[发明专利]间隙控制系统及引气装置

说明书

本发明间隙控制系统及引气装置，在尽量减少对外涵道流场的影响，同时提到收集到的外涵道的总压。用于从外涵道引气的引气装置包括引气窗口，该引气窗口设置有栅格，所述栅格包括一组翼型件，该引气装置还包括支板，所述支板提供所述引气窗口，并用于限定外涵道的内流道，所述支板具有前倾角，并且所述翼型件的叶尖探出该引气窗口，以便于伸入到外涵道的流场。

技术领域

本发明涉及涡扇发动机的间隙控制系统和引气装置，尤其涉及从外涵道引导冷却气控制机匣和转子之间的间隙的引气装置。

背景技术

航空发动机中涡轮机匣外环与转子叶片叶尖之间的间隙对于涡轮的效率以及发动机的耗油率有着很大的影响。由于叶尖同静子机匣之间存在一定间隙，在叶片压力面和吸力面之间存在的压差作用下，燃气会产生泄漏，从而降低发动机的工作效率，增加油耗。因此，从耗油率的角度希望叶尖间隙尽可能小。由于受到温度、离心力等各种因素的影响，由于叶片和机匣的膨胀响应不同，并且发动机在不同的工作状态下，叶尖和机匣之间的间隙也随之改变。因此，叶尖间隙过小会导致叶片和机匣之间产生摩擦，降低发动机的工作寿命。

为了防止由于叶尖间隙改变而带来的不利效果，控制机匣的热膨胀是必不可少的。这个目的是通过间隙控制系统(Clearance Control)来实现的。通过间隙控制，发动机工作效率提高，耗油率降低。

航空发动机涡轮主动间隙控制系统多采用热力式，气源一般采用风扇外涵引气作为冷却气至涡轮机匣外围，冷却气通过冲击冷却管对机匣冲击换热，控制机匣的温度，借此控制机匣的热膨胀量，进而控制涡轮机匣外环和转子叶片叶尖之间间隙。冲击冷却后的气体排入发动机的核心机舱，再通过核心机舱后端的排气缝排入外涵道。

由于主动间隙控制系统的引气和排气位置均来自于发动机外涵道，通过引气和排气的总静压差实现流路的引气，主动间隙控制系统引气效果很大程度上取决于引气装置是否能够尽量的收集到外涵道的总压。引气风斗形式通常可以最大限度的收集总压，但是对外涵道的流场影响较大；结构需要整体铸造，比较笨重；入口处没有防尘除尘措施，容易吸入外涵道的杂质，堵塞冲击冷却孔。目前主流发动机多不采用风斗形式。开孔引气收集总压效果相对风斗较弱，且无法避免容易吸入外涵道杂质的问题，而增加了导流栅格在一定程度上会阻挡杂质进入，但也会损失一定的动压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引气装置，在尽量减少对外涵道流场的影响，同时提到收集到的外涵道的总压。

本发明的另一目的在于提供一种包含前述引气装置的间隙控制系统。

在一实施方式中，用于从外涵道引气的引气装置包括引气窗口，该引气窗口设置有栅格，所述栅格包括一组翼型件，该引气装置还包括支板，所述支板提供所述引气窗口，并用于限定外涵道的内流道，所述支板具有前倾角，并且所述翼型件的叶尖探出该引气窗口，以便于伸入到外涵道的流场。

在一实施方式中，所述一组翼型件的叶尖按照气流方向前低后高地布置。

在一实施方式中，在所述一组翼型件的叶尖侧设置引气罩，所述引气罩的端面高出外涵道的流道内壁面，并且为具有前倾角的斜面。

在一实施方式中，所述引气罩的端面的前部与外涵道的流道内壁面平齐。

在一实施方式中，所述翼型件和所述引气罩通过增材制造工艺一体成型。

在一实施方式中，所述一组翼型件各具有后倾角，沿气流流动方向，所述一组翼型件的后倾角减小。

在一实施方式中，间隙控制系统包括将引气引导到机匣的管路，还包括所述的引气装置，所述管路连接所述引气装置。

所述机匣是涡轮或高压压气机的机匣。

通过引气栅格叶尖探出支板有限长度和通过使支板具有前倾角，以贴合流线，这样可以在不实质上影响外涵道流场的情况下，提高引气总压恢复系数。

附图说明