[发明专利]具有旋转爆轰燃烧系统的涡轮发动机

说明书

一种涡轮发动机，其包括压缩机转子和旋转爆轰燃烧(RDC)系统。压缩机转子包括限定后边缘的压缩机翼型件，其设置在涡轮发动机的核心流路内。核心流路限定压缩机转子处的外半径与内半径之间的径向距离。旋转爆轰燃烧系统包括外壁和内壁，它们各沿着纵向方向延伸，且在它们之间限定爆轰室。旋转爆轰燃烧系统进一步包括支柱，其限定喷嘴组件，以及向爆轰室提供燃料流的燃料喷射开口。压缩机转子以直接流体连通的方式向旋转爆轰燃烧系统的喷嘴组件提供氧化剂流。

技术领域

本主题大体上涉及燃气涡轮发动机和连续爆轰系统。

背景技术

燃气涡轮发动机设计者和制造商大体上面临改善燃料消耗、增加推力输出且减轻重量以改善发动机效率和性能的挑战。已知的燃气涡轮发动机大体上限定布雷顿(Brayton)循环，并且包括用以使燃料/空气混合物燃烧且产生燃烧气体产物的爆燃燃烧系统，燃烧气体产物在燃烧室内以相对较慢的速率和恒定的压力行进。这样的燃烧系统大体上包括在压缩机区段的出口或涡轮区段的入口(或燃烧区段的出口)处的导叶结构，以调节通往燃烧系统的空气流，来改善热力学效率以及燃烧器/发动机的可运行性和性能(例如，缓解贫燃熄火、减少燃烧热点、改善进入和离开燃烧室的气体的径向流速等)。然而，这些结构诸如经由增大的纵向尺寸和增加的零件数量而增加了发动机重量。另外进一步，这些结构可限制发动机可靠性，从而需要维护(例如，涡轮喷嘴或导叶)。尽管如此，大体上已知这些结构对于生产本领域和整个工业中所需的性能和可运行性水平的燃气涡轮发动机来说是必要的。

如此，需要进一步改善燃料消耗、增加推力输出且减轻重量以进一步改善发动机效率和性能的燃气涡轮发动机。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中部分地得到阐述，或可根据描述显而易见，或可通过实践本发明而认识。

本公开涉及一种涡轮发动机，其包括压缩机转子和旋转爆轰燃烧(RDC)系统。压缩机转子包括限定后边缘的压缩机翼型件，其设置在涡轮发动机的核心流路内。核心流路限定压缩机转子处的外半径与内半径之间的径向距离。旋转爆轰燃烧系统包括外壁和内壁，它们各沿着纵向方向延伸，且在它们之间限定爆轰室。旋转爆轰燃烧系统进一步包括支柱，其限定喷嘴组件，以及向爆轰室提供燃料流的燃料喷射开口。压缩机转子以直接流体连通的方式向旋转爆轰燃烧系统的喷嘴组件提供氧化剂流。

在多种实施例中，燃料喷射开口限定在距压缩机翼型件的后边缘的第一纵向距离处，第一纵向距离等于或小于核心流路的径向距离的大约九倍。在一个实施例中，旋转爆轰燃烧系统的支柱限定上游端，上游端限定在小于第一纵向距离的第二纵向距离处。

在一个实施例中，核心流路的径向距离大约限定在压缩机翼型件的后边缘或下游处。

在另一个实施例中，压缩机转子限定涡轮发动机的压缩机区段的靠近于旋转爆轰燃烧系统的最下游转子。

在多种实施例中，支柱相对于从涡轮发动机的轴向中心线延伸的基准径向平面以成锐角的喷嘴角设置。在一个实施例中，相对于涡轮发动机的轴向中心线，喷嘴角在大约0度与大约85度之间。在另外的多种实施例中，压缩机翼型件相对于涡轮发动机的轴向中心线限定出口角，并且其中出口角和喷嘴角之和在大约0度与大约85度之间。在一个实施例中，压缩机翼型件将出口角限定为与喷嘴角的差异在大约20度内。

在多种实施例中，涡轮发动机进一步包括包围旋转爆轰燃烧系统的外壁和内壁的压力容器。在压力容器与旋转爆轰燃烧系统之间限定冷却通路。在一个实施例中，压力容器包括外容器壁和内容器壁。外容器壁和内容器壁各沿着纵向方向围绕旋转爆轰燃烧系统的外壁和内壁而延伸。在另一个实施例中，冷却通路与压缩机翼型件的后边缘与支柱之间的核心流路成流体连通，并且从核心流路和冷却通路经由外壁或内壁中的至少一个中的开口而提供氧化剂流。