[发明专利]用于涡轮发动机叶片的防结冰系统

说明书

本发明涉及用于在外壳体(CE)与内壳体(CI)之间延伸且限定流路(VN)的涡轮发动机叶片(A1)的防结冰系统，其特征在于，其包括用于将空气射流(JT)喷射入叶片(A1)上游的流路(VN)中的装置，喷射装置包括用于喷射射流(JT)的第一喷射孔(O1)，第一喷射孔(O1)穿过外壳体(CE)和内壳体(CI)中的一个构件，且定位成在气流(FX)大致在流路(VN)中沿第一方向(D1)流动的涡轮发动机的第一速度下，第一孔(O1)和叶片(A1)的前缘(BA)基本上沿第一方向(D1)对齐，第一孔(O1)相对于叶片(A1)的前缘(BA)与第一孔(O1)穿过的构件之间的联结部隔开至少10mm、且优选地约15mm的距离。

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的一般领域。本发明更特别地涉及用于涡轮发动机叶片、特别是横跨涡轮发动机的主流动通道定位的压缩机叶片的防结冰系统。

背景技术

涡轮发动机通常包括递送气流的风扇、燃烧室和驱动风扇的涡轮，风扇具有被称作主要或“芯部”流的中心部分，该主要或“芯部”流喷射入包括压缩机的主流动通道中。

在飞行的特定阶段(爬升、下降、……)期间，当环境温度小于或等于零摄氏度时，可能遇到所谓的“冰冻”大气条件。这些条件可能导致冰沉积在压缩机的叶片上。该现象可能导致涡轮发动机的可操作性方面的问题，例如阻塞主通道，或由于冰块脱离而导致燃烧室的熄灭。

通过热空气流或通过在所述叶片内具有电气部件的常规叶片除冰方案由于它们的尺寸太小且厚度级别为数毫米而难以应用在压缩机叶片上。

发明内容

本发明提供了一种用于涡轮发动机压缩机叶片的防结冰系统，但该防结冰系统能够更一般地应用于横跨内壳体与外壳体之间的流动通道延伸的任意涡轮发动机叶片。

因而，本发明主要涉及一种用于在外壳体与内壳体之间延伸且限定通道的涡轮发动机叶片的防结冰系统。防结冰系统包括用于将空气射流喷射入叶片上游的通道中的喷射装置，喷射装置包括用于喷射射流的第一喷射孔，第一喷射孔穿过选自外壳体和内壳体中的一个构件，且定位成在气流大致在通道中沿第一方向流动的发动机的第一速度下，第一孔和叶片的前缘基本上沿第一方向对齐。

根据本发明的一般特征，第一孔相对于叶片的所述前缘与第一孔穿过的构件之间的联结部隔开至少10毫米(mm)、且优选为约15mm的距离。

所提出的方案包含借助热空气射流的冲击加热叶片的暴露至冰成形的壁。喷射装置用于经由第一喷射孔将热空气射流在叶片的上游喷射入通道中。术语“上游”应相对于通道中流动的气流的行进方向来理解，所述气流从上游行进至下游。于是，空气射流被通道中流动的气流剪切和带动。此后，由于第一孔的位置，被气流带动的空气射流冲击在叶片的前缘处。通过有利地限定第一喷射孔的特定参数(其形状、其尺寸、其倾斜角等)以及空气射流的特定参数(其温度、其速度等)，可能合适地对叶片除冰和/或防止在叶片上形成冰。

通过使得第一孔远离前缘至少10mm且优选地约15mm，首先确保了第一孔在叶片的滞止区外部，且其次确保了第一孔足够远离叶片的前缘，用于热空气射流由于主通道中流动的主气流而切变，以允许形成热空气轮廓，该热空气轮廓朝向叶片的前缘偏转且在叶片的高度上延伸，该高度足够大以优化除冰面积。因而，系统的孔定位在叶片的足够上游，以留下足够的空间，从而使得热量能够深深渗入主通道中，并因而形成热空气轮廓，该热空气轮廓在通道的足够大的高度上延伸，以在令人满意的高度上对叶片除冰。

叶片的滞止区对应于叶片的前缘上游紧接的区域，在该区域中，气体的运动量非常小。滞止区一般从叶片向上游延伸，从叶片的前缘超出2mm至3mm。

一般地，本发明的系统使得在从发动机以给定速率取得热空气时可能实现使热空气流比现有技术的装置所实现的更好地渗入通道中。具体地，研究已特别表明，进入通道中的射流的渗透率比基于热空气射流的现有技术装置增加多达50％。