用于控制其中的泄漏流的軸流式壓縮機端壁處理的制作方法
【技術領域】
[0001]本文中描述的實施例大體上涉及燃氣渦輪發動機且更具體地涉及用于燃氣渦輪發動機的軸流式壓縮機端壁處理和用于控制其中的泄漏流的方法。
【背景技術】
[0002]如已知的那樣，用于燃氣渦輪發動機的軸流式壓縮機可包括沿壓縮機的軸線布置的多個級。每個級都可包括轉子盤和許多個壓縮機葉片(在本文也稱作轉子葉片)，它們圍繞轉子盤的圓周布置。此外，每個級還可包括許多個定子葉片，它們鄰近轉子葉片設置并且圍繞壓縮機殼體的圓周布置。
[0003]在使用多級軸流式壓縮機的燃氣渦輪發動機的運行期間，渦輪轉子被渦輪以高速轉動，使得空氣被連續地引入壓縮機。空氣由旋轉的壓縮機葉片加速并向后掃掠到鄰近的定子葉片列上。每個轉子葉片/定子葉片級都升高空氣的壓力。此外，在運行期間一部分壓縮的空氣可向下游作為泄漏流圍繞壓縮機葉片和/或定子葉片中的每一個的末梢穿過。壓縮的空氣作為泄漏流的此類級到級的泄漏會影響壓縮機的失速點。
[0004]壓縮機失速會降低壓縮機壓力比并且減少輸送到燃燒器的空氣流，由此負面地影響燃氣渦輪機的效率。軸流類型的壓縮機中的旋轉失速典型地在壓縮機的預期峰值性能操作點處發生。在旋轉失速之后，壓縮機會過渡至喘振狀態或深失速狀態，這會導致效率損失，并且如果允許持續的話，會引起燃氣渦輪機的故障。
[0005]軸流式壓縮機的運行范圍通常由于轉子末梢中的弱流而受限制，在這里由運行條件和壓縮機設計決定特定的轉子失速點。用來增大此運行范圍并增大失速裕度的在前的嘗試包括基于流控制的技術，諸如等離子體激勵和葉片末梢附近的抽吸/吹掃。但是，此類嘗試顯著地增加了壓縮機復雜度和重量。其他嘗試包括諸如周向凹槽、軸向凹槽等的端壁處理。早期的嘗試對于設計點效率具有顯著的影響，而對于失速裕度的好處極小。
[0006]因此，對于用于燃氣渦輪發動機的改善的軸流式壓縮機和用于控制圍繞其中的一個或更多個葉片末梢的泄漏流的方法存在需求。具體地，此類壓縮機可通過靠近轉子葉片和/或定子葉片的精心設計的端壁處理控制壓縮空氣的泄漏，該設計提供了泄漏流的期望再循環。此類泄漏控制可增大壓縮機和整個燃氣渦輪發動機的運行范圍和喘振裕度，同時極小化對于設計點效率的不利影響。
【實用新型內容】
[0007]本公開的多個方面和優點在后面的描述中在下面說明，或者可從描述中顯而易見，或者可通過本公開的實踐而獲悉。
[0008]在一個方面，提供了一種壓縮機。壓縮機包括限定了大體圓柱形流通道的壓縮機端壁。壓縮機端壁包括圍繞縱向中心線軸線同心且與該縱向中心線軸線同軸地設置的壓縮機殼體和壓縮機輪轂，至少一組轉子葉片，至少一組定子葉片以及一個或更多個端壁處理，端壁處理具有在殼體或輪轂中的至少一個的內表面中形成的徑向高度。至少一組轉子葉片的每一組都包括多個轉子葉片，其聯接到壓縮機輪轂上，并在壓縮機輪轂和壓縮機殼體之間延伸，且在每個轉子葉片之間限定葉片通道。壓縮機殼體約束至少一組轉子葉片，以在壓縮機殼體和多個轉子葉片的多個轉子葉片末梢之間限定環形間隙。至少一組定子葉片的每一組都包括多個定子葉片，其聯接到壓縮機殼體上，并在壓縮機殼體和壓縮機輪轂之間延伸，且在每個定子葉片之間限定葉片通道。定子葉片相對于壓縮機輪轂設置，以在壓縮機輪轂和多個定子葉片的多個定子葉片末梢之間限定環形間隙。一個或更多個端壁處理構造成將鄰近多個轉子葉片末梢或定子葉片末梢中的一個的流返回至流的去除點上游的圓柱形流通道。每個端壁處理都限定包括相對于縱向中心線軸線的第一軸向傾斜角Ct1的前壁，包括相對于縱向中心線軸線的第二軸向傾斜角^的后壁，在前壁和后壁之間延伸的外壁，向上游延伸以使至少一組轉子葉片或至少一組定子葉片中的至少一個懸垂的軸向懸垂部，向下游延伸以重疊至少一組轉子葉片或至少一組定子葉片中的至少一個的軸向重疊部，相對于壓縮機端壁的周向表面的第一切向傾斜角扮，以及相對于壓縮機端壁的周向表面的第二切向傾斜角β2。存在以下情形之一:軸向傾斜角Ct1不等于軸向傾斜角α2，或者切向傾斜角仏不等于切向傾斜角扮。
[0009]在另一方面，提供了一種軸流式壓縮機。軸流式壓縮機包括限定大體圓柱形流通道的壓縮機端壁，一組或更多組轉子葉片，一組或更多組定子葉片以及一個或更多個離散的軸向槽縫。壓縮機端壁包括圍繞縱向中心線軸線同心地并且沿縱向中心線軸線同軸地設置的壓縮機殼體和壓縮機輪轂。一組或更多組轉子葉片的每一組都包括多個轉子葉片，其聯接到壓縮機輪轂上，并在壓縮機輪轂和壓縮機殼體之間延伸，且在多個轉子葉片的每個轉子葉片之間限定葉片通道。壓縮機殼體約束至少一組轉子葉片，以在壓縮機殼體和多個轉子葉片的多個轉子葉片末梢之間限定環形間隙。一組或更多組定子葉片的每一組都包括多個定子葉片，其聯接到壓縮機殼體上，并在壓縮機殼體和壓縮機輪轂之間延伸，且在多個定子葉片的每個定子葉片之間限定葉片通道。定子葉片相對于壓縮機輪轂設置，以在壓縮機輪轂和多個定子葉片的多個定子葉片末梢之間限定環形間隙。一個或更多個離散的軸向槽縫圍繞壓縮機輪轂或壓縮機殼體中的至少一個周向地限定。一個或更多個離散的軸向槽縫構造成控制圍繞多個定子葉片末梢或多個轉子葉片末梢中的至少一個的泄漏空氣流。每個端壁處理都限定包括相對于縱向中心線軸線的第一軸向傾斜角<^的前壁，包括相對于縱向中心線軸線的第二軸向傾斜角α2的后壁，在前壁和后壁之間延伸的外壁，向上游延伸以使一組或更多組轉子葉片或一組或更多組定子葉片中的至少一個懸垂的軸向懸垂部，向下游延伸以重疊一組或更多組轉子葉片或一組或更多組定子葉片中的至少一個的軸向重疊部，相對于壓縮機端壁的周向表面的第一切向傾斜角仏，以及相對于壓縮機端壁的周向表面的第二切向傾斜角扮。存在以下情形之一:一個或更多個離散的軸向槽縫的每一個的軸向重疊部為相應葉片通道的0%，或者一個或更多個離散的軸向槽縫的每一個的軸向懸垂部為相應葉片通道的0%。
[0010]在又另一個方面，提供了一種發動機。發動機包括風扇組件和風扇組件下游的核心發動機。核心發動機包括壓縮機、燃燒器和渦輪。壓縮機、燃燒器和渦輪以下游軸向流關系構造。壓縮機還包括限定大體圓柱形流通道的壓縮機端壁，至少一組轉子葉片，至少一組定子葉片以及一個或更多個端壁處理。壓縮機端壁包括圍繞縱向中心線軸線同心地并且沿縱向中心線軸線同軸地設置的壓縮機殼體和壓縮機輪轂。至少一組轉子葉片的每一組都包括多個轉子葉片，其聯接到壓縮機輪轂上并且在壓縮機輪轂和壓縮機殼體之間延伸。壓縮機殼體約束至少一組轉子葉片，以在壓縮機殼體和多個轉子葉片的多個轉子葉片末梢之間限定環形間隙。至少一組定子葉片的每一組都包括多個定子葉片，其聯接到壓縮機殼體上并且在壓縮機殼體和壓縮機輪轂之間延伸。定子葉片相對于壓縮機輪轂設置，以在壓縮機輪轂和多個定子葉片的多個定子葉片末梢之間限定環形間隙。一個或更多個端壁處理具有形成在殼體的內表面中的高度，并且構造成將鄰近多個轉子葉片末梢的流返回至流的去除點上游的圓柱形流通道。一個或更多個端壁處理的每一個都限定具有相對于縱向中心線軸線的第一軸向傾斜角Ct1的前壁，具有相對于縱向中心線軸線的第二軸向傾斜角Ct2的后壁，在前壁和后壁之間延伸的外壁，向上游延伸以使至少一組轉子葉片或至少一組定子葉片中的至少一個懸垂的軸向懸垂部，向下游延伸以重疊至少一組轉子葉片或至少一組定子葉片中的至少一個的軸向重疊部，相對于壓縮機端壁的周向表面的第一切向傾斜角01，以及相對于壓縮機端壁的周向表面的第二切向傾斜角β2，其中存在以下情形之一:軸向傾斜角Ct1不等于軸向切斜角α2，或者切向傾斜角扮不等于切向傾斜角&。
【附圖說明】
[0011]在本說明書的剩余部分包括參考附圖更詳細地陳述了本公開的完整而能夠實現的公開，包括對于本領域技術人員的最佳模式，其中:
[0012]圖1是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括具有端壁處理的壓縮機的飛機發動機的一部分的示意性縱向橫截面；
[0013]圖2是本領域中已知的壓縮機的一部分的示意性縱向橫截面；
[0014]圖3是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的圖1的飛機發動機的壓縮機的一部分的示意性縱向橫截面；
[0015]圖4是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的圖3的壓縮機的示意性縱向橫截面；
[0016]圖5是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的圖4的壓縮機的一部分的示意性等距圖；
[0017]圖6是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的壓縮機的備選實施例的示意性縱向橫截面；
[0018]圖7是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的壓縮機的備選實施例的示意性縱向橫截面；
[0019]圖8是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的壓縮機的備選實施例的示意性縱向橫截面；
[0020]圖9是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的沿線9-9截取的圖7的壓縮機的一部分的示意性軸向橫截面；
[0021]圖10是按照本文中顯示或描述的一個或更多個實施例的包括端壁處理的壓縮機的備選實施例的示意性軸向橫截面;以及
[0022]圖11是示出包括按照本文顯示或描述的一個或更多個實施例所公開的一個或更多個端壁處理的壓縮機的好處的圖形表示。
[0023]貫穿附圖的若干視圖，對應的參考標號指示對應的零件。
[0024]零件列表
[0025]10飛機發動機組件
[0026]12中心線軸線
[0027]13徑向軸線
[0028]14外部靜止環形風扇殼體
[0029]15