[发明专利]用于燃气涡轮发动机的中间冷却系统和方法

说明书

技术领域

涡轮发动机且更具体地燃气或燃烧涡轮发动机是从气流获取能量的旋转发动机，气流穿过一系列包括成对旋转叶片和静止导叶的压缩机级中的发动机、穿过燃烧器且然后到多个涡轮级上。在压缩机级中，叶片由从转子突出的柱支撑，而导叶安装至定子壳。燃气涡轮发动机用于陆地和海上移动和功率生成，但最常用于航空应用，诸如飞机，包括直升机。在飞机中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。

背景技术

用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下操作以最大化发动机推力，故在操作期间对某些发动机构件(诸如导叶)的冷却是必需的。期望的是提高压缩机的热能力来执行发动机系统的期望的热管理。

发明内容

一方面，本发明的实施例涉及一种冷却燃气涡轮发动机压缩机的方法，压缩机具有位于外压缩机壳与内压缩机壳之间的成对旋转叶片和静止导叶的多个沿轴向布置的级。该方法包括从压缩机的下游级获取压缩机空气，然后使获取的空气穿过换热器以冷却获取的空气，且然后将冷却的获取空气引入压缩机的上游级。

另一方面，本发明的实施例涉及一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，压缩机包括成对旋转叶片和静止导叶的多个沿轴向流动布置的级、换热器，以及穿过换热器的冷却回路。流体地联接至压缩机的级的入口和流体地联接至相对于该级的上游级的出口允许压缩机空气通过入口获取，穿过换热器以用于冷却，此后冷却的获取空气通过出口引入上游级。

技术方案1. 一种操作燃气涡轮发动机压缩机的方法，所述压缩机具有位于外压缩机壳与内压缩机壳之间的成对旋转叶片和静止导叶的多个级，所述方法包括：

从所述压缩机的下游级获取压缩机空气；

使获取的空气穿过换热器以冷却所述获取的空气；以及

将冷却的获取空气引入所述压缩机的上游级。

技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述获取包括在所述下游级的叶片上游和所述上游级的导叶下游获取压缩机空气。

技术方案3. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述获取包括在所述外压缩机壳附近获取压缩机空气。

技术方案4. 根据技术方案3所述的方法，其中，所述获取包括在所述下游级的叶片的末梢附近获取所述空气。

技术方案5. 根据技术方案3所述的方法，其中，所述获取包括在所述下游级的导叶的端壁附近获取所述空气。

技术方案6. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述引入包括在所述上游级的叶片上游和所述下游级的导叶上游引入所述冷却的获取空气。

技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述引入包括在所述外压缩机壳附近引入所述冷却的获取空气。

技术方案8. 根据技术方案7所述的方法，其中，所述引入包括在所述上游级的叶片的末梢附近引入所述冷却的获取空气。

技术方案9. 根据技术方案7所述的方法，其中，所述引入包括在所述上游级的导叶的端壁附近引入所述冷却的获取空气。

技术方案10. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述引入包括穿过所述上游级的导叶的内部引入所述冷却的获取空气。

技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，其中：

所述获取包括从以下至少一者获取压缩机空气：

a)所述下游级的叶片上游和所述上游级的导叶下游，

b)所述外压缩机壳附近，

c)所述下游级的叶片的末梢附近，

d)所述下游级的导叶的端壁附近，且

所述引入包括将所述冷却的获取空气引入以下至少一者：

a)所述上游级的叶片上游和所述下游级的导叶上游；

b)所述外压缩机壳附近，

c)所述上游级的叶片的末梢附近，

d)所述上游级的导叶的端壁附近，以及

e)穿过所述上游级的导叶的内部。

技术方案12. 一种用于燃气涡轮发动机的压缩机，包括：

成对的旋转叶片和静止导叶的多个流动布置的级；

换热器；以及

回路，其穿过所述换热器且具有流体地联接至所述压缩机的下游级的入口和流体地联接至所述下游级上游的级的出口；

其中压缩机空气在所述上游级下游通过所述入口获取，穿过所述换热器以用于冷却，且冷却的获取空气通过所述出口引入所述上游级。

技术方案13. 根据技术方案12所述的压缩机，其中，所述入口位于所述下游级的叶片上游和所述上游级的导叶下游。

技术方案14. 根据技术方案12所述的压缩机，其中，所述入口位于外压缩机壳附近。