用于發(fā)動機(jī)構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層的制作方法
【專利摘要】用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件可大體包括基底，其在外表面和與外表面相反的內(nèi)表面之間延伸。外表面可構(gòu)造成暴露于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑。另外，基底可由非金屬復(fù)合材料形成。熱氣路徑構(gòu)件可還包括熱涂層，其設(shè)置在基底的內(nèi)表面上。熱涂層可應(yīng)用于內(nèi)表面上，以便沿著內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布，其中不均勻分布允許在熱氣路徑構(gòu)件上在基底的外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
【專利說明】
用于發(fā)動機(jī)構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本主題大體涉及發(fā)動機(jī)構(gòu)件，并且更特別地，涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的基于非金屬的構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層，這種熱氣路徑構(gòu)件由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料形成。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的效率和性能，以便提供增加的推力-重量比、較低的排放和改進(jìn)的單位燃料消耗，渦輪發(fā)動機(jī)的任務(wù)是在較高溫度下運(yùn)行。在達(dá)到較高溫度和超越形成位于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑內(nèi)的構(gòu)件(特別是在發(fā)動機(jī)的燃燒器和/或渦輪區(qū)段內(nèi)的構(gòu)件)的材料的極限時，必須開發(fā)新材料。
[0003]因為發(fā)動機(jī)運(yùn)行溫度已經(jīng)提高，已經(jīng)開發(fā)出新的冷卻典型地用來形成熱氣路徑構(gòu)件的高溫合金的方法。例如，陶瓷隔熱涂層(TBC)被應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的外表面上以降低熱傳遞率，以對下面的金屬提供熱保護(hù)，以及允許構(gòu)件承受較高溫度。另外，冷卻回路和/或冷卻孔被引入以對熱氣路徑構(gòu)件提供改進(jìn)的冷卻。例如，膜冷卻孔通常設(shè)置在渦輪葉片中，以增強(qiáng)這種構(gòu)件的耐熱能力。
[0004]此外，陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料也被開發(fā)來替代高溫合金。在許多情況下，CMC材料提供優(yōu)于金屬材料的溫度和密度優(yōu)點(diǎn)，從而使材料是制造高溫?zé)釟饴窂綐?gòu)件所期望的選擇。由于其耐高溫能力，基于CMC的構(gòu)件通常能用于燃?xì)鉁u輪內(nèi)，而不需要將冷卻介質(zhì)供應(yīng)在構(gòu)件內(nèi)和/或供應(yīng)通過構(gòu)件。但是，因為渦輪發(fā)動機(jī)運(yùn)行溫度持續(xù)升高，仍然需要提供額外的冷卻給CMC構(gòu)件?？上У氖?，由于使CMC構(gòu)件的內(nèi)表面暴露于冷卻介質(zhì)(例如，由于使用傳統(tǒng)冷卻設(shè)計)，下面的CMC基底在位于渦輪發(fā)動機(jī)的熱氣路徑處或附近的其內(nèi)表面和其外表面之間經(jīng)歷增加的熱梯度。這種增加的熱梯度通常能產(chǎn)生超過材料的能力的熱應(yīng)力，從而導(dǎo)致不合需要的構(gòu)件損傷。
[0005]因此，在本技術(shù)中一種用于基于非金屬復(fù)合材料的構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層是受歡迎的，其允許針對構(gòu)件的特定冷卻要求而降低以及/或者改變構(gòu)件的內(nèi)和外表面之間的熱梯度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的各方面和優(yōu)點(diǎn)將部分地在以下描述中闡述，或根據(jù)描述可為顯而易見的，或可通過實(shí)踐本發(fā)明來學(xué)習(xí)。
[0007]在一個方面，本主題涉及一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件。熱氣路徑構(gòu)件可大體包括基底，其在外表面和與外表面相反的內(nèi)表面之間延伸。外表面可構(gòu)造成暴露于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑。另外，基底可由非金屬復(fù)合材料形成。熱氣路徑構(gòu)件可還包括熱涂層，其設(shè)置在基底的內(nèi)表面上。熱涂層可應(yīng)用于內(nèi)表面上，以沿著內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布，其中不均勻分布允許在熱氣路徑構(gòu)件上在基底的外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0008]在另一個方面，本主題涉及一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件。熱氣路徑構(gòu)件可大體包括基底，其在外表面和與外表面相反的內(nèi)表面之間延伸。外表面可構(gòu)造成暴露于在發(fā)動機(jī)的熱氣路徑內(nèi)流動的燃燒氣體，并且內(nèi)表面可構(gòu)造成暴露于冷卻介質(zhì)。另外，基底可由非金屬復(fù)合材料形成。熱氣路徑構(gòu)件可還包括設(shè)置在基底的內(nèi)表面上的熱涂層，其由比非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成。此外，熱涂層可允許在熱氣路徑構(gòu)件上在基底的外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0009]技術(shù)方案1.一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括:
基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的熱氣路徑，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成；
熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布，
其中所述不均勻分布允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0010]技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定變化的厚度。
[0011]技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分，根據(jù)一定型式應(yīng)用所述熱涂層。
[0012]技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述型式對應(yīng)于棋盤型式、網(wǎng)格型式或條紋型式中的一個。
[0013]技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用在沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分的離散位置。
[0014]技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)表面限定表面結(jié)構(gòu)，所述熱涂層應(yīng)用在所述表面結(jié)構(gòu)內(nèi)或在所述表面結(jié)構(gòu)上。
[0015]技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成。
[0016]技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述非金屬復(fù)合材料對應(yīng)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。
[0017]技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱氣路徑構(gòu)件對應(yīng)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片、導(dǎo)葉、襯套、穹頂、噴嘴帶、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、偏轉(zhuǎn)器或熱防護(hù)件中的一個。
[0018]技術(shù)方案10.—種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括:
基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于在所述發(fā)動機(jī)的熱氣路徑內(nèi)流動的燃燒氣體，并且所述內(nèi)表面構(gòu)造成暴露于冷卻介質(zhì)，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成；
熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成，
其中所述熱涂層允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0019]技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案11所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有均勻分布。
[0020]技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案12所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定基本恒定厚度。
[0021]技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案11所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布。
[0022]技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案13所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定變化的厚度。
[0023]技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案13所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分，根據(jù)一定型式應(yīng)用所述熱涂層。
[0024]技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述型式對應(yīng)于棋盤型式、網(wǎng)格型式或條紋型式中的一個。
[0025]技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案13所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用在沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分的離散位置。
[0026]技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)表面限定表面結(jié)構(gòu)，所述熱涂層應(yīng)用在所述表面結(jié)構(gòu)內(nèi)或在所述表面結(jié)構(gòu)上。
[0027]技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案11所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述非金屬復(fù)合材料對應(yīng)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。
[0028]技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱氣路徑構(gòu)件對應(yīng)于的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片、導(dǎo)葉、襯套、穹頂、噴嘴帶、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、偏轉(zhuǎn)器或熱防護(hù)件中的一個。
[0029]技術(shù)方案21.一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括:
基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的熱氣路徑，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成；
熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布，
其中所述不均勻分布允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0030]技術(shù)方案22.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定變化的厚度。
[0031 ]技術(shù)方案23.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分，根據(jù)一定型式應(yīng)用所述熱涂層，或所述熱涂層應(yīng)用在沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分的離散位置。
[0032]技術(shù)方案24.根據(jù)技術(shù)方案23所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述型式對應(yīng)于棋盤型式、網(wǎng)格型式或條紋型式中的一個。
[0033]技術(shù)方案25.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)表面限定表面結(jié)構(gòu)，所述熱涂層應(yīng)用在所述表面結(jié)構(gòu)內(nèi)或在所述表面結(jié)構(gòu)上。
[0034]技術(shù)方案26.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成。
[0035]技術(shù)方案27.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述非金屬復(fù)合材料對應(yīng)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。
[0036]技術(shù)方案28.根據(jù)技術(shù)方案21所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱氣路徑構(gòu)件對應(yīng)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片、導(dǎo)葉、襯套、穹頂、噴嘴帶、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、偏轉(zhuǎn)器或熱防護(hù)件中的一個。
[0037]技術(shù)方案29.—種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括:
基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于在所述發(fā)動機(jī)的熱氣路徑內(nèi)流動的燃燒氣體，并且所述內(nèi)表面構(gòu)造成暴露于冷卻介質(zhì)，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成；
熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成，
其中所述熱涂層允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。
[0038]技術(shù)方案30.根據(jù)技術(shù)方案29所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有均勻分布。
[0039]技術(shù)方案31.根據(jù)技術(shù)方案30所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定基本恒定厚度。
[0040]技術(shù)方案32.根據(jù)技術(shù)方案29所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布。
[0041 ]技術(shù)方案33.根據(jù)技術(shù)方案9所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)表面限定表面結(jié)構(gòu)，所述熱涂層應(yīng)用在所述表面結(jié)構(gòu)內(nèi)或在所述表面結(jié)構(gòu)上。
[0042]技術(shù)方案34.根據(jù)技術(shù)方案29所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述非金屬復(fù)合材料對應(yīng)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。
[0043]技術(shù)方案35.根據(jù)技術(shù)方案29所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱氣路徑構(gòu)件對應(yīng)于的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片、導(dǎo)葉、襯套、穹頂、噴嘴帶、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、偏轉(zhuǎn)器或熱防護(hù)件中的一個。
[0044]參照以下描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在此說明書中且構(gòu)成此說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，并且與描述一起用來闡述本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0045]在說明書中闡述本發(fā)明的對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說完整和能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，說明書包括對附圖的參照，其中:
圖1示出根據(jù)本主題的各方面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的一個實(shí)施例的橫截面圖，其可用于航空器內(nèi)；
圖2示出適于用于圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃燒器的一個實(shí)施例的縱向橫截面圖；
圖3示出適于用于圖1中顯示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)的渦輪構(gòu)造的一個實(shí)施例的橫截面圖；
圖4示出根據(jù)本主題的各方面的熱氣路徑構(gòu)件的一個實(shí)施例的透視圖，其特別示出構(gòu)造成渦輪葉片的熱氣路徑構(gòu)件，公開的熱涂層可應(yīng)用在熱氣路徑構(gòu)件內(nèi)； 圖5示出圖4中顯示的熱氣路徑構(gòu)件的在大約線5-5處得到的橫截面圖，其特別示出應(yīng)用于構(gòu)件的內(nèi)表面上的熱涂層；
圖6示出圖5中顯示的橫截面的包含在虛線圓內(nèi)的部分的放大視圖，其特別示出熱涂層的均勻分布的示例；
圖7示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面上的熱涂層的另一個實(shí)施例的橫截面圖，其特別示出熱涂層沿著內(nèi)表面限定變化的厚度；
圖8示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面的熱涂層的進(jìn)一步實(shí)施例的橫截面圖，其特別示出熱涂層限定沿著內(nèi)表面具有連續(xù)變化的厚度的波形或起伏的橫截面輪廓；
圖9A示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面上的熱涂層的又一個實(shí)施例的俯視圖，其特別示出熱涂層根據(jù)蜂巢或棋盤型式應(yīng)用于內(nèi)表面上；
圖9B示出圖9A中顯示的燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的在大約線9B-9B處得到的橫截面圖；
圖1OA示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面的熱涂層的進(jìn)一步實(shí)施例的俯視圖，其特別示出熱涂層根據(jù)網(wǎng)格型式應(yīng)用于內(nèi)表面；
圖1OB示出圖1OA中顯示的燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的在大約線10B-10B處得到的橫截面圖；
圖1lA示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面的熱涂層的又一個實(shí)施例的俯視圖，其特別示出熱涂層根據(jù)條紋型式應(yīng)用于內(nèi)表面；
圖1lB示出圖1lA中顯示的燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的在大約線11B-11B處得到的橫截面圖；
圖12A示出應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面的熱涂層的另一個實(shí)施例的俯視圖，其特別示出熱涂層在一個或多個離散位置應(yīng)用于內(nèi)表面；
圖12B示出圖12A中顯示的燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的在大約線12B-12B處得到的橫截面圖；
圖13示出燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的另一個示例橫截面圖，其特別示出熱涂層應(yīng)用在構(gòu)件的內(nèi)表面限定的通道內(nèi)；以及
圖14示出燃?xì)鉁u輪構(gòu)件的進(jìn)一步示例橫截面圖，其特別示出熱涂層應(yīng)用在構(gòu)件的內(nèi)表面限定的圓角或拐角上。
【具體實(shí)施方式】
[0046]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中示出實(shí)施例的一個或多個示例。以闡明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的方式提供各個示例。實(shí)際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的將是，可對本發(fā)明作出各種修改和改變，而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，被示為或描述成一個實(shí)施例的一部分的特征可用于另一個實(shí)施例，以產(chǎn)生又一個實(shí)施例。因而，意于的是，本發(fā)明覆蓋落在所附權(quán)利要求及其等效物的范圍內(nèi)的這樣的修改和改變。
[0047]大體上，本主題涉及用于具有表面的發(fā)動機(jī)構(gòu)件，特別是非金屬復(fù)合材料(例如，陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料)形成的熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層，冷卻介質(zhì)(諸如空氣)沿著表面被引導(dǎo)。在這方面，如本文所描述，用語“外表面”將用來表示熱氣路徑構(gòu)件的熱表面(即，暴露于燃燒氣體的表面)而用語“內(nèi)表面”將用來表示這種熱氣路徑構(gòu)件的較冷表面(即，與暴露于冷卻介質(zhì)的外表面相反的表面)。在若干實(shí)施例中，熱涂層可應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面，以允許針對構(gòu)件的特定冷卻要求減小和/或改變內(nèi)和外表面之間的熱梯度。
[0048]如下面將描述的那樣，熱涂層可由基于相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件的期望熱阻而具有低導(dǎo)熱率系數(shù)或高導(dǎo)熱率系數(shù)的材料形成。類似地，取決于期望熱阻(特別期望的局部熱阻)，熱涂層可應(yīng)用來提供沿著內(nèi)表面的均勻或不均勻涂層分布。用于改變熱涂層的成分和/或應(yīng)用的這種選擇可大體允許涂層用作調(diào)節(jié)熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)和外表面之間的熱梯度的手段，從而控制構(gòu)件在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間經(jīng)歷的熱應(yīng)力的幅度。
[0049]應(yīng)當(dāng)理解，大體上，將在本文參照燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層來描述本主題。但是，在其它實(shí)施例中，公開的熱涂層可用于任何其它適當(dāng)?shù)陌l(fā)動機(jī)(諸如機(jī)車發(fā)動機(jī)或往復(fù)發(fā)動機(jī))的熱氣路徑構(gòu)件。
[0050]現(xiàn)在參照附圖，圖1示出根據(jù)本主題的各方面的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的一個實(shí)施例的橫截面圖，其可用于航空器內(nèi)，其中顯示發(fā)動機(jī)10具有延伸通過其中的縱向或軸向中心線軸線12，以用于參照目的。大體上，發(fā)動機(jī)10可包括核心燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)(大體由參照符號14指示)和位于其上游的風(fēng)扇區(qū)段16。核心發(fā)動機(jī)14可大體包括基本管狀外殼體18，其限定環(huán)形入口20。另外，外殼體18可進(jìn)一步包圍和支承增壓壓縮機(jī)22，以使進(jìn)入核心發(fā)動機(jī)14的空氣的壓力增加到第一壓力水平。高壓多級軸向流壓縮機(jī)24然后可接收來自增壓壓縮機(jī)22的加壓空氣，并且進(jìn)一步增加這種空氣的壓力。離開高壓壓縮機(jī)24的加壓空氣然后可流到燃燒器26，燃料在其中噴射到加壓空氣流中，得到的混合物在燃燒器26內(nèi)燃燒。高能燃燒產(chǎn)物從燃燒器26沿著發(fā)動機(jī)10的熱氣路徑引導(dǎo)到第一(高壓)渦輪28，以通過第一(高壓)傳動軸30驅(qū)動高壓壓縮機(jī)24，以及然后引導(dǎo)到第二(低壓)渦輪32，以通過第二(低壓)傳動軸34驅(qū)動增壓壓縮機(jī)22和風(fēng)扇區(qū)段16，第二 (低壓)傳動軸34大體與第一傳動軸30同軸。在驅(qū)動渦輪28和32中的各個之后，燃燒產(chǎn)物可通過排氣噴嘴36從核心發(fā)動機(jī)14排出，以提供推進(jìn)式射流推力。
[0051]另外，如圖1中顯示，發(fā)動機(jī)10的風(fēng)扇區(qū)段16可大體包括可旋轉(zhuǎn)軸向流風(fēng)扇轉(zhuǎn)子38，其構(gòu)造成由環(huán)形風(fēng)扇殼體40包圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，風(fēng)扇殼體40可構(gòu)造成相對于核心發(fā)動機(jī)14由多個基本沿徑向延伸的沿周向間隔開的出口導(dǎo)葉42支承。因而，風(fēng)扇殼體40可包圍風(fēng)扇轉(zhuǎn)子38和其對應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子葉片44。此外，風(fēng)扇殼體40的下游區(qū)段46可延伸經(jīng)過核心發(fā)動機(jī)14的外部部分，以便限定輔助或旁通空氣流導(dǎo)管48，其提供額外的推進(jìn)式射流推力。
[0052]在發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行期間，應(yīng)當(dāng)理解初始空氣流(由箭頭50指示)可通過風(fēng)扇殼體40的相關(guān)聯(lián)的入口 52進(jìn)入發(fā)動機(jī)10?？諝饬?0然后傳送通過風(fēng)扇葉片44，并且分成移動通過導(dǎo)管48的第一壓縮空氣流(由箭頭54指示)和進(jìn)入增壓壓縮機(jī)22的第二壓縮空氣流(由箭頭56指示)。第二壓縮空氣流56的壓力然后增加，并且進(jìn)入高壓壓縮機(jī)24(如箭頭58指示)。在與燃料混合且在燃燒器26內(nèi)燃燒之后，燃燒產(chǎn)物60離開燃燒器26且流過第一渦輪28。此后，燃燒產(chǎn)物60流過第二渦輪32且離開排氣噴嘴36以對發(fā)動機(jī)10提供推力。
[0053]現(xiàn)在參照圖2，示出根據(jù)本主題的各方面的適于用于上面描述的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10內(nèi)的燃燒器26的一個實(shí)施例的縱向橫截面圖。如顯示的那樣，燃燒器26可包括環(huán)形燃燒區(qū)62，其限定在徑向外和內(nèi)襯套64、66之間且由徑向外和內(nèi)襯套64、66限定，徑向外和內(nèi)襯套64、66相應(yīng)地在發(fā)動機(jī)的縱向軸線12上方被包圍。大體上，外和內(nèi)襯套64、66可位于環(huán)形組合殼體68的徑向內(nèi)側(cè)，環(huán)形組合殼體68構(gòu)造成沿周向圍繞外和內(nèi)襯套64、66延伸。另外，燃燒器26可還包括安裝在燃燒區(qū)62上游的環(huán)形穹頂70，其構(gòu)造成聯(lián)接到外和內(nèi)襯套64、66上。如圖2中顯示，穹頂70可限定燃燒區(qū)62的上游端72。此外，多個混合器組件74(顯示了僅其中一個)可沿周向圍繞穹頂70間隔開。
[0054]另外，如圖2中顯示，燃燒器26可構(gòu)造成接收來自高壓壓縮機(jī)24的排出出口76的加壓壓縮機(jī)排出空氣75的環(huán)形流。第一部分壓縮機(jī)排出空氣(由箭頭77指示)流到混合器組件74中，在其中，燃料被噴射且與加壓空氣混合，以形成空氣-燃料混合物，空氣-燃料混合物后續(xù)輸送到燃燒區(qū)62，以進(jìn)行燃燒。點(diǎn)燃燃料-空氣混合物(由箭頭78指示)可通過適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火器80(例如，延伸通過外襯套64的一個或多個點(diǎn)火器88)實(shí)現(xiàn)，并且得到的燃燒氣體(由箭頭89指示)可沿軸向方向流向且流入第一或高壓渦輪28(圖1)。另外，如圖2中顯示，第二部分壓縮機(jī)排出空氣80 (由箭頭90指示)可圍繞外襯套64流動，而第三部分壓縮機(jī)排出空氣80(由91指示)可圍繞內(nèi)襯套66流動。
[0055]此外，燃燒器26可還包括多個燃料噴射器92(顯示了其中一個)，各個燃料噴射器92通過噴嘴安裝件或凸緣93被固定和密封到燃燒器殼體68上。如圖2中顯示，燃料噴射器92可包括中空桿94和燃料噴嘴組件95，中空桿94與凸緣93形成整體或固定到凸緣93上(通過釬焊或焊接)。在若干實(shí)施例中，中空桿94可構(gòu)造成支承燃料噴嘴組件95和混合器組件74的至少一部分。
[0056]現(xiàn)在參照圖3，示出根據(jù)本主題的實(shí)施例的上面參照圖1描述的第一(或高壓)渦輪28的局部橫截面圖。如顯示，第一渦輪28可包括第一級渦輪噴嘴102和第一級渦輪轉(zhuǎn)子104。噴嘴102可大體由環(huán)形流通道限定，環(huán)形流通道包括多個沿徑向延伸的圓形地間隔開的噴嘴導(dǎo)葉106(顯示了其中一個)。導(dǎo)葉106可支承在一定數(shù)量的弓形外帶108和弓形內(nèi)帶110之間。如大體理解的那樣，導(dǎo)葉106、外帶108和內(nèi)帶110可布置到多個沿周向連結(jié)的噴嘴節(jié)段112中，以形成完整360度組件，各個噴嘴節(jié)段112的外和內(nèi)帶108、110大體分別為沿著發(fā)動機(jī)10的熱氣路徑流過噴嘴102的燃燒產(chǎn)物限定外和內(nèi)徑向流路徑邊界。
[0057]另外，第一級渦輪轉(zhuǎn)子104可包括多個沿周向間隔開的轉(zhuǎn)子葉片114(圖3中顯示了僅其中過一個)，其從轉(zhuǎn)子盤116沿徑向向外延伸，轉(zhuǎn)子盤116圍繞發(fā)動機(jī)1的中心線軸線12(圖1)旋轉(zhuǎn)。另外，多個弓形護(hù)罩118可沿周向布置成環(huán)形陣列，以便完全包圍轉(zhuǎn)子葉片114，并且從為沿著發(fā)動機(jī)10的熱氣路徑流過渦輪轉(zhuǎn)子104的燃燒產(chǎn)物限定徑向外流路徑邊界。
[0058]在運(yùn)行期間，燃燒熱氣(由箭頭89指示)可沿軸向方向從燃燒器26的燃燒區(qū)62(圖2)流到環(huán)形第一級渦輪噴嘴102中。第一級渦輪噴嘴102的噴嘴導(dǎo)葉106可大體構(gòu)造成使熱氣轉(zhuǎn)向或引導(dǎo)熱氣，使得流成角度地沖擊在第一級轉(zhuǎn)子104的渦輪葉片114上。圍繞成環(huán)形陣列的轉(zhuǎn)子葉片114的熱氣流可導(dǎo)致渦輪轉(zhuǎn)子104旋轉(zhuǎn)，其然后可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動軸(例如，顯示在圖1中的第一傳動軸30)，轉(zhuǎn)子104聯(lián)接到軸上。
[0059]應(yīng)當(dāng)理解，雖然上面大體描述高壓渦輪28的僅第一級，但是渦輪28可還包括任何數(shù)量的后續(xù)級，其包括任何數(shù)量的成對應(yīng)的順序環(huán)形陣列的噴嘴導(dǎo)葉和渦輪葉片。類似地，低壓渦輪32(圖1)也可包括類似構(gòu)造，具有一個或多個級的成順序環(huán)形陣列的噴嘴導(dǎo)葉和渦輪葉片。
[0060]如上面所指示，本主題大體涉及發(fā)動機(jī)(諸如燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī))的熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)部熱涂層。為了描述公開的熱涂層，大體將參照渦輪葉片來描述本主題。但是，應(yīng)當(dāng)理解，熱涂層可大體應(yīng)用于任何適當(dāng)?shù)臒釟鈽?gòu)件的內(nèi)表面，包括葉片、導(dǎo)葉、穹頂、襯套、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、噴嘴帶、偏轉(zhuǎn)器、熱防護(hù)件和/或暴露于流過燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒熱氣的各種其它渦輪構(gòu)件。
[0061]現(xiàn)在參照圖4和5，示出根據(jù)本主題的各方面的適當(dāng)?shù)臒釟饴窂綐?gòu)件200的一個實(shí)施例，內(nèi)部熱涂層202可應(yīng)用在其內(nèi)。特別地，圖4示出熱氣路徑構(gòu)件200的透視圖，并且圖5示出顯示在圖4中的構(gòu)件200的在大約線5-5處得到的橫截面圖。如圖4和5中顯示，熱氣路徑構(gòu)件200構(gòu)造成渦輪葉片。例如，葉片可對應(yīng)于上面參照圖3描述的渦輪葉片114和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的任何其它適當(dāng)?shù)臏u輪葉片。
[0062]大體上，渦輪葉片200可包括柄部分204和從基本平坦平臺208延伸的中空或基本中空翼型件206。平臺208可大體用作流過葉片200的燃燒熱氣的徑向內(nèi)邊界。葉片200的柄部分204可大體構(gòu)造成從平臺206沿徑向向內(nèi)延伸，并且可包括根部結(jié)構(gòu)210，諸如鳩尾件，其構(gòu)造成將葉片固定到渦輪發(fā)動機(jī)10的轉(zhuǎn)子盤上。
[0063]如圖4中顯示，翼型件206可大體從平臺208沿徑向向外延伸，并且可包括設(shè)置在平臺208處的翼型件基部212和設(shè)置成與翼型件基部212相反的翼型件末梢214。因而，翼型件末梢214可大體限定葉片200的徑向最外側(cè)部分。翼型件206可還包括在前緣220和后緣222之間延伸的壓力側(cè)216和吸力側(cè)218。壓力側(cè)216可大體限定翼型件206的空氣動力學(xué)凹形部分，而吸力側(cè)218可大體限定翼型件206的空氣動力學(xué)凸形部分。
[0064]另外，如圖5中特別顯示，翼型件206的內(nèi)部中空部分可構(gòu)造成限定翼型件冷卻回路224，以便使流冷卻介質(zhì)(如箭頭226指示)(例如，空氣、水、蒸汽或任何其它適當(dāng)?shù)牧黧w)在翼型件206的內(nèi)部內(nèi)流動。為了示出的目的，翼型件冷卻回路224僅顯示為由限定在翼型件206內(nèi)的單個內(nèi)腔體形成。但是，應(yīng)當(dāng)理解，大體上，翼型件冷卻回路224可具有本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。例如，在若干實(shí)施例中，翼型件冷卻回路224可包括在翼型件206內(nèi)沿徑向延伸的多個單獨(dú)的通道，諸如在翼型件206中形成蜿蜒狀流路徑的多個通道。
[0065]此外，如圖5中顯示，翼型件206可大體由基底230形成，基底230在翼型件206的內(nèi)表面232和外表面234之間延伸。內(nèi)表面232可大體稱為“較冷”表面，由于其暴露于通過翼型件冷卻回路224提供的冷卻介質(zhì)226，而外表面234可大體稱為“熱”表面，因為其暴露于沿著燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的熱氣路徑流過葉片200的燃燒氣體。如上面所指示，基底230可大體經(jīng)歷非常高的熱梯度，因為在內(nèi)和外表面232、234之間有較高溫差。如下面更詳細(xì)地描述，公開的熱涂層202可應(yīng)用于基底230的內(nèi)表面232，以減小或以別的方式調(diào)節(jié)基底230的內(nèi)和外表面232、234之間經(jīng)歷的熱梯度。
[0066]應(yīng)當(dāng)理解，基底230可大體由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞５?，在若干?shí)施例中，基底230可由非金屬復(fù)合材料形成。例如，在特定實(shí)施例中，基底230可由陶瓷基質(zhì)復(fù)合(CMC)材料形成。在這種實(shí)施例中，用來形成基底230的CMC材料可大體對應(yīng)于本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)?shù)腃MC材料，并且因而，可大體包括陶瓷基質(zhì)，陶瓷基質(zhì)在其中結(jié)合了適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)材料，以增強(qiáng)材料的屬性(例如，材料強(qiáng)度和/或熱物理屬性)。在一個實(shí)施例中，使用的CMC材料可構(gòu)造成連續(xù)纖維增強(qiáng)的CMC材料。例如，適當(dāng)?shù)倪B續(xù)纖維增強(qiáng)的CMC材料可包括但不限于用連續(xù)碳纖維、氧化物纖維、碳化硅單絲纖維增強(qiáng)的CMC材料和包括連續(xù)纖維疊層和/或編織纖維預(yù)成型件的其它CMC材料。在其它實(shí)施例中，使用的CMC材料可構(gòu)造成不連續(xù)的增強(qiáng)的CMC材料。例如，適當(dāng)?shù)牟贿B續(xù)的增強(qiáng)的CMC材料可包括但是不限于，顆粒、薄片、須狀物、不連續(xù)纖維、遠(yuǎn)處和納米復(fù)合材料增強(qiáng)的CMC材料。
[0067]在其它實(shí)施例中，基底230可由任何其它適當(dāng)?shù)姆墙饘購?fù)合材料形成。例如，在備選實(shí)施例中，基底230可由氧化物-氧化物高溫復(fù)合材料形成。
[0068]應(yīng)當(dāng)理解，雖然未顯示在這里，但是適當(dāng)?shù)耐馔繉涌蛇€應(yīng)用在基底230的外周緣周圍。例如，如大體理解的那樣，諸如隔熱涂層(TBC)的環(huán)境涂層可應(yīng)用在基底230的周緣周圍，以提供增強(qiáng)的熱保護(hù)給熱氣路徑構(gòu)件200。在這種實(shí)施例中，本文描述的外表面234可大體對應(yīng)于涂層的與基底230的外表面相反的外表面。
[0069]另外，應(yīng)當(dāng)理解，本文描述的基底230可具有允許其用作熱氣路徑構(gòu)件的主基底的任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造和/或結(jié)構(gòu)。例如，雖然基底230在這里的各種實(shí)施例中顯示為限定恒定厚度，但是基底230可在其內(nèi)和外表面232、234之間具有變化的厚度。
[0070]如圖5和6中特別顯示，在若干實(shí)施例中，熱涂層202可應(yīng)用于基底230的內(nèi)表面232。如上面所指示，熱涂層202可大體應(yīng)用于內(nèi)表面232，以便減小和/或以別的方式控制基底230的內(nèi)和外表面232、234之間經(jīng)歷的熱梯度的幅度。例如，如下面將描述的那樣，熱涂層202可在若干實(shí)施例中由具有較低導(dǎo)熱率系數(shù)的材料形成。因而，通過將熱涂層202應(yīng)用在內(nèi)表面232上(例如，以均勻方式)，在熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)供應(yīng)的冷卻介質(zhì)226的冷卻效果可顯著減小，從而導(dǎo)致基底230的內(nèi)表面232的溫度升高，并且因而，通過基底230的熱梯度對應(yīng)地減小。
[0071 ]此外，在若干實(shí)施例中，熱涂層202還可以不均勻方式應(yīng)用于內(nèi)表面232，以允許特別改變在熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)供應(yīng)的冷卻介質(zhì)226的冷卻效果和得到的通過基底230的熱梯度，以滿足構(gòu)件200的冷卻要求。例如，由于與基底230上的高溫度梯度相關(guān)聯(lián)的熱應(yīng)力的原因，熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)的某些區(qū)域可較容易受損。對于這種區(qū)域，可以顯著減小構(gòu)件200內(nèi)供應(yīng)的冷卻介質(zhì)226的冷卻效果的方式應(yīng)用熱涂層202。但是，熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)的其它區(qū)域可能不那么容易經(jīng)歷熱引起的應(yīng)力。在這些區(qū)域中，熱涂層202可根本不應(yīng)用或可以最大程度地減小冷卻介質(zhì)226的冷卻效果或?qū)嶋H增強(qiáng)冷卻介質(zhì)226的冷卻效果的方式應(yīng)用涂層200。
[0072]大體上，用來形成熱涂層202的材料可依賴于特定應(yīng)用和/或通過涂層202的期望熱傳遞。但是，如上面所指示，熱涂層202可在若干實(shí)施例中由具有較低導(dǎo)熱率系數(shù)的材料形成，使得涂層202可用來減小熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)供應(yīng)的冷卻介質(zhì)226的冷卻效果。例如，適當(dāng)?shù)牟牧峡砂ǖ幌抻诘湫偷赜糜诃h(huán)境阻隔涂層中的材料(例如，稀土二硅酸鹽和/或稀土單硅酸鹽)和/或典型地用于熱阻隔涂層的材料(例如，部分地或完全通過氧化釔、氧化鎂和/或任何其它適當(dāng)?shù)馁F金屬氧化物穩(wěn)定的氧化鋁和/或氧化鋯)。另外，在一個實(shí)施例中，用來形成熱涂層202的特定材料可選擇成具有的導(dǎo)熱率低于相關(guān)聯(lián)的基底230的導(dǎo)熱率。例如，當(dāng)基底230包括CMC材料時，形成熱涂層202的材料可具有的導(dǎo)熱率小于CMC材料的導(dǎo)熱率，諸如導(dǎo)熱率小于大約7 Btu/(hr-ft-°F)或小于大約4 Btu/(hr-ft_°F)或小于大約I Btu/(hr-ft-°F)或小于大約0.5 Btu/(hr-ft-°F)以及為它們之間的任何其它子范圍。
[0073]備選地，熱涂層202可由任何其它適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?，包括具有較高導(dǎo)熱率系數(shù)的材料。例如，如上面所指示，可為合乎需要的是，熱涂層202最大程度地減小在熱氣路徑構(gòu)件220內(nèi)供應(yīng)的冷卻介質(zhì)226的冷卻效果的減小，或?qū)嶋H上增強(qiáng)這種效果。在這種情況下，用來形成熱涂層202的材料可選擇成提供從冷卻介質(zhì)226到下面的基底230的期望的熱傳遞。
[0074]此外，如圖5和6中特別顯示，在若干實(shí)施例中，熱涂層202可應(yīng)用于基底230的內(nèi)表面232，以使涂層202均勻分布在內(nèi)表面232上。例如，如圖6中顯示，熱涂層202可應(yīng)用于內(nèi)表面232上，使得涂層202的厚度240在全部或一部分的內(nèi)表面232上恒定或基本恒定。這種均勻涂層可例如允許在內(nèi)和外表面232、234之間在整個基底230上實(shí)現(xiàn)基本均勻溫度梯度。
[0075]應(yīng)當(dāng)理解，如本文使用，當(dāng)內(nèi)表面232的應(yīng)用涂層202的部分上的厚度240的變化小于20%，諸如厚度變化小于10%或小于5%時，熱涂層202的厚度240可看作為“基本恒定”。這個公差可大體選擇成允許厚度240的由于用來涂覆基底230的內(nèi)表面232的應(yīng)用過程產(chǎn)生的略微變化。
[0076]備選地，熱涂層202可應(yīng)用于基底230的內(nèi)表面232，以使涂層202不均勻分布在全部或至少一部分的內(nèi)表面232上。特備地，在若干實(shí)施例中，熱涂層202可應(yīng)用成限定不同的局部厚度和/或特定型式，這允許在熱氣構(gòu)件200內(nèi)獲得大范圍冷卻效果，從而允許改變得到的通過基底230的熱梯度，以匹配基底230的局部冷卻要求。例如，如上面所指示，可為合乎需要的為，沿著基底230的內(nèi)表面232的某些區(qū)域?qū)τ诶鋮s介質(zhì)226具有額外的熱阻，以及其它區(qū)域?qū)τ诶鋮s介質(zhì)226具有很小或不具有額外的熱阻。在這種情況下，熱涂層202可沿著內(nèi)表面232以不均勻方式應(yīng)用，以匹配熱氣路徑構(gòu)件200的期望冷卻要求。
[0077]現(xiàn)在參照圖7-13，示出根據(jù)本主題的各方面的公開的熱涂層202的不均勻應(yīng)用的各種實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，顯示在圖7-13中的實(shí)施例僅僅提供來作為應(yīng)用方式的示例，其中熱涂層202可沿著熱氣路徑構(gòu)件200的基底230的內(nèi)表面232應(yīng)用，以使涂層202不均勻分布，以便改變構(gòu)件200的內(nèi)部冷卻效果。因而，使用本文提供的公開，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，還可用各種其它不均勻應(yīng)用來滿足給定熱氣路徑構(gòu)件的特定局部冷卻要求。
[0078]如圖7和8中顯示，在一個實(shí)施例中，涂層202可應(yīng)用于基底230的內(nèi)表面232上，以便具有變化的厚度。例如，如圖7中顯示，涂層202已經(jīng)應(yīng)用，以便沿著內(nèi)表面232的第一局部部分242限定第一厚度240A和沿著內(nèi)表面232的第二局部部分244限定減小的第二厚度240B。在這種情況下，內(nèi)表面232的第二局部部分244可例如對應(yīng)于熱氣路徑構(gòu)件200的內(nèi)部冷卻效果期望大于周圍的第一局部部分232的冷卻效果所處的基底230的區(qū)域。類似地，如圖8中顯示，涂層202可應(yīng)用于內(nèi)表面232上，以便沿著內(nèi)表面232限定可連續(xù)變化的厚度240。特備地，在示出的實(shí)施例中，熱涂層202限定波狀或起伏的橫截面輪廓，使得涂層202的厚度240沿著內(nèi)表面232連續(xù)地改變。
[0079]應(yīng)當(dāng)理解，如本文使用，熱涂層202可構(gòu)造成在內(nèi)表面232的應(yīng)用涂層202的部分上的厚度變化大于20%，這種厚度變化大于50%或大于100%或大于200%時，限定變化或不同的厚度。
[0080]另外，如上面所指示，涂層202還可根據(jù)任何適當(dāng)?shù)男褪綉?yīng)用在內(nèi)表面232上，以提供不均勻涂層分布。例如，圖9A和9B示出可在將公開的熱涂層202應(yīng)用到基底230的內(nèi)表面232上時使用的適當(dāng)?shù)男褪降囊粋€實(shí)施例。如顯示，熱涂層202已經(jīng)以棋盤或蜂巢型式應(yīng)用于內(nèi)表面232上，使得基底230沿著內(nèi)表面232包括經(jīng)涂覆和未經(jīng)涂覆的部分250、252。在這種實(shí)施例中，型式可應(yīng)用成使得涂覆和未經(jīng)涂覆的部分250、252沿著內(nèi)表面232跨越在相同或基本相同的面積上或覆蓋相同或基本相同的面積。例如，如圖9A和9B中顯示，各個經(jīng)涂覆的部分250可限定高度254和寬度256，其與各個未經(jīng)涂覆的部分252限定的對應(yīng)的高度258和寬度260相同或基本相同。應(yīng)當(dāng)理解，沿著內(nèi)表面232的經(jīng)涂覆或和未經(jīng)涂覆的部分250、252可形成為突然或突變的(例如，通過使用掩蔽方法)，或可漸縮，以提供更平滑的過渡。[0081 ] 備選地，經(jīng)涂覆的部分250的高度254和/或?qū)挾?56可不同于非經(jīng)涂覆部分252的高度258和/或?qū)挾?60。例如，圖1OA和1B示出可在將公開的熱涂層202應(yīng)用到基底230的內(nèi)表面232上時使用的適當(dāng)?shù)男褪降牧硪粋€實(shí)施例。如顯示，與上面描述的棋盤或蜂巢型式相反，熱涂層202以網(wǎng)格型式應(yīng)用成使得經(jīng)涂覆和未經(jīng)涂覆的部分250、252沿著內(nèi)表面232跨越或覆蓋不同的面積。例如，如圖1OA和1B中顯示，基底230的經(jīng)涂覆部分250各自限定高度254和寬度256，其低于各個未經(jīng)涂覆部分252限定的對應(yīng)的高度258和寬度260。因而，未經(jīng)涂覆部分252可在基底230的內(nèi)表面232上比經(jīng)涂覆部分250覆蓋更大的面積。但是，在備選實(shí)施例中，熱涂層202可應(yīng)用成使得經(jīng)涂覆部分250在內(nèi)表面232上比未經(jīng)涂覆部分252覆蓋更大的面積。
[0082]現(xiàn)在參照圖1lA和11B，示出根據(jù)本主題的各方面的可在將公開的熱涂層202應(yīng)用在基底230的內(nèi)表面232上時使用的適當(dāng)?shù)男褪降倪M(jìn)一步實(shí)施例。如顯示的那樣，熱涂層202以條紋型式應(yīng)用，使得基底230包括多個間隔開的經(jīng)涂覆部分，其限定沿著內(nèi)表面232沿長度方向延伸的線或條紋260。例如，如在示出的實(shí)施例中顯示，經(jīng)涂覆的部分限定條紋260，其大體彼此平行地延伸，以便沿著內(nèi)表面232形成平行地延伸的間隔開的紊流器。但是，在其它實(shí)施例中，涂層202形成的線或條紋260可相對于彼此以任何其它適當(dāng)?shù)慕嵌榷ㄏ颉?br>[0083]此外，作為沿著內(nèi)表面232根據(jù)一定型式應(yīng)用熱涂層202的備選方案，涂層202可簡單地應(yīng)用在內(nèi)表面232上的一個或多個離散區(qū)域或位置處，以便提供期望的不均勻涂層分布。例如，圖12A和12B示出不均勻涂層分布的一個示例，其中如期望的那樣，涂層202已經(jīng)應(yīng)用到沿著內(nèi)表面232的多個離散位置。特別地，如圖12A和12B中顯示，涂層202已經(jīng)沿著內(nèi)表面232的第一部分270應(yīng)用，以限定具有給定厚度274和寬度276的大體均勻涂層272。類似地，已經(jīng)沿著內(nèi)表面232的第二部分278應(yīng)用涂層202，以便限定單獨(dú)的涂層條紋280，各個條紋280限定厚度282和寬度284，其不同于應(yīng)用在內(nèi)表面232的第一部分270上的涂層202的厚度274和寬度276。如上面所指示，熱涂層202的這種離散應(yīng)用可用來特別改變熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)的局部冷卻效果，以便滿足期望冷卻要求。
[0084]應(yīng)當(dāng)理解，公開的熱涂層202可構(gòu)造成應(yīng)用于任何內(nèi)表面。因而，雖然涂層202大體在上面參照圖5-12B描述為應(yīng)用于熱氣路徑構(gòu)件200的平坦內(nèi)表面232，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易地理解，涂層202可還應(yīng)用于非平坦內(nèi)表面，其包括熱氣路徑構(gòu)件200的內(nèi)表面232限定的任何表面結(jié)構(gòu)。例如，給定的熱氣路徑構(gòu)件的內(nèi)表面可限定隆起、肋、通道、波紋、圓角、拐角和/或任何其它適當(dāng)?shù)谋砻娼Y(jié)構(gòu)。在這種情況下，公開的熱涂層202可選擇性地應(yīng)用在表面結(jié)構(gòu)和/或在表面結(jié)構(gòu)內(nèi)，如期望的那樣，以特別改變熱氣路徑構(gòu)件200內(nèi)的局部冷卻效果。
[0085]例如，圖13和14示出表面結(jié)構(gòu)的示例，公開的熱涂層202可應(yīng)用在表面結(jié)構(gòu)上和/或內(nèi)。如圖13中顯示，基底230的內(nèi)表面232限定多個通道290。在這種情況下，涂層202可例如應(yīng)用在通道290內(nèi)，以對基底230提供對沿著內(nèi)表面232供應(yīng)的冷卻介質(zhì)的特定熱響應(yīng)。例如，由于基底230的總厚度在通道290的位置處減小，可為合乎需要的為對通道290填充低導(dǎo)熱率涂層，以在通道290內(nèi)提供增加的熱阻。類似地，如圖14中顯示，基底230成形成使得沿著基底230的內(nèi)表面232限定圓角292。在這種實(shí)施例中，熱涂層202可例如沿著圓角292應(yīng)用，以沿著基底230的拐角區(qū)域提供特定熱響應(yīng)。
[0086]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及實(shí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例包括不異于權(quán)利要求的字面語言的結(jié)構(gòu)要素，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則它們意于處在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括: 基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的熱氣路徑，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成； 熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有不均勻分布， 其中所述不均勻分布允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分限定變化的厚度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分，根據(jù)一定型式應(yīng)用所述熱涂層，或所述熱涂層應(yīng)用在沿著所述內(nèi)表面的所述至少一部分的尚散位置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述型式對應(yīng)于棋盤型式、網(wǎng)格型式或條紋型式中的一個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述內(nèi)表面限定表面結(jié)構(gòu)，所述熱涂層應(yīng)用在所述表面結(jié)構(gòu)內(nèi)或在所述表面結(jié)構(gòu)上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述非金屬復(fù)合材料對應(yīng)于陶瓷基質(zhì)復(fù)合材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱氣路徑構(gòu)件對應(yīng)于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片、導(dǎo)葉、襯套、穹頂、噴嘴帶、轉(zhuǎn)子護(hù)罩、偏轉(zhuǎn)器或熱防護(hù)件中的一個。9.一種用于發(fā)動機(jī)的熱氣路徑構(gòu)件，所述熱氣路徑構(gòu)件包括: 基底，其在外表面和與所述外表面相反的內(nèi)表面之間延伸，所述外表面構(gòu)造成暴露于在所述發(fā)動機(jī)的熱氣路徑內(nèi)流動的燃燒氣體，并且所述內(nèi)表面構(gòu)造成暴露于冷卻介質(zhì)，所述基底由非金屬復(fù)合材料形成； 熱涂層，其設(shè)置在所述基底的所述內(nèi)表面上，所述熱涂層由比所述非金屬復(fù)合材料具有更低的導(dǎo)熱率的材料形成， 其中所述熱涂層允許在所述熱氣路徑構(gòu)件上在所述基底的所述外和內(nèi)表面之間經(jīng)歷的熱梯度有變化。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱氣路徑構(gòu)件，其特征在于，所述熱涂層應(yīng)用于所述內(nèi)表面上，以沿著所述內(nèi)表面的至少一部分具有均勾分布。
【文檔編號】F01D25/08GK105927284SQ201610106093
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年2月26日
【發(fā)明人】R.S.班克, R.C.格羅夫斯二世, A.E.史密斯, J.R.艾倫
【申請人】通用電氣公司