[发明专利]用于涡轮机械构件的冷却结构

说明书

一种燃气涡轮发动机，其包括涡轮机械核心，该涡轮机械核心可操作以产生核心气流且其包括燃烧器。第一导管定位在燃烧器的下游且与燃烧器流动连通。构件定位在第一导管内且在第一导管的径向向外的壁与径向向内的壁之间延伸。构件包括形成于其中的第一冷却通道。第一冷却通道在与第一导管连通且面向涡轮机械核心定位的入口和与降压器连通的出口之间延伸。

关于联邦政府资助研究与开发的声明

根据由空军部授予的编号为FA8626-16-C-2138的合同，美国政府可在本发明中享有某些权利。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机中的热区段涡轮机械构件，且更具体地涉及涡轮机械构件的冷却结构。

背景技术

按顺序流顺序，涡轮机械包括：压缩机、燃烧器和一个或多个涡轮。在操作期间，空气通过压缩机被压缩且在燃烧器中与燃料混合。燃料在燃烧器中被点燃，生成热的高能量燃烧气体，其向下游流过涡轮级。涡轮级从这些燃烧气体中提取能量。

为了延长涡轮叶片和其它热区段构件的使用寿命且降低发动机操作成本，这些构件的部分(例如，涡轮叶片末梢和压缩机导叶)通常采用“主动冷却”。这种类型的冷却常规上通过从发动机的某其它部分(诸如，压缩机)放掉处于相对低的温度下的加压空气来实现。冷却可通过使放出空气穿过待冷却的构件来实现。

关于主动冷却的一个问题是，放出空气的使用就整体燃料消耗而言是昂贵的。

发明内容

这些问题中的至少一个由包括构造成至少部分地通过从热气流去除的气体来冷却的构件的发动机解决。

根据本文中描述的技术的一个方面，燃气涡轮发动机包括涡轮机械核心，其可操作以产生核心气流且其包括燃烧器。第一导管定位在燃烧器的下游且与燃烧器流动连通。构件定位在第一导管内且在第一导管的径向向外的壁与径向向内的壁之间延伸。构件包括形成于其中的第一冷却通道。第一冷却通道在与第一导管连通且面向涡轮机械核心定位的入口和与降压器(pressure sink)连通的出口之间延伸。

根据本文中描述的技术的另一方面，提供了一种操作涡轮机械的方法，该涡轮机械包括构造成通过从热气流取得的空气来冷却的构件。该方法包括以下步骤：通过构件引导热气流，使得热气流的第一部分处于第一温度，且热气流的第二部分处于第二温度，且第一温度低于第二温度；以及将热气流的第一部分经由入口引入构件中。

技术方案1. 一种燃气涡轮发动机，包括：

涡轮机械核心，其可操作以产生核心气流且其包括燃烧器；

第一导管，其定位在所述燃烧器的下游，且与所述燃烧器流动连通；

定位在所述第一导管内且在所述第一导管的径向向外的壁与径向向内的壁之间延伸的构件，所述构件包括形成于其中的第一冷却通道；

其中所述第一冷却通道在与所述第一导管连通且面向所述涡轮机械核心定位的入口和与降压器连通的出口之间延伸。

技术方案2. 根据技术方案1所述的发动机，其特征在于，所述发动机还包括包绕所述第一导管的第二导管。

技术方案3. 根据技术方案2所述的发动机，其特征在于，所述构件包括第二冷却通道，其流体地连接到所述第二导管和所述第一导管。

技术方案4. 根据技术方案3所述的发动机，其特征在于，所述构件定位在所述第一导管内，使得所述构件具有在所述第一导管的径向向外的壁附近的第一端部和定位在所述第一导管的径向向内的壁附近的第二端部。

技术方案5. 根据技术方案4所述的发动机，其特征在于，所述第一冷却通道的所述入口定位在所述径向向内的壁和所述径向向外的壁中的一个附近。