用于飞行器的涡轮发动机的制作方法

1.本发明涉及飞行器，特别是飞机的涡轮发动机，例如涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机。


背景技术：

2.涡轮发动机常规上包含用于主流的流动路径，或主流路径，其包含压缩机、燃烧室和涡轮机；二次流的流出区域，其围绕主流路径；以及风扇或螺旋桨，其位于主流路径和二次流的流出区域上游。
3.二次流的流出区域可以在径向外部由护罩界定，以便界定二次流的流动路径或二次流路径。或者，二次流的流出区域还可以是无涵道的。
4.涡轮发动机进一步包含位于主流路径和二次流的流出区域上游的风扇或螺旋桨。涡轮发动机的元件围绕主流路径并且位于风扇的下游，且允许将主流与二次流分离。例如，此元件由中间壳体的一部分形成。
5.成型臂大体上径向延伸穿过主流路径，以实现传输或辅助元件穿过臂。
6.新型涡轮发动机架构具有动力传动箱或减速器等元件，所述元件的齿轮具有显著的润滑要求。另外，一些系统还具有用于改变风扇叶片的节距的系统，这进一步增加润滑需求。当然，这些增加的需求会增加涡轮发动机的传统润滑需求。因此，新架构需要相当大的油需求，同时对冷却这种油的需求高于传统架构。
7.减速器和变桨机构通常位于涡轮发动机的径向内部部分中，并且通过管道供应有润滑油。然后，它们常规上在前述臂内穿过主流，以确保这些耗油系统与确保油循环和油冷却的系统之间的连接。
8.当今需要改进通过这些管道循环的油的冷却。
9.实际上，新涡轮发动机架构的高得多的润滑需求意味着为了冷却润滑剂而对热交换的需求显著增加。用于常规涡轮发动机架构中的热交换系统是不够的，或者在涡轮发动机的操作中导致过高的性能损失。


技术实现要素：

10.本发明旨在以简单、可靠且便宜的方式解决这种需求。
11.为此目的，本发明涉及一种根据轴线延伸的涡轮发动机，包含用于主流的流动路径，其包含压缩机、燃烧室和涡轮；二次流的流出区域，其围绕所述主流路径；风扇或螺旋桨，其位于主流路径和二次流的流出区域的上游；至少一个臂，其径向地延伸穿过所述主流路径；至少一个流体循环管，其在所述臂的内部延伸，其特征在于，所述臂包含源自所述主流路径的进气口，以便冷却在所述管道中循环的流体。
12.术语轴向、径向和周向相对于涡轮发动机的轴线定义。此外，术语上游和下游相对于涡轮发动机内的气体的循环方向定义。
13.本发明表明利用管道穿过臂，以便进行冷却流体所需的全部或部分热交换。为此
目的，在主流路中传送的空气的一部分借助于臂的进气口吸入。
14.因此，管道在其与臂交叉的部分中形成热交换器。然后，管道至少在此部分可以具有任何合适的形状以确保热交换功能。
15.进气口定位成捕获源自风扇或螺旋桨并且进入主流路的动压。
16.流体可以是油或另一传热流体。
17.臂可以位于压缩机的上游。涡轮发动机可以包含低压压缩机和高压压缩机。臂然后可以位于低压压缩机之前。
18.以此方式，进入臂的空气具有相对低的温度，这允许最大限度地冷却在管道中循环的流体。
19.所述臂可以包含限定上游的至少一个前缘和下游的至少一个后缘的两个侧表面，进气口位于前缘处和/或至少位于所述臂的侧表面中的一个侧表面处。
20.进气口可以通过开口形成。
21.进气口可以位于臂的前缘处。进气口然后可以称为前进气口。
22.进气口可以从臂的对应侧表面周向地延伸。
23.因此，进气口可以至少位于臂的侧表面中的一个侧表面处。此进气口还可以称为横向进气口。在这种情况下，进气口可以是简单的开口或从臂的对应侧表面周向地延伸，例如采用罩盖的形式，以允许增加通过进气口(所谓的动态进气口)吸入的流速。
24.或者，进气口可以由延伸到由臂界定的表面中的简单开口形成。
25.导管可以配备有容纳在臂中的热交换器。所述交换器可以包含允许增加与在臂中流动的空气的交换表面的翅片。
26.或者，空气与在管道中循环的流体之间的热交换可以仅通过所述导管的壁(例如圆柱形)执行。所述臂可以包含出气口。
27.出气口可以位于臂的径向外端处，并且可以通向径向地位于主流与二次流的流出区域之间的涡轮发动机的元件。
28.此元件可以是涡轮发动机的中间壳体的一部分，尤其在涡轮发动机是涡轮风扇发动机的情况下。
29.所述元件可以包含至少一个气流循环导管，所述气流循环导管将臂的所述出口连接到所述元件的开口，所述开口通向二次流的流出区域。
30.所述开口可以配备有排气格栅。所述排气格栅可以包含用于重定向穿过它的气流的翅片，以便将源自格栅的气流与二次流的方向对准。然后此种格栅允许不会过多地影响二次流的流动。
31.所述元件可以包含第一导管，所述第一导管将臂的出口连接到第二导管，所述第二导管将主流路径连接到二次流的流出区域。
32.第二导管可以将位于主流路径的径向外壁处的翻板或受控阀连接到二次流的流出区域。此阀门(也称为可变引气轮叶或v.b.v.)允许调整循环通过主导管的空气的流速，例如以调整怠速。此阀门还可以具有提取进入主流路径的碎屑或异物的功能，以保护位于下游的元件。例如，这些异物可能是冰雹、雨水或灰尘。应注意，特别是在冰雹提取的情况下，冰在第二导管出口处积聚的风险受到来自臂的热空气的卡路里贡献的限制。
33.出气口可以在臂中形成，并且可以通向主流路径。
34.出气口随后可以位于臂的下游区域处，例如在后缘处。
35.所述臂可以包含用于调整进气口和/或出气口的区段的构件。这些调整构件可以包含至少一个可移动部件，所述可移动部件的位置可以受到控制并且允许可能动态地通过调节来调整进气口的区段。
36.涡轮发动机可以包含整流器，所述整流器包含与臂部分或完全相对地轴向定位的叶片。叶片可以位于臂的任一侧上。叶片可以周向地插入两个臂之间。
37.涡轮发动机可以包含整流器，所述整流器包含轴向地位于臂的上游的叶片。整流器的叶片中的一个可以周向地定位成与臂相对。
38.每个整流器叶片的轴向尺寸可以小于臂的轴向尺寸。每个整流器叶片的周向尺寸可以小于臂的周向尺寸。每个叶片的下游端可以位于臂的下游端的上游。
39.所述臂可以位于低压压缩机的上游。
40.具体来说，此特征适用于涡轮发动机包含在风扇的转子与连接低压涡轮和低压压缩机的轴杆之间的减速器的情况。实际上，此减速器具有较大质量并且通常轴向地位于低压压缩机的上游。此外，前述臂通常连接到飞行器的固定部分，以便实现飞行器上的涡轮发动机的锚定或紧固。因此，将臂放置在低压压缩机的上游允许将杠杆臂限制在锚定区域中并且限制由减速器形成的质量。
附图说明
41.[图1]是根据本发明的涡轮发动机的示意性轴向截面半视图，
[0042]
[图2]是涡轮发动机的部分的示意性轴向截面图，
[0043]
[图3]是根据垂直于臂的径向延伸方向的截平面的示意图，其说明本发明的第一实施例，
[0044]
[图4]是对应于图3的视图，其说明本发明的第二实施例，
[0045]
[图5]是对应于图3的视图，其说明本发明的第三实施例，
[0046]
[图6]是对应于图2的视图，其说明本发明的第四实施例，
[0047]
[图7]是对应于图2的视图，其说明本发明的第五实施例，
[0048]
[图8]是对应于图2的视图，其示意性地说明本发明的第六实施例，
[0049]
[图9]是臂的部分的细节视图，其说明本发明的第七实施例，
[0050]
[图10]是对应于图3的视图，其说明根据本发明的第八实施例的整流器的叶片的定位，所述叶片周向地位于臂的任一侧上，
[0051]
[图11]是对应于图10的视图，其说明另一实施例，其中臂位于减速器的叶片的下游，
[0052]
[图12]是具有螺旋桨型无涵道风扇的涡轮发动机的透视图。
具体实施方式
[0053]
图1和2示意性地说明根据本发明的实施例的涡轮发动机1，具体来说，飞行器涡轮风扇发动机。涡轮发动机1根据轴线x延伸。
[0054]
涡轮发动机1包含用于主流的流动路径2或主流路径2，其包含压缩机、燃烧室和涡轮；以及用于二次流的流动路径3或二次流路径3，其围绕主流路径2。
[0055]
主流路径2的上游部分通过所谓的中间壳体的部分4与二次流路径3分离，所述部分具体地界定分离器喷嘴5。
[0056]
涡轮发动机1进一步包含风扇6，所述风扇位于主流路径2和二次流路径3的上游，同时与后者一样由舱体3n引导。
[0057]
穿过风扇6的气流分成两个，即进入主流路径2的主流f1和进入二次流路径3的二次流f2。
[0058]
成型臂7径向地延伸穿过主流路径2，特别是在压缩机的上游，以便实现传输或辅助元件穿过臂7。在表示的实例中，这些臂在主流路径的入口区中，轴向地接近分离器喷嘴5。每个臂7包含两个侧表面8，所述侧表面在上游由前缘9连接并且在下游由后缘10连接。
[0059]
涡轮发动机1可以进一步包含动力传动箱或润滑减速器11。
[0060]
涡轮发动机1可以进一步包含用于改变风扇叶片6的桨距的装置12，所述装置也进行润滑。
[0061]
动力传动箱或减速器11和变桨机构12位于涡轮发动机1的径向内部部分并且由管道13供应有润滑油。这些管道13通过至少一个臂7穿过主流路径2，以确保这些耗油系统11、12与位于主流路径2的径向外部的确保油的循环和油的冷却的系统之间的连接。
[0062]
图3说明根据垂直于臂7的径向延伸轴的平面的臂7的区段。臂7包含由在臂7的前缘9的至少一个部分上方延伸的槽形成的进气口14。臂7进一步包含由在臂7的后缘10的至少一个部分上方延伸的槽形成的出气口15。
[0063]
在操作中，源自主流路径2的上游端的冷空气进入臂7的内部体积16，管道13通过入口14容纳在所述内部体积中，所述冷空气在冷却管道13时穿过所述内部体积16，并且通过出口15从所述内部体积16提取以再次进入主流路径2中。
[0064]
图4说明另一实施例，其中臂7包含由在侧表面8中的一个处的开口形成的进气口14。
[0065]
臂7的出气口15位于臂7的径向外端处，使得在操作中，空气通过入口14进入内部体积16，在臂7的内部体积16中循环以便冷却管道13并且逸出到中间壳体的部分4的内部体积17中，如图6中所说明。并且在此图中，管道13可以配备有一个或多个热交换器18，例如具有允许有利于热交换表面的翅片。
[0066]
图5说明另一实施例，其中臂7包含由分别位于臂7的侧表面8中的每一个处的开口形成的两个进气口14。
[0067]
每个开口14可以从臂7的对应侧表面18周向地延伸，例如采用罩盖的形式，以便允许增加由开口14吸收的流速。此开口14形成所谓的动态进气口。与之前一样，臂7的出气口15位于臂7的径向外端，使得在操作中，空气通过入口14进入内部体积16，在臂7的内部体积16中循环，以便冷却管道13并且逸出到中间壳体的部分4的体积17中。
[0068]
图7说明另一实施例，其中中间壳体的部分4的外壁19包含与二次流路径3连通的排气格栅20。
[0069]
排气格栅20可以包含用于重定向穿过其的气流的翅片21，以便将源自格栅20的气流与二次流f2的方向对准。然后此种格栅20允许不会过多地影响二次流f2的流动。
[0070]
在操作中，源自臂7的空气进入中间壳体的部分4的内部体积17，随后通过排气格栅20排放到二次流路径3中。
[0071]
根据非表示的实施例，导管可以连接在臂7的径向内端处的臂7的出口和具有排气格栅20的壁19的开口23。
[0072]
图8示意性地说明另一实施例，其中所述部分4包含第一导管24和第二导管25。为了使此图更具可读性，导管相对于其环境的比例与这些导管实际上在真实的涡轮发动机中实施的情况下的比例不符。第一导管24连接臂7的出口15和第二导管25的中间区域。第二导管25一方面连接位于主流路径2的径向外壁27处的翻板或受控阀门26，并且另一方面连接配备有格栅20的开口23。
[0073]
具体来说，这种阀门26(也称为可变引气轮叶或v.b.v.)可以允许调整循环通过主流路径2的空气的流速，例如以调整怠速。此阀门26还可以具有提取进入主流路径2的碎屑或异物的功能，以保护位于下游的涡轮发动机1的元件，特别是知晓低压压缩机(未示出)轴向地在臂的下游和阀门的上游的高压压缩机(未示出)。
[0074]
图9说明另一实施例，其中臂7包含用于调整进气口14的区段的构件。这些调整构件包含至少一个可移动部件28，所述可移动部件的位置可以受到控制并且允许可能动态地通过调节来调整进气口14的区段。在这种情况下，使用两个相对可移动部件28，进气口14界定在可移动部件28的相对端之间。
[0075]
此外，如图10中所说明，涡轮发动机1可以包含整流器，所述整流器包含径向延伸，并且与臂7部分或完全相对地轴向定位且周向地位于臂7的任一侧上的叶片29。
[0076]
图11说明实施例，其中臂位于整流器的叶片下游，臂此外与整流器的叶片中的一个相对地周向定位。
[0077]
每个整流器叶片29的轴向尺寸小于臂7的轴向尺寸。每个整流器叶片29的周向尺寸小于臂7的周向尺寸。
[0078]
每个叶片29的下游端30位于臂7的后缘10的上游。如图12中所说明，本发明还适用于具有螺旋桨型无涵道风扇6的涡轮发动机1，包含其中定位属于定子的整流器7的开放二次流区域。此结构类似于图1的壳体，在这种情况下，涡轮发动机1不包含舱体3n。此涡轮发动机1也以首字母缩写词“usf”(代表无涵道单风扇)而为人所知。

技术特征：
1.一种涡轮发动机(1)，其根据轴线(x)延伸，所述涡轮发动机包含用于主流(f1)的流动路径(2)，其包含压缩机、燃烧室和涡轮；二次流(f2)的流出区域(3)，其围绕所述主流路径(2)；风扇(6)或螺旋桨，其位于所述主流路径(2)和所述二次流(f2)的所述流出区域(3)的上游；至少一个臂(7)，其径向地延伸穿过所述主流路径(2)；至少一个流体循环管(13)，其在所述臂(7)的内部延伸，其特征在于，所述臂(7)包含源自所述主流路径的进气口，以便冷却在所述管道中循环的所述流体，所述臂(7)包含出气口(15)，所述出气口(15)位于所述臂(7)的径向外端并且通向径向地位于所述主流路径(2)与所述次级流出区域(3)之间的所述涡轮发动机(1)的元件(4)，所述元件(4)包含第一导管(24)，所述第一导管将所述臂(7)的所述出口连接到第二导管(25)，所述第二导管将所述主流路径(2)连接到所述二次流(f2)的所述流出区域(3)。2.根据前一权利要求所述的涡轮发动机(1)，其特征在于，所述臂(7)包含限定上游的至少一个前缘(9)和下游的至少一个后缘(10)的两个侧表面(8)，所述进气口(14)位于所述前缘(9)处和/或所述臂(7)的所述侧表面(8)中的至少一个侧表面处。3.根据前一权利要求所述的涡轮发动机(1)，其特征在于，所述进气口(14)从所述臂(7)的所述对应侧表面(8)周向地延伸。4.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮发动机(1)，其特征在于，所述元件(4)包含用于循环气流的至少一个导管(24、25)，所述导管将所述臂(7)的所述出口连接到所述元件(4)的开口(23)，所述开口通向所述二次流(f2)的所述流出区域(3)。5.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮发动机(1)，其特征在于，所述臂(7)包含用于调整所述进气口(14)和/或所述出气口(15)的区段的构件(28)。6.根据前述权利要求中任一项所述的涡轮发动机(1)，其特征在于，所述臂(7)位于低压压缩机的上游。

技术总结
本发明涉及一种沿着轴线(X)延伸的涡轮发动机(1)，包括主流(F1)的流动路径(2)，其包括压缩机、燃烧室和涡轮；二次流(F2)的流出区域(3)，其围绕所述主路径(2)；鼓风机(6)或螺旋桨，其位于所述主路径(2)和所述二次流(F2)的所述流出区域(3)的上游；至少一个臂(7)，其径向地延伸穿过所述主路径(2)；至少一个流体循环管，其在所述臂(7)的内部延伸，其特征在于，所述臂(7)包括来自所述主路径的空气的入口以便冷却在所述管道中循环的所述流体。便冷却在所述管道中循环的所述流体。便冷却在所述管道中循环的所述流体。


技术研发人员：文森特
受保护的技术使用者：赛峰飞机发动机公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2023/8/24