[发明专利]具有改善的VIGV防护的气体涡轮引擎

说明书

本发明题为“具有改善的VIGV防护的气体涡轮引擎。”本发明本公开了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括：风扇，该风扇围绕引擎主轴线旋转；核心管道；引擎核心；引擎区段定子（ESS），该ESS包括多个ESS轮叶并且在该风扇下游布置在该核心管道中；以及多个可变入口导向轮叶（VIGV），该多个VIGV适于围绕枢转轴线旋转并且在该ESS下游布置在该核心管道中。VIGV轮叶被布置成相对于该ESS轮叶成角度地旋转，使得该VIGV受到该ESS的防护，从而保护该VIGV免受结冰以及免受从该ESS轮叶的冰脱落。

本公开涉及气体涡轮引擎，并且更具体地，涉及包括可经受结冰的部件诸如轮叶的气体涡轮引擎。

气体涡轮引擎通常用于为飞行器提供动力。气体涡轮引擎通常包括从前到后以轴流式串联的风扇、核心和排气喷嘴。该核心包括一个或多个压缩机、燃烧器和一个或多个涡轮。为引擎提供进气口。进入进气口的空气通过风扇加速以产生两股气流：通过核心管道进入压缩机中的第一气流（核心引擎气流）和提供推力的第二气流（旁路气流）。进入压缩机的空气被压缩、与燃料混合，然后馈送到发生空气/燃料混合物燃烧的燃烧器中。高温和高能排放流体继而被馈送到涡轮，在该涡轮处流体的能量被转化成机械能，以通过合适的互连轴驱动压缩机旋转。

具有多个ESS轮叶的引擎区段定子（ESS）通常设置在核心管道的入口处。ESS轮叶导向进入核心管道的气流。ESS轮叶可以是结构性的，即，可提供ESS以支撑内部壳体构件和外部壳体构件之间的负载；或者是非结构性的。此外，入口导向轮叶（IGV）可在ESS轮叶下游和压缩机上游设置在核心管道中，以进一步导向进入压缩机入口的气流。IGV可以是可变的（VIGV），即，可围绕径向枢轴旋转，以根据不同的引擎操作条件来调节气流。

在适当的大气条件下，部件的结冰可在引擎正在运行时（也就是说，在使用中）的任何时间发生。这包括在怠速下或在更高引擎速度下的地面行驶，以及飞行中的操作。在此类情况下，冰可积聚在ESS轮叶和IGV上。具体地讲，当引擎的设计使得风扇仅向空气赋予低温度上升时，存在结冰的风险，并且在较小程度上，较低风扇叶片旋转速度（诸如在大型和中型齿轮式气体涡轮引擎中）和风扇叶片的数量减少加剧了该风险。

附接到轮叶表面的冰可有效地改变轮叶的几何形状，使得即将到来的流呈现不符合设计规范的表面，并且增加了不必要的重量。这可最终导致较低的引擎效率和/或性能。此外，形成在轮叶上的冰可在已知为“脱落”的过程中从轮叶脱离，这可能引起冰撞击，该冰撞击可能损坏引擎的下游部件，特别是引擎的旋转部件。例如，从ESS轮叶和/或(V)IGV脱落的冰可撞击并损坏旋转下游压缩机叶片排。

已经开发出许多系统来试图减少轮叶上冰的形成或使由冰从轮叶脱落所造成的损坏最小化。

常规的防冰和除冰系统使用热空气或相关部件的电加热，该热空气从压缩机排出并且用管道输送到引擎的需要除冰的区域；有时使用两者的组合。其他已知系统已使用用管道输送的热油、微波或化学除冰装置。

已知的防冰和除冰系统的缺点在于，它们需要热空气的排出和管道输送形式的附加硬件，或加热元件及其相关联的控制系统，这增加了引擎的重量和复杂性。此外，对暖空气和加压空气或对电力的需要对引擎的整体效率和性能是有害的。

本公开寻求提供具有改善的VIGV防冰能力的气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎解决上述问题并克服已知技术的缺点。