[发明专利]具有优化的空气动力学性能的引导组件

说明书

本发明涉及一种涡轮发动机空气流引导组件，该空气流引导组件包括：结构臂(30)；和在结构臂的下表面上的引导叶片(21)，引导叶片包括前缘(22)、后缘(23)和脊线(24)，所述叶片和臂围绕涡轮发动机的轴线(X‑X)径向地延伸并在其间限定出空气流通道。结构臂(30)包括：上游端部(31)，该上游端部具有引导叶片轮廓(21)并包括与叶片的前缘对齐的前缘(32)；以及位于臂的下表面上的肩部(35)，该肩部限定出通道中的颈部。该组件的特征在于，在颈部处的通道的截面的面积(A_颈部)是前缘处的通道的截面的面积(A_入口)的0.7倍至0.9倍。

技术领域

本发明涉及一种涡轮发动机空气流引导组件，该空气流引导组件包括引导叶片和一个或多个结构臂。本发明具体地应用于涵道式涡轮发动机。

背景技术

用于航空推进的涵道式涡轮发动机在图1a中示出。涵道式涡轮发动机包括输送空气流的风扇10，空气流的被称为主要流Fp的中心部分被喷射到压缩机12中，压缩机12对驱动风扇的涡轮14进行供应。

空气流的被称为次要流Fs的周边部分就其本身而言，在已经穿过布置在风扇下游的固定的叶片20环21之后被喷出到大气中以提供涡轮发动机1的推力的大部分。被称为引导件20(还已知为“出口引导叶片”的缩写OGV)的该环使得能够在风扇的出口处引导次要空气流，同时将损失限制到最大。

结构臂30在同一幅图中示出，结构臂将中间壳体的套环16连接到中间壳体的毂部17，由此帮助将发动机轴18支撑和保持就位，并确保组件的结构强度。结构臂还具有允许运动传输的功能或者允许流体在涡轮发动机与涡轮发动机安装在其上的飞行器的其余部分之间传输的功能。为此，结构臂是中空的，并能够容纳管线、传动轴等。

根据结构臂的功能和在涡轮发动机中的位置，存在多种类型的结构臂。

例如，所谓的“主要”结构臂，其主要功能是将涡轮发动机支撑在飞机的机翼下面，“主要”结构臂被定位在“6点钟”和“12点钟”处，即相对于布置在水平地面上的飞机竖直地定位(与手表的指针的位置相比的术语)。

所谓的“辅助”结构臂不具有支撑涡轮发动机的主要功能，而是通过中空以包含传动轴而实现功率传输。这些臂例如被定位在“8点钟”处，即相对于竖直方向倾斜地定位。

所有类型的结构臂还被用于将功能件从涡轮发动机传输到飞机的其余部分，也就是例如油管线、燃料管线等。

出于减小涡轮发动机的质量和提高其性能的目的，已经提出了将结构臂和次要流引导件的功能组合到单个部件中，这用于所有类型的结构臂。

如图1b中所示，已经提出了所谓的“集成的”引导叶片，该引导叶片在这种特殊情况下由如上所述的辅助类型的结构臂形成，其上游部分被覆盖以具有引导叶片的空气动力学轮廓。

因此，这种结构臂具有几何约束部分，这些几何约束部分是：

-上游端部部分31，其几何结构必须是引导叶片的几何结构，和

-用于传输功能件的中空区域34，该中空区域中布置有管线、传动轴等。该区域要考虑很大数量的功能件体积、操作和组装间隙、材料类型厚度等的约束，被称为“保留区域”，意味着其必须在结构臂的几何结构变化的情况下保持不变。

遵从这些约束导致结构臂的几何结构的形成，该几何结构显著地阻挡了由位于臂两侧的引导叶片构成的空气流。

具体地，臂的覆盖部分下游存在保留区域会在臂的下表面侧形成肩部35，该肩部阻挡位于臂的下表面与叶片21之间的空气流。

如图1c中可看到的，在该空气流中的空气的流动之后强烈地加速，直到空气流在喉部到达超音速。亚音速流与超音速空气的气阱之间的突然转变可产生包括相当大的压头损失的冲击波O。