飞行器涡轮机的制作方法

本发明涉及航空的一般领域。更具体地，本发明旨在提供一种飞行器涡轮机。

背景技术：

1、现有技术包括文献us-a1-2019/078536、us-a1-2016/2014608以及wo-a1-2011/171007。

2、通常，飞行器涡轮机包括气体发生器，气体发生器沿着纵向轴线包括至少一个压缩机、燃烧室和至少一个涡轮。

3、空气流进入气体发生器并在一个或多个压缩机中被压缩。该压缩空气流与燃料混合并在燃烧室中燃烧，燃烧气体在一个或多个涡轮中膨胀。这种膨胀导致一个或多个涡轮转子旋转，这驱动一个或多个压缩机转子旋转。燃烧气体通过喷嘴喷射以提供推力，该推力可以被添加到由涡轮机的至少一个螺旋桨或推进风扇赋予的推力。

4、气体流在涡轮机中流动穿过环形通道。如图1a所示，涡轮机10因此包括同轴环形壁(分别为内环形壁12和外环形壁14)，同轴环形壁围绕彼此延伸并且在同轴环形壁之间限定了用于主气体流18的主环形流动通道16。

5、在主气体流18被分成两个次级气体流(分别为内次级气体流20和外次级气体流22)的情况下，环形分离器24布置在两个壁12、14之间，并且分别与这些壁12、14限定了用于次级气体流20、22的两个次级环形流动通道(分别为内次级环形流动通道26和外次级环形流动通道28)。该分离器24在上游端部包括环形分流鼻部24a，环形分流鼻部被构造成将主气体流18分成两部分并形成次级气体流20、22。

6、转子叶片装置30可以因此在分离器24的上游处径向延伸穿过主通道16。

7、如图1a所示，结构臂32可以在转子叶片装置30的下游和分离器24的上游处径向延伸穿过主通道16。

8、如在本技术中所使用的，臂32或结构臂是指具有常规空气动力学横截面形状(例如图1b所示的空气动力学横截面形状)但不包括拱腹或拱背的定子元件。臂32与轮叶或叶片并不类似，轮叶或叶片的轮廓被成形为包括拱腹和拱背。臂32通常相对于平面p对称，该平面穿过涡轮机的轴线。臂32的数量通常小于10个，并且可以是4个。臂32中的至少一个臂可以是中空的并且沿径向方向为管状，以由辅助装置穿过并且用于使这些辅助装置穿过发动机中的通道。

9、对于一些类型的涡轮机，例如多流涡轮机或可变循环涡轮机，有用的是使定子叶片装置34位于转子叶片装置30的紧接着的下游并且与分流鼻部24a集成以用于对流进行分离而不是将定子叶片装置定位在转子30与分离器24之间(参见图2a)，以减小图1a所示的概念与图2a所示的概念之间的模块的长度。定子叶片装置34将包括围绕涡轮机的轴线分布的多个轮叶。如上所述并如图2b所示，这些轮叶中的每一个轮叶将具有如下的空气动力学轮廓，该空气动力学轮廓的横截面包括拱腹34a和拱背34b(图2b)，因此是非对称轮廓，这与图1a中可见的臂32不同。定子叶片装置34将径向延伸穿过主通道16。这些轮叶将包括前缘36和后缘，前缘在主通道16中位于分流鼻部24a上游，后缘分别为位于内通道26中的内后缘38a和位于外通道28中的外后缘38b。定子叶片装置可以连接到分流鼻部24a。

10、定子叶片装置34将对气体流16、20、22施加特定方向。然而，在可变循环涡轮机的情况下，在转子叶片装置30的下游提供可变几何形状以能够适应涡轮机的不同的操作状态和涵道比变化将是有用的。然而，出于总体尺寸的原因，在定子叶片装置34的下游增加可变桨距叶片装置可能是复杂的。实际上，这种增加将需要延长涡轮机的轴向尺寸，这将导致涡轮机质量的增大和涡轮机性能的下降。

11、此外，由于噪声的原因，将不可能使定子叶片装置34沿轴向朝向转子叶片装置30移动得更近。

12、在本技术中，可变周期涡轮机是指如下的涡轮机，该涡轮机的比推力可以在给定发动机速度下通过控制涡轮机的可变几何形状来改变。可变几何形状的示例是可变桨距定子叶片装置。在本技术中，叶片装置被定义为轮叶的环形排。

13、因此，本发明提出对如图2a所示的涡轮机进行优化，使得该涡轮机可以在多种构造下使用，并且特别地在多(至少两个)流涡轮机和/或可变循环涡轮机的情况下使用。

技术实现思路

1、本发明提出了一种飞行器涡轮机，该飞行器涡轮机包括气体发生器，气体发生器沿着纵向轴线包括至少一个压缩机、燃烧室以及至少一个涡轮，涡轮机还包括：

2、-两个同轴环形壁，两个同轴环形壁分别为内环形壁和外环形壁，两个同轴环形壁围绕彼此延伸并且在两个同轴环形壁之间限定了用于主空气流的主环形流动通道，

3、-转子叶片装置，转子叶片装置径向延伸穿过所述主通道，

4、-环形分离器，环形分离器布置在转子叶片装置的下游并且位于两个壁之间，分离器分别与内壁和外壁一起限定了次级空气流的两个次级环形流动通道，两个次级环形流动通道分别为内次级空气流的内次级环形流动通道和外次级空气流的外次级环形流动通道，分离器在上游端部处包括环形分流鼻部，环形分流鼻部被构造成将主空气流分成两部分并形成次级空气流，

5、-定子元件，定子元件一方面径向延伸穿过所述主通道并且另一方面径向延伸穿过所述次级通道，

6、其特征在于，所述定子元件包括第一可变桨距矫直器轮叶，第一可变桨距矫直器轮叶围绕所述轴线分布，并且每个第一可变桨距矫直器轮叶包括前缘和后缘，前缘位于所述分流鼻部的上游，后缘分别为位于内次级通道中的内后缘和位于外次级通道中的外后缘，

7、并且涡轮机还包括矫直器轮叶，矫直器轮叶至少部分地固定，矫直器轮叶在外次级通道中并且在所述第一可变桨距轮叶的外后缘的下游围绕所述轴线分布。

8、因此，本发明提出在分流鼻部处提供可变桨距矫直器轮叶。为了使得这些轮叶围绕轮叶的桨距轴线能够进行角度移位，应当理解，轮叶将通过小的间隙来与分流鼻部和分离器分开，以限制这些区域中的气体泄漏。

9、“固定”矫直器轮叶与可变桨距轮叶相关联，并且位于外次级通道中。这种构造使得能够优化涡轮机的运行，从而允许多流应用或可变循环应用，同时限制对涡轮机的长度或轴向尺寸和质量的影响。实际上，在分流鼻部处提供可变桨距轮叶的事实使得能够轴向减小转子与流的分流鼻部之间的距离，同时允许在内次级通道和外次级通道中流动的气体流的变化。

10、“固定”矫直器轮叶可以是完全固定的，或者可以各自包括固定部分和可移动部分，可移动部分特别地具有可变桨距。这些轮叶中的每一个轮叶包括例如包括前缘的具有可变桨距的上游部分以及包括后缘的固定下游部分。

11、在本技术中，“环形”是指围绕轴线的、可以是连续的或间断的回转体形状。

12、此外，在本技术中，“可变桨距”元件被限定为如下的元件，该元件的一部分具有围绕轴线(被称为桨距轴线)可调节的位置。该元件的整体或该元件的仅一部分可以具有可变桨距。例如，在轮叶的情况下，该元件可以是一体式的并且具有围绕桨距轴线的可调节位置。或者，该元件可以仅包括如下的一个部分(例如包括前缘或后缘)，该部分的位置相对于轮叶的其余部分围绕桨距轴线可调节。在包括多个轮叶的叶片装置的情况下，轮叶中的每一个轮叶围绕轮叶自身的桨距轴线具有可调节位置。对于同一个叶片装置，存在与可变桨距轮叶一样多的桨距轴线。这些轴线中的每一个轴线相对于涡轮机的纵向轴线可以具有径向定向或倾斜定向。

13、该涡轮机可以包括被单独地采用的或被彼此组合地采用的以下特征中的一项或多项：

14、-定子元件还包括位于所述内次级通道中的第二可变桨距矫直器轮叶；

15、-第二可变桨距轮叶包括前缘和后缘，这些第二可变桨距轮叶的前缘位于第一可变桨距轮叶的内后缘的紧接着的下游，并且与这些后缘以预定轴向间隙分隔开；因此，第一可变桨距轮叶和第二可变桨距轮叶在轴向上非常靠近在一起，使得第一可变桨距轮叶和第二可变桨距轮叶被认为是在本发明的意义内形成定子元件的组件；这些轮叶之间的上述轴向间隙优选地尽可能小。这些轴向间隙的最小化使得能够在运行期间限制或甚至防止气体在第一可变桨距轮叶的后缘与第二可变桨距轮叶的前缘之间穿过；因此，应当理解，流过第一可变桨距轮叶的拱腹的气体随后必须流过第二可变桨距轮叶的拱腹，并且流过第一可变桨距轮叶的拱背的气体必须流过第二可变桨距轮叶的拱背；当间隙较大时，流过第一可变桨距轮叶的拱背的气体的一部分随后朝向第二轮叶的拱腹流动，并且使得能够向流过第一轮叶的拱腹的流体添加能量；

16、-至少部分固定的矫直器轮叶包括与第一可变桨距轮叶的后缘以预定轴向间隙分隔开的前缘；

17、-所述间隙优选地小于10mm，更优选地小于或等于5mm；

18、-所述第二可变桨距轮叶的数量等于所述第一可变桨距轮叶的数量；

19、-所述第二可变桨距轮叶的数量等于所述第一可变桨距轮叶的倍数；

20、-至少部分固定的所述轮叶的数量等于所述第一可变桨距轮叶的数量；

21、-至少部分固定的所述轮叶的数量等于所述第一可变桨距轮叶的倍数；

22、-涡轮机还包括用于控制可变桨距轮叶的角度桨距的至少一个系统；

23、-所述控制系统被安装在所述分离器内或安装在所述外壁的径向外部；

24、-至少部分固定的所述轮叶中的至少一些轮叶具有与那些其他轮叶不同的轮廓，并且因此形成多轮廓轮叶网格；

25、-转子叶片装置是推进风扇或压缩机转子叶片装置；以及

26、-至少部分固定的矫直器轮叶是完全固定的；

27、-至少部分固定的矫直器轮叶各自包括固定部分和可移动部分，可移动部分特别地具有可变桨距；这些轮叶中的每一个轮叶包括例如包括前缘的具有可变桨距的上游部分以及包括后缘的固定下游部分；

28、-至少部分固定的所述矫直器轮叶包括拱腹和拱背，并且所述可变桨距矫直器轮叶包括拱腹和拱背。

29、本发明还涉及一种飞行器，该飞行器特别是运输飞机，该飞行器包括如上文所描述的涡轮机。