專利名稱：翼型件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)的領(lǐng)域大體上涉及翼型件，并且更具體而言，涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)翼型件及其制造方法。
背景技術(shù)：
大多數(shù)已知的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有壓縮機(jī)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和渦輪系統(tǒng)。在操作期間，來(lái)自壓縮機(jī)系統(tǒng)的壓縮空氣被導(dǎo)入燃燒系統(tǒng)，并且壓縮空氣在燃燒系統(tǒng)中與燃料混合并點(diǎn)燃以產(chǎn)生燃燒氣體的流。燃燒氣體的流被導(dǎo)入渦輪系統(tǒng)，渦輪系統(tǒng)包括具有緊接著環(huán)形轉(zhuǎn)子的環(huán)形定子的至少一個(gè)級(jí)。定子具有一行定子翼型件(即，定子靜葉)，并且轉(zhuǎn)子具有一行轉(zhuǎn)子翼型件(即，轉(zhuǎn)子葉片)。這樣，燃燒氣體流過(guò)定子靜葉并在轉(zhuǎn)子葉片上流動(dòng)以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，這為壓縮機(jī)系統(tǒng)或發(fā)電機(jī)產(chǎn)生軸功率。已知增加與燃燒過(guò)程相關(guān)的溫度會(huì)導(dǎo)致燃燒氣體溫度的增加和因此發(fā)動(dòng)機(jī)操作效率的增加。還已知增加燃燒氣體溫度會(huì)在渦輪系統(tǒng)的翼型件上引起顯著的熱應(yīng)力，從而縮短渦輪翼型件的使用壽命。因此，至少一些已知的渦輪翼型件經(jīng)由從翼型件的孔口排放冷卻空氣的冷卻過(guò)程來(lái)冷卻，這使得翼型件能夠更好地經(jīng)受燃燒氣體流中的溫度增加。然而，還已知將冷卻空氣排入燃燒氣體流中會(huì)降低燃燒氣體的溫度，從而減損將經(jīng)由燃燒過(guò)程中的溫度增加獲得的操作效率。因此，將有用的是提供能以增加翼型件的使用壽命且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)操作效率影響較小的方式冷卻的翼型件。
發(fā)明內(nèi)容
在一方面，提供了一種翼型件。翼型件包括前緣、后緣以及從前緣延伸至后緣的一對(duì)側(cè)部。翼型件還包括限定在側(cè)部之間的內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道，其中，通道具有通道軸線，冷卻空氣沿通道軸線流動(dòng)。翼型件還包括多個(gè)流動(dòng)路徑，其延伸通過(guò)側(cè)部中的至少一個(gè)，使得流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從通道排放冷卻空氣，其中，流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線。在另一方面，提供了一種制造翼型件的方法。該方法包括形成前緣、后緣以及從前緣延伸至后緣的一對(duì)側(cè)部。該方法還包括在側(cè)部之間形成內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道，其中，通道具有通道軸線，冷卻空氣沿通道軸線流動(dòng)。該方法還包括形成多個(gè)流動(dòng)路徑，其延伸通過(guò)側(cè)部中的至少一個(gè)，使得流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從通道排放冷卻空氣，其中，流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線。在該方法中，形成多個(gè)流動(dòng)路徑包括將流動(dòng)路徑中的每一個(gè)形成為包括通槽段和三角形段。將流動(dòng)路徑中的每一個(gè)形成為包括通槽段和三角形段包括將通槽段中的每一個(gè)形成為大體L形。形成內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道包括形成通道使得通道靠近后緣沿翼型件的大致翼展方向定向，并且形成多個(gè)流動(dòng)路徑包括形成流動(dòng)路徑使得銳角為面向內(nèi)的銳角。形成流動(dòng)路徑使得銳角為面向內(nèi)的銳角包括將面向內(nèi)的銳角中的每一個(gè)形成為在約20°和約70°之間，或者，形成流動(dòng)路徑使得銳角為面向內(nèi)的銳角包括使面向內(nèi)的銳角中的每一個(gè)形成為約35°。形成多個(gè)流動(dòng)路徑還包括形成流動(dòng)路徑軸線使得流動(dòng)路徑軸線被定向?yàn)橐源笾轮苯桥c后緣相交。在另一方面，提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)下游的渦輪系統(tǒng)。渦輪系統(tǒng)包括翼型件，其具有前緣、后緣、從前緣延伸至后緣的一對(duì)側(cè)部以及限定在側(cè)部之間的內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道，其中，通道具有通道軸線，冷卻空氣沿通道軸線流動(dòng)。翼型件還具有多個(gè)流動(dòng)路徑，其延伸通過(guò)側(cè)部中的至少一個(gè)，使得流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從通道排放冷卻空氣，其中，流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線。在該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，流動(dòng)路徑中的每一個(gè)包括通槽段和三角形段。通槽段中的每一個(gè)為大體L形。通道靠近后緣沿翼型件的大致翼展方向定向，使得銳角為面向內(nèi)的銳角。面向內(nèi)的銳角中的每一個(gè)在約20°和約70°之間，或者，面向內(nèi)的銳角中的每一個(gè)為約35°。
圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意 圖2是圖1所示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪系統(tǒng)的示例性轉(zhuǎn)子葉片的透視 圖3是圖2所示轉(zhuǎn)子葉片的頂視圖；以及 圖4是沿線4-4截取的圖3所示轉(zhuǎn)子葉片的剖視圖。附圖標(biāo)記:
100燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)
102風(fēng)扇系統(tǒng)
104壓縮機(jī)系統(tǒng)
106燃燒系統(tǒng)
108高壓渦輪系統(tǒng)
110低壓渦輪系統(tǒng)
112排氣系統(tǒng)
200轉(zhuǎn)子葉片
202平臺(tái)段
204翼型件
206葉片頂部
208第一成形側(cè)壁
210第二成形側(cè)壁
212前緣
214后緣
218冷卻孔口的構(gòu)型
220內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道
222通道軸線
224內(nèi)邊界
226外邊界
228第一導(dǎo)向指狀物
230第二導(dǎo)向指狀物232第三導(dǎo)向指狀物
234第四導(dǎo)向指狀物
236第五導(dǎo)向指狀物
238第六導(dǎo)向指狀物
240第七導(dǎo)向指狀物
242第八導(dǎo)向指狀物
244第九導(dǎo)向指狀物
246第十導(dǎo)向指狀物
248內(nèi)輪廓
250外輪廓
252底面
254指狀物頂端
256第一流動(dòng)路徑
258第一流動(dòng)路徑軸線
260第二流動(dòng)路徑
262第二流動(dòng)路徑軸線
264第三流動(dòng)路徑
266第三流動(dòng)路徑軸線
268第四流動(dòng)路徑
270第四流動(dòng)路徑軸線
272第五流動(dòng)路徑
274第五流動(dòng)路徑軸線
276第六流動(dòng)路徑
278第六流動(dòng)路徑軸線
280第七流動(dòng)路徑
282第七流動(dòng)路徑軸線
284第八流動(dòng)路徑
286第八流動(dòng)路徑軸線
288第九流動(dòng)路徑
290第九流動(dòng)路徑軸線
292第十流動(dòng)路徑
294第十流動(dòng)路徑軸線
296第^^一流動(dòng)路徑
298第^^一流動(dòng)路徑軸線
300第一通槽段
302第一三角形(delta)段
304第一面向內(nèi)的銳角
306第一大致直角
308第二通槽段310第二三角形段
312第二面向內(nèi)的銳角
314第二大致直角
316第三通槽段
318第三三角形段
320第三面向內(nèi)的銳角
322第三大致直角
324第四通槽段
326第四三角形段
328第四面向內(nèi)的銳角
330第四大致直角
332第五通槽段
334第五三角形段
336第五面向內(nèi)的銳角
338第五大致直角
340第六通槽段
342第六三角形段
344第六面向內(nèi)的銳角
346第六大致直角
348第七通槽段
350第七三角形段
352第七面向內(nèi)的銳角
354第七大致直角
356第八通槽段
358第八三角形段
360第八面向內(nèi)的銳角
362第八大致直角
364第九通槽段
366第九三角形段
368第九面向內(nèi)的銳角
370第九大致直角
372第十通槽段
374第十三角形段
376第十大致直角
378第十大致直角
382第十一通槽段
384第H三角形段
386第H^一面向外的銳角
394流。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)描述以示例的方式而非以限制的方式闡述了翼型件及其制造方法。該描述應(yīng)明顯地使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造和使用翼型件，并且該描述闡述了翼型件的若干實(shí)施例、改型、變型、備選方案和用途，包括目前認(rèn)為是其最佳模式的方案。翼型件在本文中被描述為應(yīng)用于優(yōu)選實(shí)施例，即燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪系統(tǒng)。然而，可以想到，翼型件及其制造方法在廣泛的系統(tǒng)和/或各種其它商業(yè)、工業(yè)和/或消費(fèi)應(yīng)用中具有普遍的應(yīng)用。圖1是示例性燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的示意圖，其包括風(fēng)扇系統(tǒng)102、壓縮機(jī)系統(tǒng)104、燃燒系統(tǒng)106、高壓渦輪系統(tǒng)108、低壓渦輪系統(tǒng)110和排氣系統(tǒng)112。在操作中，空氣流過(guò)風(fēng)扇系統(tǒng)102并被供應(yīng)至壓縮機(jī)系統(tǒng)104。壓縮空氣從壓縮機(jī)系統(tǒng)104輸送至燃燒系統(tǒng)106，在此其與燃料混合并點(diǎn)燃以產(chǎn)生燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒系統(tǒng)106流過(guò)渦輪系統(tǒng)108、110并經(jīng)由排氣系統(tǒng)112離開(kāi)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100。在其它實(shí)施例中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括以任何合適方式布置的任何合適數(shù)量的風(fēng)扇系統(tǒng)、壓縮機(jī)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、渦輪系統(tǒng)和/或排氣系統(tǒng)。圖2和圖3分別是高壓渦輪系統(tǒng)108的示例性轉(zhuǎn)子葉片200的透視圖和頂視圖。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片200包括平臺(tái)段202和與平臺(tái)段202 —體地形成且從其延伸的翼型件204。在其它實(shí)施例中，翼型件204可被構(gòu)造用作高壓渦輪系統(tǒng)108的定子靜葉。備選地，翼型件204可被構(gòu)造用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的任何合適系統(tǒng)(例如，低壓渦輪系統(tǒng)110)中。在示例性實(shí)施例中，翼型件204在從轉(zhuǎn)子葉片200的平臺(tái)段202到轉(zhuǎn)子葉片200的葉片頂部206的翼展(span)中延伸。翼型件204包括在前緣212和相對(duì)的后緣214處會(huì)聚的第一成形側(cè)壁208和第二成形側(cè)壁210。第一成形側(cè)壁208為凸形的且限定翼型件204的吸入側(cè)，并且第二成形側(cè)壁210為凹形的且限定翼型件204的壓力側(cè)。如下文更詳細(xì)描述的，翼型件204具有在第二成形側(cè)壁210上靠近后緣214的大體翼展方向的冷卻孔口構(gòu)型218。在其它實(shí)施例中，側(cè)壁208、210可具有任何合適的輪廓，并且冷卻孔口構(gòu)型218可在翼型件204上具有任何合適的取向和位置。圖4是沿圖3的線4-4截取的翼型件204的剖視圖。在示例性實(shí)施例中，翼型件204具有設(shè)置在第一側(cè)壁208和第二側(cè)壁210之間的內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道220，并且通道220具有通道軸線222 (即，中心軸線)，通道軸線222沿大體翼展方向定向，使得通道220與冷卻孔口構(gòu)型218流動(dòng)連通，如下文更詳細(xì)描述的。冷卻孔口構(gòu)型218包括內(nèi)邊界224、外邊界226以及與第一成形側(cè)壁208和第二成形側(cè)壁210 —體地形成的多個(gè)間隔開(kāi)的導(dǎo)向指狀物，即，第一導(dǎo)向指狀物228、第二導(dǎo)向指狀物230、第三導(dǎo)向指狀物232、第四導(dǎo)向指狀物234、第五導(dǎo)向指狀物236、第六導(dǎo)向指狀物238、第七導(dǎo)向指狀物240、第八導(dǎo)向指狀物242、第九導(dǎo)向指狀物244和第十導(dǎo)向指狀物246。每個(gè)導(dǎo)向指狀物228、230、232、234、236、238、240、242、244、246具有內(nèi)輪廓248和外輪廓250，內(nèi)輪廓248和外輪廓250在底面252和指狀物頂端254處接合在一起且在它們之間延伸。在示例性實(shí)施例中，底面252定向?yàn)榇笾缕叫杏谕ǖ垒S線222。在一些實(shí)施例中，底面252可具有便于使翼型件204能夠如本文所述工作的任何合適的取向。在其它實(shí)施例中，翼型件204可具有任何合適數(shù)量的導(dǎo)向指狀物。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“內(nèi)”是指沿翼型件204的翼展定位成相比葉片頂部206更靠近平臺(tái)段202，而術(shù)語(yǔ)“外”是指沿翼型件204的翼展定位成相比平臺(tái)段202更靠近葉片頂部206。類似地，術(shù)語(yǔ)“面向內(nèi)”是指面朝平臺(tái)段202而不是面朝葉片頂部206，而術(shù)語(yǔ)“面向外”是指面朝葉片頂部206而不是面朝平臺(tái)段202。這樣，第一流動(dòng)路徑256沿第一流動(dòng)路徑軸線258 ( S卩，中心軸線)限定在內(nèi)邊界224和第一導(dǎo)向指狀物228的內(nèi)輪廓248之間；第二流動(dòng)路徑260沿第二流動(dòng)路徑軸線262 (即，中心軸線)限定在第一導(dǎo)向指狀物228的外輪廓250和第二導(dǎo)向指狀物230的內(nèi)輪廓248之間；第三流動(dòng)路徑264沿第三流動(dòng)路徑軸線266(即，中心軸線)限定在第二導(dǎo)向指狀物230的外輪廓250和第三導(dǎo)向指狀物232的內(nèi)輪廓248之間；第四流動(dòng)路徑268沿第四流動(dòng)路徑軸線270 (即，中心軸線)限定在第三導(dǎo)向指狀物232的外輪廓250和第四導(dǎo)向指狀物234的內(nèi)輪廓248之間；第五流動(dòng)路徑272沿第五流動(dòng)路徑軸線274 ( S卩，中心軸線)限定在第四導(dǎo)向指狀物234的外輪廓250和第五導(dǎo)向指狀物236的內(nèi)輪廓248之間；第六流動(dòng)路徑276沿第六流動(dòng)路徑軸線278 ( S卩，中心軸線)限定在第五導(dǎo)向指狀物236的外輪廓250和第六導(dǎo)向指狀物238的內(nèi)輪廓248之間；第七流動(dòng)路徑280沿第七流動(dòng)路徑軸線282 (即，中心軸線)限定在第六導(dǎo)向指狀物238的外輪廓250和第七導(dǎo)向指狀物240的內(nèi)輪廓248之間；第八流動(dòng)路徑284沿第八流動(dòng)路徑軸線286(即，中心軸線)限定在第七導(dǎo)向指狀物240的外輪廓250和第八導(dǎo)向指狀物242的內(nèi)輪廓248之間；第九流動(dòng)路徑288沿第九流動(dòng)路徑軸線290 (即，中心軸線)限定在第八導(dǎo)向指狀物242的外輪廓250和第九導(dǎo)向指狀物244的內(nèi)輪廓248之間；第十流動(dòng)路徑292沿第十流動(dòng)路徑軸線294 (即，中心軸線)限定在第九導(dǎo)向指狀物244的外輪廓250和第十導(dǎo)向指狀物246的內(nèi)輪廓248之間；并且第十一流動(dòng)路徑296沿第十一流動(dòng)路徑軸線298(即，中心軸線)限定在第十導(dǎo)向指狀物246的外輪廓250和外邊界226之間。第一流動(dòng)路徑256包括第一通槽段300和第一三角形段302，并且第一通槽段300成形為使得第一流動(dòng)路徑軸線258以第一面向內(nèi)銳角304與通道軸線222相交并以第一大致直角306與后緣214相交。第二流動(dòng)路徑260包括第二通槽段308和第二三角形段310，并且第二通槽段308成形為使得第二流動(dòng)路徑軸線262以第二面向內(nèi)銳角312與通道軸線222相交并以第二大致直角314與后緣214相交。第三流動(dòng)路徑264包括第三通槽段316和第三三角形段318，并且第三通槽段316成形為使得第三流動(dòng)路徑軸線266以第三面向內(nèi)銳角320與通道軸線222相交并以第三大致直角322與后緣214相交。第四流動(dòng)路徑268包括第四通槽段324和第四三角形段326，并且第四通槽段324成形為使得第四流動(dòng)路徑軸線270以第四面向內(nèi)銳角328與通道軸線222相交并以第四大致直角330與后緣214相交。第五流動(dòng)路徑272包括第五通槽段332和第五三角形段334，并且第五通槽段332成形為使得第五流動(dòng)路徑軸線274以第五面向內(nèi)銳角336與通道軸線222相交并以第五大致直角338與后緣214相交。類似地,第六流動(dòng)路徑276包括第六通槽段340和第六三角形段342,并且第六通槽段340成形為使得第六流動(dòng)路徑軸線278以第六面向內(nèi)銳角344與通道軸線222相交并以第六大致直角346與后緣214相交。第七流動(dòng)路徑280包括第七通槽段348和第七三角形段350，并且第七通槽段348成形為使得第七流動(dòng)路徑軸線282以第七面向內(nèi)銳角352與通道軸線222相交并以第七大致直角354與后緣214相交。第八流動(dòng)路徑284包括第八通槽段356和第八三角形段358，并且第八通槽段356成形為使得第八流動(dòng)路徑軸線286以第八面向內(nèi)銳角360與通道軸線222相交并以第八大致直角362與后緣214相交。第九流動(dòng)路徑288包括第九通槽段364和第九三角形段366，并且第九通槽段364成形為使得第九流動(dòng)路徑軸線290以第九面向內(nèi)銳角368與通道軸線222相交并以第九大致直角370與后緣214相交。這樣，每個(gè)軸線258、262、266、270、274、278、282、286、290在其相應(yīng)的流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288的中間段處間斷(例如，成角度或改變方向)。在示例性實(shí)施例中，流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288在相對(duì)于通道軸線222成銳角的第一方向上接納冷卻空氣，并且在不同于第一方向且大致垂直于后緣214的第二方向上排放冷卻空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，銳角304、312、320、328、336、344、352、360、368基本上相同且在約20°和約70°之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，銳角304、312、320、328、336、344、352、360、368基本上相同且為約35°。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)通槽段300、308、316、324、332、340、348、356、364 為大體 L 形。在其它實(shí)施例中，通槽段 300、308、316、324、332、340、348、356、364 可具有使流動(dòng)路徑 256、260、264、268、272、276、280、284、288 能夠如本文所述接納和排放冷卻空氣的任何合適的形狀。在示例性實(shí)施例中，第十流動(dòng)路徑292包括第十通槽段372和第十三角形段374，并且第十通槽段372成形為使得第十流動(dòng)路徑軸線294以第十大致直角376、378與通道軸線222和后緣214相交。另外，第i^一流動(dòng)路徑296包括第i^一通槽段382和第i^一三角形段384，并且第十一通槽段382成形為使得第十一流動(dòng)路徑軸線298以第十一面向外銳角386與通道軸線222相交。在示例性實(shí)施例的操作期間，冷卻空氣的流394沿通道軸線222被引導(dǎo)通過(guò)通道220 并且經(jīng)由流動(dòng)路徑 256、260、264、268、272、276、280、284、288、292、296 從通道 220 排放。由于流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288具有以面向內(nèi)的銳角304、312、320、328、336、344、352、360、368 定向的流動(dòng)路徑軸線 258、262、266、270、274、278、282、286,290,因而通道220中的冷卻空氣流394在進(jìn)入流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288 之后減速。 更具體而言，通槽段 300、308、316、324、332、340、348、356、364 相對(duì)于通道軸線222的銳角取向?yàn)槔鋮s空氣形成更曲折的路徑，并且因此便于使冷卻空氣在從通道220進(jìn)入流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288之后減速，從而降低冷卻空氣從流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288排放的速率。另外，由于第十流動(dòng)路徑軸線294以第十大致直角376與通道軸線222相交，因而冷卻空氣以比冷卻空氣進(jìn)入流動(dòng)路徑256、260、264、268、272、276、280、284、288的速率更高的速率進(jìn)入第十流動(dòng)路徑292。類似地，由于第十一流動(dòng)路徑軸線298以第十一面向外銳角386與通道軸線222相交，因而冷卻空氣以比冷卻空氣進(jìn)入第十流動(dòng)路徑292的速率更高的速率進(jìn)入第十一流動(dòng)路徑 296。此外，三角形段 302、310、318、326、334、342、350、358、366、374、384 便于擴(kuò)散離開(kāi)通槽段300、308、316、324、332、340、348、356、364、372、382的冷卻空氣，使得冷卻空氣沿整個(gè)后緣214從構(gòu)型218排放，以便于在后緣214處冷卻翼型件204。此外，應(yīng)當(dāng)指出，雖然冷卻孔口的構(gòu)型218在示例性實(shí)施例中為后緣冷卻孔口的構(gòu)型，但本文所述的方法和系統(tǒng)相對(duì)于位于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)100的任何合適段中的冷卻孔口的任何合適構(gòu)型而言都將是可用的。
本文所述的方法和系統(tǒng)便于提供用于從翼型件排放冷卻空氣的改進(jìn)的渦輪翼型件后緣冷卻槽縫幾何形狀。本文所述的方法和系統(tǒng)還便于提供便于減少寄生的翼型件冷卻流的冷卻流槽縫和/或提供帶有降低的后緣金屬溫度和熱梯度的翼型件的提高的耐久性。作為歸因于槽縫入口角度的槽縫入口處的流分離的結(jié)果，本文所述的方法和系統(tǒng)還便于減少冷卻槽縫有效流和維持高的槽縫薄膜冷卻效果。本文所述的方法和系統(tǒng)還便于提供沿翼型件翼弦與主流熱氣體流對(duì)齊的期望的槽縫流出口角取向，從而維持翼型件上槽縫中斷處下游的高的薄膜冷卻效果。因此，本文所述的方法和系統(tǒng)便于以更低的冷卻流排放速率獲得更低翼型件金屬溫度的最終結(jié)果。另外，本文所述的方法和系統(tǒng)便于提供使得槽脊(land)尺寸和金屬溫度的減小成為可能的冷卻槽縫構(gòu)型，這是在槽脊溫度變得有限的情況下在顯著更高的渦輪入口溫度下操作的高級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的。本文所述的方法和系統(tǒng)還便于通過(guò)后續(xù)的槽縫面積增加和減小的槽脊面積而提供冷卻優(yōu)點(diǎn)。因此，本文所述的方法和系統(tǒng)可用于通過(guò)降低在給定翼型件耐久度下的寄生冷卻流水平而實(shí)現(xiàn)燃料消耗比(SFC)益處，或者可用于在維持給定SFC水平的同時(shí)增加翼型件耐久度。因此，可以實(shí)現(xiàn)SFC改進(jìn)，同時(shí)減少冷卻空氣的總用量，增加與更冷的金屬溫度相關(guān)的翼型件耐久度，并且維持期望的翼型件冷卻流排放水平。以上詳細(xì)描述了翼型件及其制造方法的示例性實(shí)施例。系統(tǒng)和方法不限于本文所述的具體實(shí)施例，而是，方法和系統(tǒng)的構(gòu)件可以獨(dú)立地且與本文所述其它構(gòu)件分開(kāi)地使用。例如，本文所述的方法和系統(tǒng)可具有其它工業(yè)和/或消費(fèi)應(yīng)用且不限于僅用本文所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)踐。而是，本發(fā)明可結(jié)合許多其它工業(yè)來(lái)實(shí)現(xiàn)和使用。雖然已結(jié)合多個(gè)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種翼型件(204)，包括: 前緣(212)； 后緣(214)； 一對(duì)側(cè)部(208，210)，所述一對(duì)側(cè)部(208，210)從所述前緣延伸至所述后緣； 內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道(220)，所述內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道(220)限定在所述側(cè)部之間，其中，所述通道具有通道軸線(222)，冷卻空氣沿所述通道軸線(222)流動(dòng)；以及 多個(gè)流動(dòng)路徑(256，260, 264，268，272，276，280, 284，288)，所述多個(gè)流動(dòng)路徑延伸通過(guò)所述側(cè)部中的至少一個(gè)，使得所述流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從所述通道排放冷卻空氣，其中，所述流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與所述通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線(258，262，266，270，274，278，282，286，290)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型件(204)，其特征在于，所述流動(dòng)路徑(256，260，264，268，272，276，280，284，288)中的每一個(gè)包括通槽段(300，308，316，324，332，340，348，356，364)和三角形段(302，310，318，326，334，342，350，358，366)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的翼型件(204)，其特征在于，所述通槽段(300，308，316，324，332，340, 348，356，364)中的每一個(gè)為大體 L 形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的翼型件(204)，其特征在于，所述通道(220)靠近所述后緣(214)沿所述翼型件的大致翼展方向定向，使得所述銳角為面向內(nèi)的銳角(304，312，320，328，336，344，352，360，368)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的翼型件(204)，其特征在于，所述面向內(nèi)的銳角(304，312，320，328，336，344，35 2，360, 368)中的每一個(gè)在約 20。和約 70。之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的翼型件(204)，其特征在于，所述面向內(nèi)的銳角(304，312，320，328，336，344，352，360，368)中的每一個(gè)為約 35。。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的翼型件(204)，其特征在于，所述流動(dòng)路徑軸線(258，262，266，270，274，278，282，286，290)被定向?yàn)橐源笾轮苯?306，314，322，330，338，346，354，362，370)與所述后緣(214)相交。
8.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，包括: 燃燒系統(tǒng)(106);以及 渦輪系統(tǒng)(108，110)，所述渦輪系統(tǒng)(108，110)在所述燃燒系統(tǒng)的下游，其中，所述渦輪系統(tǒng)包括翼型件(204)，所述翼型件(204)包括: 前緣(212)； 后緣(214)； 一對(duì)側(cè)部(208，210)，所述一對(duì)側(cè)部(208，210)從所述前緣延伸至所述后緣；內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道(220)，所述內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道(220)限定在所述側(cè)部之間，其中，所述通道具有通道軸線(222)，冷卻空氣沿所述通道軸線(222)流動(dòng)；以及 多個(gè)流動(dòng)路徑(256，260, 264，268，272，276，280, 284，288)，所述多個(gè)流動(dòng)路徑延伸通過(guò)所述側(cè)部中的至少一個(gè)，使得所述流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從所述通道排放冷卻空氣，其中，所述流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與所述通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線(258，262，266，270，274，278，282，286，290)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其特征在于，所述流動(dòng)路徑(256，.260，264，268，272，276，280, 284，288)中的每一個(gè)包括通槽段(300，308, 316，.324，332，340，348，356，364)和三角形段(302，310，318，326，334，342，350，.358, 366)ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(100)，其特征在于，所述通槽段(300，.308，316，324，332，340, 348，356，364)中的每一個(gè)為大體 L 形。
全文摘要
本發(fā)明涉及翼型件及其制造方法，提供了一種翼型件(204)。該翼型件包括前緣(212)、后緣(214)、從前緣延伸至后緣的一對(duì)側(cè)部(208,210)、以及限定在側(cè)部之間的內(nèi)部冷卻流動(dòng)通道(220)，其中，通道具有通道軸線(222)，冷卻空氣沿該通道軸線(222)流動(dòng)。翼型件還包括多個(gè)流動(dòng)路徑(256,260,264,268,272,276,280,284,288)，其延伸通過(guò)側(cè)部中的至少一個(gè)，使得流動(dòng)路徑被構(gòu)造成從通道排放冷卻空氣，其中，流動(dòng)路徑中的每一個(gè)具有定向?yàn)橐凿J角與通道軸線相交的間斷的流動(dòng)路徑軸線(258,262,266,270,274,278,282,286,290)。
文檔編號(hào)F01D5/18GK103089325SQ20121042615
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者R.F.曼寧, V.H.S.科雷亞 申請(qǐng)人:通用電氣公司