侧在前缘和后缘之间沿轴向延伸并且在根部和末端之间沿径向延伸。所述翼型件还包括：至少一个多孔层，所述至少一个多孔层设置在所述外表面上；外皮层，所述外皮层设置在所述多孔层的外部上；至少一个冷却空气供应回路，所述至少一个冷却空气供应回路位于所述内部中；以及至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括形成在所述外皮层中的至少一个沟槽。所述供应回路流体地联接到所述多孔层，所述多孔层流体地联接到所述至少一个沟槽，以限定经由供应回路、多孔层和外皮冷却回路的串行冷却空气流动路径。

在另一个方面中，本发明的实施例涉及用于涡轮发动机的发动机部件，所述涡轮发动机产生热流体流，并提供冷却流体流。所述发动机部件包括壁，所述壁界定了内部，将所述热流体流与所述冷却流体流分离，并且具有与所述热流体流一起处于热流动路径中的第一表面和面向所述冷却流体流的第二表面。所述发动机部件还包括至少一个多孔层，所述至少一个多孔层设置在所述第一表面上；外皮层，所述外皮层设置在所述多孔层的外部上；以及至少一个外皮冷却回路，所述至少一个外皮冷却回路包括形成在所述外皮层中的至少一个沟槽。所述冷却流体流通过所述多孔层从所述内部流体地联接到所述外皮层。

在又一个方面中，本发明的实施例涉及冷却翼型件的方法，其包括：使冷却空气流穿过所述翼型件的外壁上的多孔层的内部，然后输送到上覆所述多孔层的外皮层中的沟槽，然后输送到上覆所述外皮层的涂层中的孔。

附图说明

在附图中：

图1为用于飞行器的涡轮发动机的示意性横截面图。

图2为翼型件形式的发动机部件的透视图，作为图1的涡轮发动机的叶片。

图3为图2的翼型件(包括三层壁)的横截面图。

图4为根据本发明的实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，该壁具有上覆多孔层的外皮层。

图5示出了根据本发明的实施例的图4的横截面图，包括移动通过壁的空气流。

图6为根据本发明的实施例的图2的翼型件的壁的横截面图，该壁具有上覆多孔层的外皮层，该外皮层包括相互连接的沟槽。