[发明专利]用于气体涡轮引擎的冰晶体防护

说明书

本公开涉及气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括风扇、压缩机、燃烧器和通过轴联接到该压缩机的涡轮，其中该压缩机包括具有相应转子叶片和定子叶片的第一级、第二级和第三级。该转子叶片和定子轮叶被布置成使得该第一转子叶片的后缘与该第一定子轮叶的前缘、该第一定子轮叶的后缘与第二转子叶片的前缘、第二转子叶片的所述后缘与第二定子轮叶的所述前缘以及第二定子轮叶的后缘与第三转子叶片的前缘之间的中跨轴向间隙的总和等于其中a等于或大于75mm，并且该进气流函数被定义为的无量纲值，其中m为压缩机的入口处的质量空气流量，单位为kg/s；T为压缩机的所述入口处的总温度，单位为K；并且P为压缩机的入口处的总压力，单位为kPa，均在压缩机空气动力学设计点测定。

技术领域

本公开整体涉及气体涡轮引擎，并且更具体地涉及用于气体涡轮引擎的冰晶体防护的布置结构。

背景技术

气体涡轮引擎用于为飞机、船舶、发电机等提供动力。气体涡轮引擎通常包括从前到后以轴流式串联的进气口、风扇、一个或多个压缩机、燃烧器、一个或多个涡轮和排气喷嘴。进入该进气口的空气通过风扇加速以产生两股气流：进入压缩机中的第一气流(核心引擎气流)和经过旁路管道以提供推进推力的第二气流(旁路气流)。进入压缩机的空气被压缩、与燃料混合，然后馈送到发生空气/燃料混合物燃烧的燃烧器中。高温和高能排放流体继而被馈送到涡轮，在该涡轮处流体的能量被转化成机械能，以通过合适的互连轴驱动压缩机旋转。

该压缩机可为多级压缩机，其中每个压缩机级包括以轴流式串联的一排转子叶片和一排定子轮叶。转子叶片的径向内端连接至限定内部齿圈的毂部。壳体界定转子叶片和定子轮叶并且限定外部齿圈。转子叶片和定子轮叶各自具有根部和翼型部分，该翼型部分具有尖端、后缘和前缘。

当在结冰条件(过冷水冰晶体或高海拔冰晶体的任一者)下操作时，冰可附着在布置于压缩机前部的上游的核心入口中的轮叶上；典型地，冰附着在外部齿圈附近。当冰从轮叶脱落时，这可能是由于空气动力负荷或振动引起的，冰被紧邻的下游的压缩机转子叶片级吸入。

由于风扇的低速和低轮毂错距，齿轮传动式涡扇架构的积冰严重程度和规模可能明显更高。

已提出不同的方法来防止引擎结冰。根据这些方法中的一种方法，转子叶片被制造得更厚以承受冰晶体冲击并减少叶片偏转。这导致具有降低的空气动力学性能和效率的更重的叶片。

另一种已知的方法是为轮叶提供防结冰系统，以防止冰积聚，并且融化任何累积的冰。例如，轮叶可设置有电加热器，或者从压缩机排出的相对较热的空气可朝向该轮叶。

这两种系统实施起来都比较复杂，并且不利于效率。

因此，需要一种用于气体涡轮引擎的冰晶防护的改进系统。

发明内容

根据第一方面，提供了一种气体涡轮引擎，该气体涡轮引擎包括：风扇，该风扇被安装成围绕主要纵向轴线旋转；引擎核心，该引擎核心包括以轴流式串联的压缩机、燃烧器和通过轴联接到压缩机的涡轮。压缩机包括具有第一转子和第一定子的第一级、具有第二转子和第二定子的第二级、以及具有第三转子和第三定子的第三级，每个转子和定子分别包括具有前缘、后缘和尖端的多个叶片和轮叶，并且相邻的转子和定子由轴向间隙分隔开。在第一转子与第三转子之间，转子和定子被布置成使得第一转子的叶片后缘与第一定子的轮叶前缘、第一定子的轮叶后缘与第二转子的叶片前缘、第二转子的叶片后缘与第二定子的轮叶前缘以及第二定子的轮叶后缘与第三转子的叶片前缘之间的中跨轴向间隙的总和等于

其中a等于或大于75mm，并且进气流函数被定义为的无量纲值，其中m为压缩机的入口处的质量空气流量，单位为kg/s；T为压缩机的入口处的总温度，单位为K；并且P为压缩机的入口处的总压力，单位为kPa，均在压缩机空气动力学设计点测定。

例如，a可等于或大于80mm、或等于或大于85mm、或等于或大于90mm。