[发明专利]用于燃气涡轮发动机的保形入口装置

说明书

技术领域

本发明大体涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地说，涉及用于这样的发动机的入口导管。

背景技术

已知从航空器的燃气涡轮发动机提取引气(bleed air)以便执行辅助功能，诸如襟翼吹气(flap blowing)、边界层控制、推力矢量、升力增强以及航空器中的排气冷却。该航空器通常要求引气流和压力水平保持基本上恒定，即使发动机推力可变化超过最大值的大约20%到100%的范围－取决于飞行的阶段。

供应引气、同时保持推力水平的一种已知的方法是将“FLADE”级(FLADE是“叶片上的风扇”(fan on blade)的缩写)结合到涡轮风扇发动机的传统风扇中。FLADE级的每个叶片包括从传统风扇叶片的尖端延伸的外部风扇叶片。将外部风扇叶片设置在包围传统风扇导管的外部导管内。

在现有技术的设计中，使用同环(co-annular)的圆形导管将空气从发动机的机身一体化平面(AIP)供应给FLADE级的入口。在大多数情况下，当主风扇以其设计的最大推力水平运行时，使用可变的入口导叶(IGV)调整FLADE风扇以便保持流速远低于设计的最大值。与相同总气流大小的传统涡轮风扇发动机将需要的(入口直径)相比，这些构件之间的操作的不同驱使更大的入口直径。在正在设计新的飞行器(vehicle)的情况下，这种更大的直径转化为总的飞行器的大小和成本。在存在固定的安装/机身的情况下，这种更大的直径可阻止具有FLADE风扇级的发动机的利用。

如果实施圆形的入口环状空间约束，可用来实现类似直径改进的唯一剩下的参数将会是主风扇的半径比的减少或风扇设计的比气流(specific airflow)的增加。风扇比流的增加将会显著并且负面地影响风扇的性能。主风扇半径比的降低将会要求超过已经在使用的现有技术水平的机械设计的显著进步。

因此，存在对于这样的燃气涡轮发动机入口装置的需要：其在传统的大小限制内容纳FLADE级。

发明内容

本发明解决了该需要，本发明提供了用于燃气涡轮发动机的入口装置，其具有由对FLADE级进行供给的外部导管包围的用于传统风扇的圆形导管。外部导管的前端是非圆形的，并且限定了适于使空气流到FLADE级而同时保持外部尺寸与常规发动机相同的瓣区(lobe)。

根据本发明的一方面，用于燃气涡轮发动机的入口装置包括：适于包围至少一排旋转的风扇叶片的风扇导管，风扇导管具有圆形的前区，并且限定了第一入口平面；以及包围风扇导管的外部导管。该外部导管包括：在第一入口平面处的第一前区形状，其是非圆形的，并且其与风扇导管的外部以协作的方式限定了空气可从中穿过的至少一个瓣区；以及在沿轴向位于前端下游的第二入口平面处的第二前区形状，其是圆形的，并且其与风扇导管的外部以协作的方式限定了空气可从中穿过的环状空间。

根据本发明的另一方面，一种燃气涡轮发动机包括：可操作以便产生加压的燃烧气体流的涡轮机芯部；低压涡轮机轴，其可操作以便由芯部驱动并且包括沿轴向设置在芯部上游的风扇，该风扇包括至少一排旋转的风扇叶片；包围风扇叶片的风扇导管，风扇导管具有圆形的前区，并且限定了第一入口平面；以及呈翼型件圈的形式、被风扇机械地驱动并且设置在包围风扇导管的外部导管中的补充风扇。外部导管包括：在第一入口平面处的第一前区形状，其与风扇导管的外部以协作的方式限定了空气可从中穿过而进入到外部导管中的至少一个瓣区；以及在沿轴向位于第一入口平面下游的第二入口平面处的第二前区形状，其是圆形的，并且其与风扇导管的外部以协作的方式限定了空气可从中穿过而到达补充风扇的环状空间。

附图说明

通过参考结合附图的图而得到的随后的描述，可最好地理解本发明，其中：

图1是燃气涡轮发动机的示意性截面图，燃气涡轮发动机包括根据本发明构造的入口装置；

图2是图1的发动机的一部分的前视正视图；

图3是沿着图2的线3-3得到的截面图；

图4是沿着图2的线4-4得到的截面图；

图5是在图1中示出的发动机的一部分的透视图；

图6是备选入口装置的前视正视图；

图7是沿着图6的线7-7得到的截面图；以及

图8是沿着图6的线8-8得到的截面图。

具体实施方式