[发明专利]用于涡轮发动机的压缩组件

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的领域，尤其涉及用于飞行器的涡轮发动机的领域。本发明更具体地涉及用于涡轮发动机(具体用于直升飞机涡轮轴发动机)的压缩组件并且涉及配备有这种组件的涡轮发动机。

背景技术

按照已知的方式，涡轮轴发动机包括压缩组件或压缩机，压缩组件包括空气进口导管和至少一个空气压缩级，压缩机包括至少一个可动压缩机轮，导管排放到至少一个可动压缩机轮上。

这种压缩组件具有通常被称为喘振线的空气动力稳定性极限，这具体限制了涡轮轴发动机的加速能力。在低的运行速度下，压缩组件的空气动力稳定性极限与第一压缩级的空气动力过载有关联，从而导致到达第一可动轮的空气流的影响过大。

本申请人申请的专利申请FR2970508中描述的已知的方案在于：在第一可动压缩机轮的上游的涡轮轴发动机的空气进口导管中安装被称为预旋转格栅的格栅，以便通过使所述格栅沿第一可动轮的旋转方向定向来减小到达所述第一可动轮的空气流的影响。

这种预旋转格栅包括被称为可变节距轮叶的可定向的进口导向轮叶，进口导向轮叶被安装在外壳上并且均匀分布在空气进口导管内。格栅经由控制环被设定，也就是说，轮叶经由控制环被定向，并且这使得可动轮的进口处的空气流的速度能够被调整，以便改变到达第一可动轮的空气流的影响。

这种预旋转格栅的一种已知的布置在于：将格栅的轮叶布置成使得轮叶的预旋转角度以及因此空气流的定向角度能够根据空气导管的高度变化，空气流的定向角度在空气导管的给定高度处被限定为空气流被预旋转格栅的轮叶相对偏斜。换而言之，空气流的定向角度随着空气进口导管相对于涡轮轴发动机的轴的径向距离的变化而变化。

图1至图3为来自现有技术的预旋转格栅5的两个轮叶10和可动压缩机轮15的两个叶片20的组件的头部的示意性横截面。格栅5的连续的轮叶10间隔一距离S1，距离S1被称为节距。每个轮叶10具有弯曲的横截面并且在轮叶10的上游端部和下游端部之间(即，轮叶10的前缘和尾缘之间)限定了一弦长C1。

当预旋转格栅5例如针对预旋转格栅5的控制环(未示出)的等于0°的设定值在压缩机的高的运行速度下打开时，格栅5的轮叶10的预旋转角度通常(相对于轴线X'X)在大约0°(在空气导管的底部处)和多达大约15°(在空气导管的顶部处)的值之间。进入格栅的空气流F因此偏斜一定向角度α₁，定向角度α₁接近轮叶的预旋转角度并且定向角度α₁在格栅的出口处根据绝对速度V₁下的空气导管的高度介于0°和15°之间，其中(沿轴线X'X的)轴向分量为Vz1。例如在使用直升飞机涡轮轴发动机的情况下在起飞期间，格栅5的这种设定被用于压缩机的高的运行速度，具体地在最大运行速度下。

在压缩机的低的运行速度下，如图2所示，格栅5至少部分地关闭，以便减小空气动力负载并且通过朝向低流速移动压缩机的喘振线来增大喘振裕度，同时朝向高流速移动运行线，从而使涡轮轴发动机能够获得高的加速能力。在这种布置中，预旋转格栅5的控制环(未示出)通常被设定为例如大约为65°的值，对此格栅5的轮叶10的预旋转角度根据空气导管中的流量的高度而介于65°和80°之间。

在涡轮轴发动机(打开的格栅)的高的运行速度下，当在空气导管的顶部处到达压缩机的第一可动轮15的空气流的相对速度W1高时，例如使得可动轮的头部处的相对马赫数大于1.4时，格栅5的轮叶10的预旋转角度应当在空气导管的顶部处增大到15°以上(例如，多达20°)，以便显著地减小可动轮15的进口处的空气的相对速度W1并且因此显著地改进压缩的效率。

然而，如图2所示，在这种布置中，当预旋转格栅5的控制环在低速下被设定为格栅5的关闭值(例如，大约为65°)时，轮叶的预旋转角度在空气导管的顶部处达到大约85°，即，在导管的最上部中(具体地，在轮叶10的远端的区域中)空气流被轮叶10偏斜了一定向角度α₁，定向角度α₁接近大约85°。在这种情况下，预旋转格栅5的位于空气导管的顶部处的出口处的空气流沿轴线X'X的轴向速度Vz1变得如此低，以致使得这可导致压缩机的可动轮15的叶片20空气动力学故障。换而言之，空气的边界层不再保持可动轮15的叶片20的头部轮廓的形状，并且这可导致可动轮15内的空气动力学失速，空气动力学失速通常被称为旋转失速，旋转失速对压缩机的空气动力稳定性不利并且因此为一个缺陷。