本主題大體上涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的主動間隙控制控制，且更具體而言，涉及對供應(yīng)冷卻空氣或熱控制空氣以沖擊經(jīng)歷熱生長的各種發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管或歧管應(yīng)用熱屏蔽。

背景技術(shù)：

軸流式燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的旋轉(zhuǎn)葉片的末梢和周圍的環(huán)形護(hù)罩之間的徑向間隙的控制是用于改善發(fā)動機(jī)效率的一種已知的技術(shù)。通過減小葉片末梢和護(hù)罩間隙，設(shè)計(jì)者可減小繞過葉片的渦輪工作流體的量，從而對于給定的燃料或其他發(fā)動機(jī)輸入提高發(fā)動機(jī)功率輸出。

主動間隙控制(acc)指由間隙控制系統(tǒng)利用一定量的工作流體來調(diào)節(jié)某些發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的溫度且從而作為被冷卻結(jié)構(gòu)的熱膨脹或收縮的結(jié)果來控制葉片末梢到護(hù)罩間隙(cl)的那些間隙控制布置。諸如推力、比燃料消耗(sfc)、力量(muscle)、和排氣氣體溫度(egt)裕度的發(fā)動機(jī)性能參數(shù)較強(qiáng)地取決于渦輪葉片末梢與圍繞葉片末梢的靜止密封件或護(hù)罩之間的間隙。因此，主動間隙控制調(diào)整來自發(fā)動機(jī)風(fēng)扇和/或壓縮機(jī)的冷的或相對熱的空氣(一般稱為熱控制空氣)的流量，以將其噴射在高壓和低壓渦輪殼體上，以在所需的操作條件(地面以及高空、穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)二者)下使殼體相對于高壓和低壓渦輪葉片末梢收縮?？諝饪闪鞯交驀娚浠驔_擊在用于支撐圍繞葉片末梢的護(hù)罩或密封件的其他靜態(tài)結(jié)構(gòu)(諸如作用為熱控制圈的凸緣或假擬凸緣)上。

此種acc系統(tǒng)的特征是，冷卻空氣流可響應(yīng)于各種發(fā)動機(jī)、飛行器、或環(huán)境參數(shù)切換或調(diào)整，以用于在發(fā)動機(jī)操作功率范圍的其中此種間隙控制最有利的那些部分期間導(dǎo)致葉片末梢到護(hù)罩間隙的減小。此種主動間隙控制系統(tǒng)通常將冷卻空氣發(fā)送穿過在沖擊之前經(jīng)由來自導(dǎo)管和歧管壁的熱傳遞不利地加熱冷卻空氣的未隔離的管道和歧管。

非常期望減少acc熱控制空氣與周圍的結(jié)構(gòu)或流體之間的熱傳遞，以更有效地利用熱控制空氣。因此，期望提供較低溫度熱控制空氣的受控的流動，以沖擊熱控制圈且沿?zé)峥刂迫徒?jīng)歷熱生長的其他發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的整體徑向地沖刷。因此，需要一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的主動間隙控制系統(tǒng)，其減少穿過歧管壁到熱控制空氣的熱傳遞，從而降低發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上的沖擊空氣溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下列描述中部分地闡述，或可根據(jù)描述而是明顯的，或可通過本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。

本發(fā)明的一個實(shí)施例是一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱控制設(shè)備，其具有熱空氣分配歧管，該熱空氣分配歧管環(huán)繞外殼體的軸向地延伸的部分。該熱空氣分配歧管具有多個集管(header)組件，集管組件具有與多個供應(yīng)倉室流體供應(yīng)連通地配置的環(huán)形供應(yīng)管。多個環(huán)形噴射軌道與多個供應(yīng)倉室中的至少一個流體供應(yīng)地連通，該環(huán)形噴射軌道限定噴射孔，該噴射孔定向?yàn)閷峥刂瓶諝鉀_擊到外殼體上，該外殼體具有附接到該外殼體的至少一個熱控制圈。存在周向地延伸的排氣通道，其可操作成在熱控制空氣已被通過環(huán)形噴射軌道噴射在附接于外殼體的至少一個熱控制圈上且噴射到外殼體上之后將熱控制空氣從外殼體與歧管之間的環(huán)形區(qū)排出。與熱控制空氣直接接觸的所有的熱控制設(shè)備表面由一體的雙壁熱屏蔽件構(gòu)造，該雙壁熱屏蔽件在其中在壁之間限定氣密地密封的腔。

本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱控制設(shè)備中供應(yīng)和排出熱控制空氣的方法，包括以下步驟：將與熱控制空氣具有直接接觸的熱控制設(shè)備表面制造為具有一體的雙壁熱屏蔽件，該雙壁熱屏蔽件在雙壁熱屏蔽件的壁之間限定氣密地密封的腔，在外殼體和熱空氣分配歧管之間的環(huán)形區(qū)中利用具有噴射孔的噴射軌道在附接于外殼體的至少一個熱控制圈上和/或外殼體上噴射熱控制空氣，使熱控制空氣環(huán)繞殼體的軸向地延伸的部分，以及穿過周向地延伸的排氣通道排出熱控制空氣。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱控制設(shè)備，包括：熱空氣分配歧管，其環(huán)繞外殼體的軸向地延伸的部分，所述歧管包括：多個集管組件，其具有與多個供應(yīng)倉室流體供應(yīng)連通地配置的環(huán)形供應(yīng)管；多個環(huán)形噴射軌道，其與所述多個供應(yīng)倉室中的至少一個流體供應(yīng)地連通，所述環(huán)形噴射軌道限定噴射孔，所述噴射孔定向?yàn)閷峥刂瓶諝鉀_擊到所述外殼體上，所述外殼體具有附接至所述外殼體的至少一個熱控制圈；周向地延伸的排氣通道，其可操作成在所述熱控制空氣已被通過所述環(huán)形噴射軌道噴射在附接于所述外殼體的至少一個熱控制圈上且噴射到所述外殼體上之后將所述熱控制空氣從所述外殼體與所述歧管之間的環(huán)形區(qū)排出；以及其中，與所述熱控制空氣直接接觸的熱控制設(shè)備表面包括一體的雙壁熱屏蔽件，所述雙壁熱屏蔽件在其中限定氣密地密封的腔。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，還包括：軸向空氣供應(yīng)管，其具有一體的雙壁熱屏蔽件壁。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中，還包括：空氣閥，其配置在所述軸向空氣供應(yīng)管中。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第三技術(shù)方案中，還包括：控制器電路。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述噴射孔配置為與所述雙壁熱屏蔽件一體。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述噴射孔被制作、連結(jié)和密封在所述雙壁熱屏蔽件的內(nèi)壁和外壁之間。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述噴射孔成形為狹縫、槽道、孔、切口、圓錐噴嘴、或它們的混合體。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述噴射軌道是大體上盒形的，且從所述集管組件徑向向內(nèi)延伸。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述氣密地密封的腔的寬度在近似5密耳到500密耳的范圍中。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，與所述熱控制空氣直接接觸的表面是由包括鎳、鈦、鈷、鉻或它們的混合物的超級合金建造的。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述雙壁熱屏蔽件還包括結(jié)構(gòu)支撐部件，所述結(jié)構(gòu)支撐部件配置在所述雙壁熱屏蔽件的部分中且形成為柵格結(jié)構(gòu)、單獨(dú)的螺柱部件、偏移帶槽螺柱腹板、或它們的混合體。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案提供了一種用于在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱控制設(shè)備中供應(yīng)和排出熱控制空氣的方法，包括以下步驟：將與所述熱控制空氣具有直接接觸的熱控制設(shè)備表面制造為具有一體的雙壁熱屏蔽件，所述雙壁熱屏蔽件在所述雙壁熱屏蔽件的壁之間限定氣密地密封的腔，在所述外殼體和熱空氣分配歧管之間的環(huán)形區(qū)中利用具有噴射孔的噴射軌道在附接于外殼體的至少一個熱控制圈上和/或所述外殼體上噴射熱控制空氣，使所述熱控制空氣環(huán)繞所述殼體的軸向地延伸的部分，以及穿過周向地延伸的排氣通道排出所述熱控制空氣。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述熱控制設(shè)備還包括軸向空氣供應(yīng)管，所述軸向空氣供應(yīng)管具有一體的雙壁熱屏蔽件壁。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，所述熱控制設(shè)備還包括空氣閥，所述空氣閥配置在所述軸向空氣供應(yīng)管中。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十四技術(shù)方案中，所述熱控制設(shè)備還包括控制器電路。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述噴射孔配置為與所述雙壁熱屏蔽件一體。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述噴射孔被制作、連結(jié)和密封在所述雙壁熱屏蔽件的內(nèi)壁和外壁之間。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述噴射孔成形為狹縫、槽道、孔、切口、圓錐噴嘴、或它們的混合體。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述氣密地密封的腔的寬度在近似5密耳到500密耳的范圍中。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，與所述熱控制空氣直接接觸的表面是由包括鎳、鈦、鈷、鉻或它們的混合物的超級合金建造的。

通過參照下列描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。并入本說明書中并組成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與該描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。

附圖說明

本發(fā)明的針對本領(lǐng)域技術(shù)人員的完整和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開，包括其最佳模式，在參照附圖的說明書中得到闡述，在附圖中：

圖1是按照本公開的一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意截面圖；

圖2是按照本公開的一個實(shí)施例的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的高壓渦輪部分的放大周向截面?zhèn)纫晥D；

圖3是主動間隙控制系統(tǒng)的熱空氣分配進(jìn)口、管道、環(huán)形供應(yīng)管、和歧管的透視圖例示；

圖4是安裝在高壓渦輪部分上的集管組件的穿過供應(yīng)集管剖開的側(cè)視圖截面；

圖5是圖4中例示的熱空氣分配歧管和集管組件的集管組件節(jié)段的透視圖；

圖6是示出acc系統(tǒng)的圓形角部中的示例雙壁表面的側(cè)視圖截面；

圖7是示出acc系統(tǒng)的方形角部中的示例雙壁表面的側(cè)視圖截面；

圖8是集管組件節(jié)段的徑向向內(nèi)看的透視圖，其示出環(huán)形供應(yīng)管中的導(dǎo)管進(jìn)入開口；

圖9是供應(yīng)導(dǎo)管進(jìn)入點(diǎn)處的環(huán)形供應(yīng)管t形配件的透視圖，示出了雙壁構(gòu)造；

圖10是穿過4個噴射軌道的截面切口，且其具有位于雙壁的加厚角部處的噴射孔；

圖11a是在熱屏蔽件壁之間的柵格結(jié)構(gòu)支撐部件的示例；

圖11b是在熱屏蔽件壁之間的單獨(dú)螺柱結(jié)構(gòu)支撐部件的示例；

圖11c是在熱屏蔽件壁之間的偏移帶槽螺柱腹板結(jié)構(gòu)支撐件的示例；

圖12是在沖擊特征之間的雙壁構(gòu)造的截面切口，其中在軌道的底部處沒有材料接頭以更好地隔離熱控制空氣引出口；

圖13是沒有熱控制空氣引出口的雙壁構(gòu)造的截面切口。

部件列表

10渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)

12縱向或軸向中心線

14風(fēng)扇區(qū)段

16核心/燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)

18外殼體

20入口

22低壓壓縮機(jī)

24高壓壓縮機(jī)

26壓縮區(qū)段

28高壓渦輪

30低壓渦輪

32噴氣排氣區(qū)段

34高壓軸/轉(zhuǎn)軸

36低壓軸/轉(zhuǎn)軸

37速度降低裝置

38風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸/軸

40風(fēng)扇葉片

42風(fēng)扇殼體或機(jī)艙

44出口引導(dǎo)靜葉

46下游區(qū)段

48旁通空氣流通道

50第一級

52排

54定子靜葉

56排

58渦輪轉(zhuǎn)子葉片

60第二級

62排

64定子靜葉

66排

68渦輪轉(zhuǎn)子葉片

70熱氣體路徑

72護(hù)罩組件

74護(hù)罩組件

76葉片末梢

77護(hù)罩內(nèi)表面

78葉片末梢

79護(hù)罩內(nèi)表面

cl間隙間隔

312主動間隙控制系統(tǒng)

315風(fēng)扇轂框架

319空氣供應(yīng)入口

332壓縮的空氣供應(yīng)源

336熱控制空氣

340渦輪葉片末梢間隙控制設(shè)備

342空氣供應(yīng)管

344空氣閥

348控制器電路

350分配歧管

354環(huán)形供應(yīng)管

356多個倉室

357多個集管組件

358基部面板

361集管

362基部面板的徑向外側(cè)

363面板孔

460噴射軌道

462噴射孔

466外殼體

477護(hù)罩節(jié)段

484前熱控制圈

486后熱控制圈

526排氣通道

610雙壁熱屏蔽件

612氣密地密封的腔

w氣密地密封的腔的寬度

620蜂窩樣式材料

622單獨(dú)的螺柱組件

624偏移帶槽螺柱腹板

810倉室供應(yīng)孔

910t形配件。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將詳細(xì)地參照本發(fā)明的現(xiàn)有實(shí)施例，其一個或更多個實(shí)例在附圖中例示出。詳細(xì)的描述使用數(shù)字和字母標(biāo)號來指示圖中的特征。圖和描述中的相似或類似的標(biāo)號用于指示本發(fā)明的相似或類似的部分。如在本文中所使用的，用語“冷卻空氣”和“熱控制空氣”是可互換的。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)和其他機(jī)械中的主動間隙控制(acc)系統(tǒng)的熱屏蔽一般是使用3d添加制造來提供的。acc系統(tǒng)可以以具有雙壁或夾層壁構(gòu)造的分立的、單塊的部件的形式建造，且制造為具有對經(jīng)歷熱生長的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)供應(yīng)沖擊空氣的多個(例如，三側(cè)或四側(cè))供應(yīng)軌道。雙壁腔被氣密地密封，且作用為用于捕集的氣體或以靜止空氣的形式提供隔離的空氣的保持屏障和封閉室。

與現(xiàn)有的單壁非隔離構(gòu)造相比，在導(dǎo)管、歧管組件和軌道的氣密地密封的雙壁腔的內(nèi)側(cè)使用靜止的空氣來隔離移動的熱控制空氣的接觸表面降低了acc歧管內(nèi)側(cè)的接觸表面處的整體熱傳遞系數(shù)。因此，沖擊空氣的供應(yīng)溫度降低，以允許更低溫度的熱控制空氣在渦輪中的沖擊點(diǎn)處使用供應(yīng)空氣溫度和排氣空氣溫度之間的更大的溫度差(δtair)來更有效地移除熱(冷卻負(fù)載)。更低溫度的沖擊冷卻空氣還降低被冷卻的渦輪結(jié)構(gòu)的平均操作溫度，且在最需要其的沖擊表面處提供更有效的冷卻。此外，當(dāng)使用固定的熱控制空氣流速率來隔離熱控制空氣接觸表面時(shí)，熱控制空氣供應(yīng)和排氣溫度二者可在移除固定量的熱(冷卻負(fù)載)時(shí)降低，從而導(dǎo)致相同的δtair。這些改善導(dǎo)致更高的發(fā)動機(jī)力量能力和減輕的殼失圓(out-of-roundness)。

acc系統(tǒng)依靠燃?xì)鉁u輪上的冷區(qū)段空氣，例如，增壓機(jī)、風(fēng)扇射流、或是工廠提供的空氣。該冷卻空氣經(jīng)由管道行進(jìn)至圍繞發(fā)動機(jī)渦輪的歧管，且通過歧管行進(jìn)以將空氣沖擊在渦輪特征上，以提供渦輪殼體生長與在殼內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動的靜葉葉片的生長的比值的控制。因此，與殼的葉片末梢間隙受到控制，這導(dǎo)致改善的比燃料消耗。

在工業(yè)和航空中面臨的挑戰(zhàn)是獲得渦輪的更大效率，或者提供來自在渦輪中使用的空氣的更多的功。冷卻空氣通過管路和管道、以及沖擊軌道中的顯著的熱吸收來吸收熱。這導(dǎo)致沖擊殼體結(jié)構(gòu)的供應(yīng)孔(見462，圖4)處的高熱控制空氣溫度(tjet)。然而，常規(guī)隔離方法由于受約束的空間和包裝而不適用于沖擊軌道。而且，外部隔離增加了使acc系統(tǒng)的適當(dāng)操作冒危險(xiǎn)的額外的故障模式。

與傳統(tǒng)單壁金屬片acc構(gòu)造相比，本公開的裝置和方法使用添加技術(shù)來建造雙壁歧管，雙壁歧管在壁之間的氣密地密封的腔中包封靜止空氣。靜止空氣作用為隔離物，以降低沖擊前空氣溫度。雙壁特征在acc中的添加減少了沖擊前空氣的熱吸收，這有助于降低從進(jìn)入口到最后歧管的供應(yīng)孔(見462，圖4)處的熱控制空氣溫度(tjet)變化。該tjet變化的降低減輕了殼變形，且有助于控制失圓。最終，該效果導(dǎo)致更低的末梢間隙、更大的力量能力、和更好的sfc。通過如本文中公開的那樣降低沖擊空氣的溫度，力量能力可增加15-20%，殼失圓度可改善15%，且比燃料消耗可減少。

現(xiàn)在參考附圖，圖1是在本文中稱為“渦輪風(fēng)扇10”的示例性高旁通渦輪風(fēng)扇類型發(fā)動機(jī)10的示意截面視圖，其可并入本公開的各種實(shí)施例。如圖1中所示，渦輪風(fēng)扇10具有延伸穿過其以用于參考目的的縱向或軸向中心線軸線12。一般來說，渦輪風(fēng)扇10可包括配置在風(fēng)扇區(qū)段16下游的核心渦輪或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14可大體上包括基本上管狀的外殼體18，該外殼體18限定環(huán)形入口20。外殼體18可由多個殼體形成。外殼體18以連續(xù)流過的關(guān)系包封：壓縮機(jī)區(qū)段，其具有增壓機(jī)或低壓(lp)壓縮機(jī)22、高壓(hp)壓縮機(jī)24；燃燒區(qū)段26；渦輪區(qū)段，其包括高壓(hp)渦輪28、低壓(lp)渦輪30(例如包括靜葉116和轉(zhuǎn)子葉片118)；和噴氣排氣噴嘴區(qū)段32。高壓(hp)軸或轉(zhuǎn)軸34將hp渦輪28驅(qū)動地連接于hp壓縮機(jī)24。低壓(hp)軸或轉(zhuǎn)軸36將lp渦輪30驅(qū)動地連接于lp壓縮機(jī)22。(lp)轉(zhuǎn)軸36還可連接于風(fēng)扇區(qū)段16的風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸或軸38。在特定實(shí)施例中，(lp)轉(zhuǎn)軸36可諸如以直接驅(qū)動構(gòu)造直接地連接于風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸38。在備選構(gòu)造中，(lp)轉(zhuǎn)軸36可經(jīng)由速度降低裝置37(諸如減速齒輪齒輪箱)以間接驅(qū)動或齒輪驅(qū)動的構(gòu)造連接于風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸38。此種速度降低裝置可根據(jù)需要或要求而被包括在發(fā)動機(jī)10內(nèi)的任何適合的軸/轉(zhuǎn)軸之間。

如圖1所示，風(fēng)扇區(qū)段16包括多個風(fēng)扇葉片40，這多個風(fēng)扇葉片40聯(lián)接于風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸38且從風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸38徑向向外延伸。環(huán)形風(fēng)扇殼體或機(jī)艙42周向地包圍風(fēng)扇區(qū)段16和/或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14的至少一部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白的是，機(jī)艙42可構(gòu)造成通過多個周向地間隔的出口引導(dǎo)靜葉44而相對于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14得到支撐。此外，機(jī)艙42的下游區(qū)段46(在引導(dǎo)靜葉44的下游)可在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14的外部分上方延伸，以便在其間限定旁通空氣流通道48。

圖2提供如圖1所示的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)14的hp渦輪28部分的放大截面圖，其可并入在本發(fā)明的各種實(shí)施例。如圖2所示，hp渦輪28以依次流過的關(guān)系包括第一級50，第一級50包括與渦輪轉(zhuǎn)子葉片58的環(huán)形陣列56(僅示出一個)軸向地間隔的定子靜葉54的環(huán)形陣列52(僅示出一個)。hp渦輪28還包括第二級60，第二級60包括與渦輪轉(zhuǎn)子葉片68的環(huán)形陣列66(僅示出一個)軸向地間隔的定子靜葉64的環(huán)形陣列62(僅示出一個)。渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68從hp轉(zhuǎn)軸34(圖1)徑向向外地延伸且聯(lián)接于hp轉(zhuǎn)軸34。定子靜葉54、64和渦輪轉(zhuǎn)子葉片58、68至少部分地限定熱氣體路徑70，以用于將燃燒氣體從燃燒區(qū)段26(圖1)發(fā)送穿過hp渦輪28。

如圖2中還示出的，hp渦輪可包括一個或更多個護(hù)罩組件，護(hù)罩組件中的各個形成圍繞轉(zhuǎn)子葉片環(huán)形陣列的環(huán)形圈。例如，護(hù)罩組件72可圍繞第一級50的轉(zhuǎn)子葉片58的環(huán)形陣列56形成環(huán)形圈，且護(hù)罩組件74可圍繞第二級60的渦輪轉(zhuǎn)子葉片68的環(huán)形陣列66形成環(huán)形圈。一般來說，護(hù)罩組件72、74的護(hù)罩與轉(zhuǎn)子葉片68中的各個的噴嘴末梢76、78徑向地間隔開。徑向或間隙間隔cl限定在噴嘴末梢76、78和相應(yīng)的護(hù)罩內(nèi)表面77、79之間。護(hù)罩和護(hù)罩組件通常減少來自熱氣體路徑70的泄漏。護(hù)罩組件可包括熱控制圈(圖4，484、486)，它們輔助控制護(hù)罩的熱生長，從而控制徑向或間隙間隔cl。護(hù)罩組件中的熱生長是利用acc系統(tǒng)來主動控制的。acc用于使外葉片末梢和護(hù)罩之間的徑向葉片末梢間隙cl最小化，特別是在發(fā)動機(jī)的巡航操作期間。

現(xiàn)在參照圖3，圖3示出壓縮的空氣供應(yīng)源332，壓縮的空氣供應(yīng)源332用作通過軸向空氣供應(yīng)管342供應(yīng)至大體上在340處示出的渦輪葉片末梢間隙控制設(shè)備的熱控制空氣336的來源。配置在空氣供應(yīng)管342中的空氣閥344控制熱控制空氣流的量。熱控制空氣336在本文中例示的主動間隙控制系統(tǒng)312的示例性實(shí)施例中為冷卻空氣。冷卻空氣從增壓機(jī)或低壓壓縮機(jī)(lpc)(圖1，22)的引出口處的風(fēng)扇轂框架315通過軸向空氣供應(yīng)管342可控地流到渦輪葉片間隙控制設(shè)備340的分配歧管350。通過控制器電路348來控制在圖2和4中例示的空氣閥344和用于控制渦輪葉片末梢間隙cl而沖擊的熱控制空氣336的量?？刂破麟娐?48可為通常稱為全權(quán)數(shù)字電子控制件(fadec)的數(shù)字電子發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，且如果需要則控制沖擊在前和后熱控制圈484和486和其他發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上的熱控制空氣336的量和溫度，以控制渦輪葉片末梢間隙cl。在若干實(shí)施例中，控制器電路348可包括適合的計(jì)算機(jī)可讀指令，該計(jì)算機(jī)可讀指令當(dāng)執(zhí)行時(shí)將控制器電路348配置成執(zhí)行各種不同的功能，諸如使用計(jì)算機(jī)邏輯來接收、傳送和/或執(zhí)行控制信號。

計(jì)算機(jī)大體上包括(多個)處理器和存儲器。(多個)處理器可為任何已知的處理裝置。存儲器可包括任何適合的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或媒質(zhì)，包括但不限于ram、rom、硬盤驅(qū)動器、閃速驅(qū)動器、或其他存儲器裝置。儲存器儲存能夠由(多個)處理器存取的信息，包括可由(多個)處理器執(zhí)行的指令。指令可為當(dāng)由(多個)處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致(多個)處理器提供期望功能的任何指令集。例如，指令可為被譯為計(jì)算機(jī)可讀形式的軟件指令。當(dāng)使用軟件時(shí)，任何適合的編程、腳本、或其他類型的語言或語言的組合可用于實(shí)施包含在本文中的教導(dǎo)。備選地，指令可由硬連線的邏輯電路或其他電路實(shí)施，包括但不限于專用電路。

存儲器還可包括可由(多個)處理器檢索、處理、或儲存的數(shù)據(jù)。例如，在接收在acc系統(tǒng)312中測量的溫度或流動速率之后，存儲器可儲存信息。此外，存儲器可儲存用于各種其他來源的參數(shù)。

計(jì)算裝置可包括用于通過網(wǎng)絡(luò)來存取信息的網(wǎng)絡(luò)接口。網(wǎng)絡(luò)可包括網(wǎng)絡(luò)的組合，諸如wi-fi網(wǎng)絡(luò)、lan、wan、因特網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、和/或其他適合的網(wǎng)絡(luò)，且可包括任何數(shù)量的有線或無線的通信鏈路。例如，計(jì)算裝置可通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與acc系統(tǒng)312通信。

圖3還示出去往位于出口引導(dǎo)靜葉(見圖1的44和圖3的344)下游的軸向空氣供應(yīng)管342的空氣供應(yīng)入口319，出口引導(dǎo)靜葉在風(fēng)扇旁通空氣流通道48中配置在風(fēng)扇40(見圖1)的下游。分配歧管350環(huán)繞高壓渦輪(圖2的28)的一部分。歧管350包括環(huán)形供應(yīng)管354，環(huán)形供應(yīng)管354將冷卻空氣分配至多個集管組件357的多個倉室356，冷卻空氣被從倉室356分配至圍繞如圖1中所示的發(fā)動機(jī)軸線12包繞的多個環(huán)形噴射軌道(圖4的460)。圖3還示出倉室356中的三個位于圍繞hpt(圖2的28)周向地定位的多個集管組件357中的每一個中。

參照圖4，集管組件357中的每一個包括基部部分358，具有在基部部分358的徑向外側(cè)362上形成的周向地間隔開的盒形集管361。集管361中的各個連接于環(huán)形供應(yīng)管354。供應(yīng)細(xì)長面板孔363穿過基部部分358而配置，從而允許冷卻空氣從供應(yīng)倉室356流到多個噴射軌道460。噴射軌道460分段以形成弧形節(jié)段，弧形節(jié)段形成于為集管組件357的一部分的基部部分358。噴射軌道460在各節(jié)段的周向端部處封閉且密封。

在工業(yè)中眾所周知的是，小的渦輪葉片末梢間隙cl提供較低的操作比燃料消耗(sfc)且因此提供大的燃料節(jié)省。提供前和后熱控制圈484和486，以在最少量的時(shí)間滯后和熱控制(取決于操作條件而是冷卻或加熱)空氣流的情況下更有效地控制葉片末梢間隙cl。前和后熱控制圈484和486附接于外殼體466或以其他方式與其相關(guān)，且可與相應(yīng)的殼體一體(如圖4中例示的)，螺接于或以其他方式緊固于殼體，或者與殼體機(jī)械地隔絕但密封地接合。熱控制圈484、486提供熱控制質(zhì)量，以更有效地使護(hù)罩節(jié)段477徑向向內(nèi)移動(且如果向外地設(shè)計(jì)則向外)，以調(diào)節(jié)葉片末梢間隙cl。

多個噴射軌道460在圖4中例示為具有五個噴射軌道，其中噴射孔462定向?yàn)閷峥刂瓶諝?36(冷卻空氣)沖擊到前和后熱控制圈484和486的基部和其他發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上，以導(dǎo)致護(hù)罩節(jié)段477徑向向內(nèi)移動，以使葉片末梢間隙cl變緊密或最小化。噴射孔462可與雙壁熱屏蔽件610一體，例如3d打印為在熱屏蔽件610的內(nèi)壁和外壁之間的空隙開口。噴射孔462還可制作、連結(jié)和密封在內(nèi)壁和外壁之間。噴射孔462可成形為穿過雙壁熱屏蔽件610的徑向厚度的狹縫、槽道、孔、切口、圓錐噴嘴、或其他外形的開口。更具體而言，噴射孔462定向?yàn)閷峥刂瓶諝?36(冷卻空氣)沖擊到前和后熱控制圈484和486的倒角的中央中，以導(dǎo)致護(hù)罩節(jié)段477徑向向內(nèi)移動，以使葉片末梢間隙cl變緊密或最小化。將熱控制空氣336沖擊到基部上或沖擊到熱控制圈的倒角的中央中通過增大穿過熱控制圈和凸緣的熱傳遞來提供熱控制或冷卻空氣的更有效的使用，從而允許由沖擊的熱控制空氣產(chǎn)生的空氣流沿?zé)峥刂迫?或凸緣的整體徑向向外地沖刷。

一般來說，盒形噴射軌道460從集管組件357徑向向內(nèi)地延伸，使得它們相應(yīng)的噴射孔462更好地定向以將熱控制空氣336(冷卻空氣)沖擊到被冷卻的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)上或附近。大體上盒形的噴射軌道460定位為鄰近熱控制圈484、486和其他發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，以使冷卻空氣在到達(dá)被冷卻的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)之前必須行進(jìn)的沖擊距離最小化。該定位對于相同量的熱空氣或冷卻流導(dǎo)致hpt葉片、lpt葉片、或壓縮機(jī)和它們相應(yīng)的護(hù)罩之間的更好的間隙控制。因此，發(fā)動機(jī)sfc得到改善且操作效率提高。這還導(dǎo)致在發(fā)動機(jī)的因使用導(dǎo)致的退化期間維持操作效率的改善的能力、增加的在機(jī)翼上的時(shí)間、和螺栓連接的凸緣處的殼體的改善的壽命。

在圖5中例示了集管組件357的一部分，其包括周向地延伸的排氣通道526，以在熱控制空氣336已被通過噴射軌道460噴射在熱控制圈和/或噴射到外殼體466上之后，從外殼體466和分配歧管350之間的大體環(huán)形區(qū)周向地排出熱控制空氣336。排氣通道526在本文中例示為在分配歧管350中在供應(yīng)倉室356之間形成的細(xì)長開口。

圖6和7分別是熱控制設(shè)備312的圓形和方形角部的特寫截面，其示出與熱控制空氣336直接接觸的雙壁熱屏蔽件表面。一體的雙壁熱屏蔽件610在雙壁之間形成氣密地密封的腔612，以熱隔離表面且降低從周圍的熱源到熱控制空氣336的熱傳遞。取決于壁的可獲得的間隙空間和結(jié)構(gòu)整體性，氣密地密封的腔612的寬度w可在近似5密耳(0.005英寸)到500密耳(0.500英寸)的范圍中。

圖8是集管組件357節(jié)段的徑向向內(nèi)看的透視圖，其示出來自環(huán)形供應(yīng)管354的軸向空氣供應(yīng)管342進(jìn)入開口。還示出了在圖4中也看到的倉室供應(yīng)孔810，其將熱控制空氣336從環(huán)形供應(yīng)管354傳送到各倉室356中，以用于穿過細(xì)長面板孔363(圖4)分配到噴射軌道460中，且分配到噴射孔462外。

圖9是在軸向空氣供應(yīng)管342進(jìn)入點(diǎn)處的環(huán)形供應(yīng)管354t形配件910的透視圖，其示出位于分配歧管350頂上的環(huán)形供應(yīng)管354的雙壁熱屏蔽件610構(gòu)造和氣密地密封的腔612。

圖10是穿過噴射軌道460中的四個的截面切口，其示出位于雙壁熱屏蔽件610的加厚部分處的噴射孔462。加厚部分不包含氣密地密封的腔612。加厚部分對位于噴射軌道460的角部處的噴射孔462提供結(jié)構(gòu)整體性。

圖11a-c是結(jié)構(gòu)支撐部件的三個示例，該結(jié)構(gòu)支撐部件可配置在雙壁熱屏蔽件610壁的部分之間，以防止使氣密地密封的腔612塌陷。結(jié)構(gòu)支撐部件可為夾在雙壁熱屏蔽件610之間的柵格結(jié)構(gòu)620(見圖11a)、夾在雙壁熱屏蔽件610之間的至少一個單獨(dú)的螺柱部件622(見圖11b)、或夾在雙壁熱屏蔽件610之間的至少一個偏移帶槽螺柱腹板624(見圖11c)。這些結(jié)構(gòu)支持部件跨在壁之間且使熱屏蔽件610壁之間的傳導(dǎo)性熱橋接最小化。

圖12是在沖擊特征之間的雙壁熱屏蔽件610的一部分的截面切口，其在噴射軌道460的底部角部處沒有材料接頭以提供更好的隔離，其中，熱控制空氣在噴射孔462處離開。圖13是雙壁熱屏蔽件610的一部分的截面切口，其示出沒有熱控制空氣引出口(無噴射孔)的雙壁基部面板358。

用于熱控制設(shè)備312的典型的金屬3d建造材料可為鎳基超級合金(諸如inconel625(inco-625)或inconel718)、其他超級合金(諸如鈦ti64或鈷鉻合金(cocrmo))、或不銹鋼中的任一種或它們的任何混合物。這些超級合金包含鎳、鈦、鈷、鉻或它們的混合物。適合用于高端航空航天應(yīng)用的任何金屬建造材料可用于構(gòu)造熱控制設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)注意的是，一體的雙壁熱屏蔽件610還可以以類似的方式用在低壓壓縮機(jī)22、高壓壓縮機(jī)24、和/或低壓渦輪30中。因此，使用在本文中公開的雙壁構(gòu)造的熱控制設(shè)備和方法不限于用在hp渦輪中，而是可用在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的任何適合的區(qū)段中，包括空氣閥344主體和空氣供應(yīng)管342上的任何管道系統(tǒng)。而且，額外的噴射軌道460可被添加至燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的其他區(qū)段，以在支撐定子護(hù)罩的任何外部或內(nèi)部渦輪殼體構(gòu)件上提供主動間隙控制。

一種用于供應(yīng)和排出熱控制空氣336的方法包括在外殼體466和熱空氣分配歧管350之間的環(huán)形區(qū)中利用具有噴射孔462噴射軌道460在附接于外殼體466的至少一個熱控制圈484上和/或外殼體466上噴射熱控制空氣336，熱控制336空氣環(huán)繞殼體466的軸向地延伸的部分且然后通過周向地延伸的排氣通道526周向地排出熱控制空氣336。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并且實(shí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包含本領(lǐng)域人員想到的其他示例。如果這種其他示例具有不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的文字語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則它們意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。