[发明专利]一种用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构

说明书

本发明公开了一种用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构，属于航空发动机压气机技术领域，其关键在于通过引压气机出口处气流至一热交换器，通过热交换器将该股气流的温度降至冷却所需温度。再通过集气环腔、冷却管路和静子叶片上开的气流通道，将冷却气体引至静子根部容腔，进而达到冷却相邻转子盘缘的效果。该发明可直接应用于压气机出口气流温度较高的航空发动机，能够提高压气机总压比，提高发动机热效率，进而降低发动机油耗。

技术领域

本发明属于航空发动机压气机技术领域，涉及一种轴流压气机冷却结构，尤其涉及一种用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构，这种冷却结构通过引一股压气机出口处气体至热交换器，通过热交换器将该股气流温度降低至所需冷却用温度，再将此股冷却气流引至根部容腔，进而起到冷却相邻转子盘缘的作用。发明可直接应用于压气机出口气流温度较高的航空发动机，能够提高压气机总压比，提高发动机热效率，进而降低发动机油耗。

背景技术

随着航空发动机高性能的发展需求，压气机将向更高压比的方向发展，这也使得压气机出口气流温度越来越高，甚至可高达700-800℃。高的出口气流温度使得压气机后面级转子需采用盘片分离结构，叶片选用耐温较高的钛铝合金或高温合金。由于转子盘缘被主流道及根部容腔气体包围，盘缘部分温度接近主流道温度，盘缘处的高温使得转子轮盘的选材受到极大限制，进而也限制了压气机总压比。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明提供了一种用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构。这种结构通过引用一股压气机出口气体至热交换器，通过热交换器将该股气流温度降低至所需冷却用温度。再将此股冷却气流引至根部容腔，进而起到冷却相邻转子榫槽的作用。根据叶盘榫槽降温所需冷气量，确定周向需开孔的静子叶片数以及开孔的形式和大小。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构，所述压气机的后面级包括后面级压气机转子和后面级压气机静子，所述后面级压气机转子包括转子盘缘以及布置在所述转子盘缘上的转子叶片排，各转子叶片通过开设在所述转子盘缘上的转子榫槽固定设置在所述转子盘缘上，所述后面级压气机静子包括静子机匣以及沿轴向分布在所述静子机匣上的若干静子叶环，每一所述静子叶环均包括静子叶环外缘板、静子叶环内缘板以及沿周向设置在所述静子叶环外缘板与静子叶环内缘板之间的静子叶片排，所述静子叶环内缘板与转子盘缘之间设有静叶封严环，每一所述静叶封严环的左右两侧与转子榫槽之间分别形成静叶根部容腔，

其特征在于，

所述冷却结构还包括至少一引气管路、至少一热交换器、至少一集气环腔、多个冷却管路，其中，

所述引气管路的进口与所述压气机出口处的排气管路连通，所述引气管路的出口与所述热交换器的热侧进口连通，

所述热交换器的冷侧通入冷却流体，

所述热交换器的热侧出口与所述集气环腔的进口连通，

每一所述冷却管路的进口与所述集气环腔连通，

每一所述冷却管路依次穿过所述静子机匣、静子叶环外缘板、静子叶片排、静子叶环内缘板、静子封严环后与所述静叶根部容腔连通。

本发明优选的实例中，所述冷却管路包括形成在所述静子叶环上的气流通道，所述气流通道沿径向依次穿过所述静子叶环外缘板、静子叶片排、静子叶环内缘板。

本发明优选的实例中，所述引气管路的引气量根据所述转子榫槽所需冷却的温度进行计算得到。

本发明的另一个发明目的在于提供一种高压比轴流压气机，其特征在于，所述压气机包括上述用于高压比轴流压气机的后面级盘缘冷却结构。