[发明专利]用于CMC结构的CTE匹配的吊架

说明书

本公开提供一种用于燃气涡轮发动机的流动路径组件。所述流动路径组件可以包括：外壳，所述外壳包括具有第一热膨胀系数的金属材料；陶瓷结构，所述陶瓷结构包括具有第二热膨胀系数的陶瓷材料；以及安装部件，所述安装部件在第一端上附接到所述外壳并且在第二端上附接到所述陶瓷结构。安装部件可以由至少两种材料构成，所述至少两种材料从所述第一端向所述第二端过渡，以使所述第一端处的热膨胀系数与所述第二端处不同。

技术领域

本发明主题涉及燃气涡轮发动机。更确切地说，本发明主题涉及燃气涡轮发动机的流动路径组件，以及用于定位燃气涡轮发动机内的流动路径组件的特征。

背景技术

燃气涡轮发动机通常按串联顺序包括压缩机部分，燃烧部分，涡轮部分和排气部分。在操作中，空气进入压缩机部分的入口，其中一个或多个轴流式压缩机(axialcompressor)渐进地压缩空气，直到所述空气到达燃烧部分。燃料在燃烧部分内与压缩空气混合并且燃烧，从而产生燃烧气体。燃烧气体从燃烧部分流动通过限定在涡轮部分内的热气路径，然后经由排气部分离开所述涡轮部分。

所属领域中不断寻求提高燃气涡轮发动机的操作温度，以提高它们的效率。尽管已经通过制备铁基、镍基和钴基超合金显著提高了高温性能，但是也对替代材料进行了研究。其中的一个显著示例是CMC材料，因为所述材料的高温性能可以显著降低冷却空气要求。CMC材料通常包括嵌入陶瓷基体材料中的陶瓷纤维增强材料。所述增强材料可以是分散在所述基体材料中的不连续短纤维或者定向在所述基体材料内的连续纤维或纤维束，并且用作CMC的承载成分。陶瓷基体转而保护所述增强材料、维持其纤维的定向，并且用于将载荷分布到增强材料。

由于由CMC材料制成的某些部件例如护罩(例如，围绕涡轮部分中的旋转叶片的材料环)处于涡轮发动机的热气路径内，CMC部件与其他材料部件之间可能产生热失配。也就是说，与其他金属零件相比，所述CMC部件具有相对较低的CTE。因此，与发动机的金属部件相比，所述CMC部件在使用期间不宜发生热膨胀和收缩。

因此，需要补偿燃气涡轮发动机内的CMC部件与金属部件之间的热失配。

发明内容

各方面和优点将部分地在以下说明中阐明，或根据本说明书可显而易见，或可以通过实践本发明了解到。

提供一种用于燃气涡轮发动机的流动路径组件。在一个实施例中，所述流动路径组件包括：外壳，所述外壳包括具有第一热膨胀系数的金属材料；陶瓷结构，所述陶瓷结构包括具有第二热膨胀系数的陶瓷材料；以及安装部件，所述安装部件在第一端上附接到所述外壳并且在第二端上附接到所述陶瓷结构。在一个实施例中，所述安装部件由至少两种材料构成，所述至少两种材料从所述第一端向所述第二端过渡，以使所述第一端处的热膨胀系数与所述第二端处不同。

所述流动路径组件在所述陶瓷结构是包括燃烧器部分和涡轮部分的整体式外壁时尤其有用，其中所述燃烧器部分延伸穿过所述燃气涡轮发动机的燃烧部分，并且所述涡轮部分延伸穿过所述燃气涡轮发动机的涡轮部分的至少第一涡轮级。例如，所述燃烧器部分和涡轮部分一体成形为单个整体结构。

参照以下说明和附图将更好地理解这些和其他特征、方面和优点。附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，所述附图图示了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的某些原理。

具体地，本申请技术方案1涉及一种一种用于燃气涡轮发动机的流动路径组件，所述流动路径组件包括：外壳，所述外壳包括具有第一热膨胀系数的金属材料；陶瓷结构，所述陶瓷结构包括具有第二热膨胀系数的陶瓷材料；以及安装部件，所述安装部件在第一端上附接到所述外壳并且在第二端上附接到所述陶瓷结构，其中所述安装部件由至少两种材料构成，所述至少两种材料从所述第一端向所述第二端过渡，以使所述第一端处的所述热膨胀系数与所述第二端处的不同。