CN106368822B - 用于涡轮发动机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮发动机的冷却系统，提供了包括压缩机区段、涡轮区段以及定位在压缩机区段与涡轮区段之间的燃烧区段的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机还包括冷却系统，其具有罐和与该罐流体连通的一个或更多流体管路。一个或更多流体管路配置成运送可消耗的冷却液体流，将这样的可消耗的冷却液体提供给未直接暴露于穿过燃气涡轮发动机限定的核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段和/或燃烧区段的一个或更多构件。

Description

用于涡轮发动机的冷却系统
技术领域
本主题大体涉及用于燃气涡轮发动机的冷却系统。
背景技术
燃气涡轮发动机大体包括布置成彼此流动连通的风扇和核心。另外，按照串联流顺序，燃气涡轮发动机的核心大体包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段以及排气区段。在运行中，将空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在此一个或更多轴向压缩机逐步地压缩空气，直至它到达燃烧区段。在燃烧区段内，燃料与压缩空气混合并燃烧，以提供燃烧气体。燃烧气体被从燃烧区段导引至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，且然后通过排气区段而被导引至例如大气。
理想的是，在相对较高的温度和压力下运行燃气涡轮发动机，以提高燃气涡轮发动机的效率或增大燃气涡轮发动机的功率输出。例如尤其理想的是，在要求高功率输出的运行模式期间，诸如在具有这样的发动机的飞行器的起飞和爬高期间，在相对较高的温度和压力下运行燃气涡轮发动机。然而，为了承受这样相对较高的温度和压力，燃气涡轮发动机的各种构件必须由稀有和/或昂贵的材料构成。
因此，用于冷却燃气涡轮发动机的各种构件而不显著降低燃气涡轮发动机的运行温度和/或压力的装置将是有用的。更特别地，用于冷却未直接暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流路的燃气涡轮发动机的各种构件的装置将是特别有益的。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下的描述中部分地阐述，或者可以从描述显而易见，或者可以通过本发明的实践来习得。
在本公开的一个示范性实施例中，提供了限定轴向方向的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段、位于压缩机区段的下游的涡轮区段、以及定位在压缩机区段与涡轮区段之间的燃烧区段。压缩机区段、涡轮区段以及燃烧区段一起限定核心空气流路。燃气涡轮发动机还包括冷却系统，用于冷却未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一个或更多构件。冷却系统包括用于存储大量可消耗的冷却液体的流体罐、和一个或更多流体管路。一个或更多流体管路与流体罐流体连通，用于运送可消耗的冷却液体流并将可消耗的冷却液体提供给未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一个或更多构件。
在本公开的一个示范性方面，提供了用于冷却燃气涡轮发动机的方法，该燃气涡轮发动机限定延伸穿过压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段的核心空气流路。该方法包括：运行燃气涡轮发动机，以实现高功率输出；和使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段的一个或更多构件的表面，该表面未直接暴露于核心空气流路。
根据一方面，本发明提供了一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机，燃气涡轮发动机包括：压缩机区段；涡轮区段，其位于压缩机区段的下游；燃烧区段，其定位在压缩机区段与涡轮区段之间，压缩机区段、涡轮区段以及燃烧区段一起限定核心空气流路；以及冷却系统，其用于冷却未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或者燃烧区段的一个或更多构件。冷却系统包括：流体罐，其用于存储大量可消耗的冷却液体；和一个或更多流体管路，其与流体罐流体连通，用于运送可消耗的冷却液体的流，并且将可消耗的冷却液体直接或间接地提供给未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或者燃烧区段的一个或更多构件。
可选地，压缩机区段包括多个转子，并且其中，一个或更多流体管路配置成用于将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段的多个转子的表面。
可选地，涡轮区段包括多个转子，并且其中，一个或更多流体管路配置成用于将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段的多个转子的表面。
可选地，压缩机区段包括转子，其中涡轮区段包括转子，其中压缩机区段的转子通过转子轴附接至涡轮区段的转子，其中冷却系统包括静止到旋转系流体转移机构，其附接至转子轴并与冷却系统的一个或更多流体管路流体连接。
可选地，一个或更多流体管路配置成将可消耗的冷却液体通过静止到旋转系流体转移机构而提供给压缩机区段的转子或者涡轮区段的转子中的一者或两者。
可选地，一个或更多流体管路包括第一流体管路和第二流体管路，其中第一流体管路通过静止到旋转系流体转移机构而与第二流体管路流体连接，其中第二流体管路包括出口，该出口被指引朝向压缩机区段的转子或者涡轮区段的转子中的至少一个，用于将可消耗的冷却液体喷洒到压缩机的转子或者涡轮的转子上。
可选地，压缩机区段包括具有外表面的压缩机衬套，并且其中，冷却系统的一个或更多流体管路的出口定位成与压缩机衬套的外表面相邻，用于将可消耗的冷却液体喷洒到压缩机衬套的外表面上。
可选地，涡轮区段包括具有外表面的涡轮衬套，并且其中，冷却系统的一个或更多流体管路的出口定位成与涡轮衬套的外表面相邻，用于将可消耗的冷却液体喷洒到涡轮衬套的外表面上。
可选地，燃烧区段包括具有外表面的外部燃烧室衬套，并且其中，冷却系统的一个或更多流体管路的出口定位成与外部燃烧室衬套的外表面相邻，用于将可消耗的冷却液体喷洒到外部燃烧室衬套的外表面上。
可选地，冷却系统进一步包括流体泵，用于生成从流体罐通过一个或更多流体管路的冷却流体流。
可选地，一个或更多流体管路包括多个流体管路，并且其中，多个流体管路中的每一个的至少一部分在燃气涡轮发动机内周向地间隔开。
可选地，冷却系统配置成将每秒高达二(2)磅的可消耗的冷却液体喷射至接近转子叶片的后级的压缩空气中。
可选地，冷却系统配置成以大于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约0.05%且小于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约百分之十的速率喷射可消耗的冷却液体。
可选地，燃气涡轮发动机进一步限定径向方向，并且其中，流体罐定位于核心空气流路的沿着径向方向靠外的位置。
可选地，一个或更多流体管路配置成用于，通过将可消耗的冷却液体提供给在未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一个或更多构件上方流动的冷却空气，从而将可消耗的冷却液体间接地提供给未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段的一个或更多构件。
可选地，冷却系统运行，以在燃气涡轮发动机的峰值功率的时期期间冷却压缩机区段。
根据另一方面，本发明提供了一种用于冷却燃气涡轮发动机的方法，燃气涡轮发动机限定了延伸穿过压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段的核心空气流路，该方法包括：运行燃气涡轮发动机，以实现高功率输出；和使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段的一个或更多构件的表面，表面未直接暴露于核心空气流路。
可选地，冷却液体是水或乙二醇-水混合物中的至少一者。
可选地，使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段中的一个或更多构件的表面包括：将每秒高达二(2)磅的可消耗的冷却液体提供至接近转子叶片的后级的压缩空气中。
可选地，使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段中的一个或更多构件的表面包括：以大于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约0.05%且小于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约百分之十的速率来提供可消耗的冷却液体。
本发明的这些及其他的特征、方面和优点将参考以下的描述和所附权利要求而变得被更好地理解。并入说明书中且构成该说明书的一部分的附图图示本发明的实施例，并且与描述一起用来解释本发明的原理。
附图说明
面向本领域普通技术人员的本发明的全面且能够实现的公开，包括其最佳模式，被阐述在说明书中，该说明书对附图作出参考，其中：
图1是根据本主题的各种实施例的示范性燃气涡轮发动机的示意横截面图；
图2是包括根据本公开的示范性实施例的冷却系统的图1的示范性燃气涡轮发动机的近观简化示意图；
图3是图1的示范性燃气涡轮发动机的压缩机区段的后端和图2中描绘的示范性冷却系统的一部分的近观简化示意图；
图4是沿着图1的示范性燃气涡轮发动机的轴向方向截取的图2中描绘的示范性冷却系统的示意图；
图5是包括根据本公开的另一示范性实施例的冷却系统的图1的示范性燃气涡轮发动机的近观简化示意图；
图6是图1的示范性燃气涡轮发动机的压缩机区段的后端和图5中描绘的示范性冷却系统的一部分的近观简化示意图；
图7是包括根据本公开的又一示范性实施例的冷却系统的图1的示范性燃气涡轮发动机的近观简化示意图；
图8是包括根据本公开的再一示范性实施例的冷却系统的图1的示范性燃气涡轮发动机的近观简化示意图；
图9是用于运行燃气涡轮发动机的示范性方法的流程图。
发明详述
现在，将详细地参考本发明的实施例，其一个或更多示例在附图中图示。详细的描述使用数字和字母标示来指代附图中的特征。附图和描述中的相同或类似的标示用于指代本发明的相同或类似的部分。如本文中所使用的，术语“第一”、“第二”以及“第三”可以互换地用于将一个构件与另一个区分开，并且不旨在表明各个构件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指关于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流来的方向，而“下游”是指流体流往其的方向。
现在参考附图，其中在所有图中，同一数字指示相同的元件，图1是根据本公开的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意横截面图。更特别地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是在本文中被称为“涡扇发动机10”的高旁通涡扇喷气发动机10。如图1中所示，涡扇发动机10限定轴向方向A(与供参考而设置的纵向中心线12平行地延伸)、径向方向R以及周向方向C(参见图4)。通常，涡扇10包括风扇区段14和安置于风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所描绘的示范性核心涡轮发动机16大体包括基本管状的外壳18，该外壳18限定环形入口20。按照顺序流动的关系，外壳18包覆：压缩机区段，其包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；以及喷气排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接至HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接至LP压缩机22。压缩机区段、燃烧区段26以及涡轮区段一起限定核心空气流路37。
对于所描绘的实施例，风扇区段14包括俯仰角可变的风扇38，该风扇38具有以间隔开的方式联接至盘42的多个风扇叶片40。如所描绘的，风扇叶片40大体上沿着径向方向R从盘42向外延伸。由于风扇叶片40操作性地联接至配置成总体一致地改变风扇叶片40的俯仰角的合适的致动部件44，因而每个风扇叶片40都可围绕俯仰轴线P相对于盘42而旋转。风扇叶片40、盘42以及致动部件44可通过横过动力齿轮箱46的LP轴36而围绕纵向轴线12一起旋转。动力齿轮箱46包括用于使LP轴36的转速逐步减低至更高效的风扇转速的多个齿轮。
仍然参考图1的示范性实施例，盘42被可旋转的前毂部48覆盖，该前毂部48按空气动力学设定轮廓，以促进空气流通过多个风扇叶片40。另外，示范性的风扇区段14包括环形风扇外壳或外机舱50，其周向地包围风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当意识到，机舱50可以配置成相对于核心涡轮发动机16而由多个周向地间隔开的出口导叶52支撑。此外，机舱50的下游区段54可以在核心涡轮发动机16的外部部分上方延伸，以便在它们之间限定旁通空气流通道56。
在涡扇发动机10的运行期间，大量空气58通过机舱50的相关联入口60和/或风扇区段14而进入涡扇10。随着大量空气58横穿风扇叶片40，空气58的如箭头62所指示的第一部分被指引或导引进入旁通空气流通道56中，并且空气58的如箭头64所指示的第二部分被指引或导引进入核心空气流路37中，或更特别地进入LP压缩机22中。空气的第一部分62与空气的第二部分64之间的比值一般被称为旁通比。随着空气的第二部分64被导引通过高压(HP)压缩机24且进入燃烧区段26中，空气的第二部分64的压力然后增加，在燃烧区段26中，它与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66被导引通过HP涡轮28，在此经由相继的多级与外壳18联接的HP涡轮定子导叶68和与HP轴或线轴34联接的HP涡轮转子叶片70，提取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，因而导致HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的运行。燃烧气体66然后被导引通过LP涡轮30，在此经由相继的多级与外壳18联接的LP涡轮定子导叶72和与LP轴或线轴36联接的LP涡轮转子叶片74而从燃烧气体66提取热能和动能的第二部分，因而导致LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的运行和/或风扇38的旋转。
随后，燃烧气体66被导引通过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，由于在从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前，空气的第一部分62被导引通过旁通空气流通道56，因而空气的第一部分62的压力显著增加，从而也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30以及喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，用于导引燃烧气体66通过核心涡轮发动机16。
然而应当意识到，图1中所描绘的示范性涡扇发动机10仅通过示例的方式，并且在其它的示范性实施例中，本公开的方面可以另外或备选地应用于任何其它合适的燃气涡轮发动机。例如，在其它的示范性实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其它合适的航空燃气涡轮发动机，诸如涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺桨发动机等。
现在参考图2，提供图1的涡扇发动机10的近观侧视示意图。更特别地，图2提供压缩机区段的后端(或更特别地，HP压缩机24的后端80)、燃烧区段26以及涡轮区段的前端82(或更特别地，HP涡轮28的前端82)的近观图。另外，如将在下文中更详细地讨论的，涡扇发动机10包括根据本公开的示范性实施例的冷却系统100，用于冷却压缩机区段中或来自压缩机区段的压缩空气，和/或用于冷却压缩机区段的接近于HP压缩机24的后端80的某些构件。
如所描绘的，HP压缩机24包括可围绕纵向中心线12旋转的多级转子叶片102。特定级中的每个转子叶片102在根部104处附接至多个HP压缩机转子106中的一个。每个HP压缩机转子106包括内孔108和腹板110，并且经由间隔臂112连接至相邻的HP压缩机转子106。转子叶片的每一级102逐步地压缩流过核心空气流路37的该部分的空气。在HP压缩机24中的转子叶片102的每个相邻的级之间安置有附接至HP压缩机衬套116的一级固定式定子导叶114。HP压缩机衬套116的内表面直接暴露于核心空气流路37，并且至少部分地限定核心空气流路37。每个定子导叶114在径向内端120处包括密封件118，其定位成与从间隔臂112大体上沿着径向方向R延伸的多个齿部122相邻。密封件118和齿部122配置成减少在定子导叶114的径向内端118周围可允许的空气流的量。
在压缩空气流过转子叶片102的后级124之后，压缩空气流过扩散器126，该扩散器126用于引导压缩空气并指引这样的压缩空气进入燃烧区段26中。对于所描绘的实施例，扩散器126进一步配置成减小压缩空气流的马赫数，以致于可以更容易地在燃烧区段26中点燃燃料。
使用燃烧区段26的多个燃料空气混合器128中的一个来将来自HP压缩机24的压缩空气与燃料混合。燃烧区段26另外包括内部衬套130和外部衬套132，内部衬套130和外部衬套132一起至少部分地限定燃烧室134。燃料和压缩空气的混合物在燃烧室134中燃烧，以生成燃烧气体，其从燃烧室134流入HP涡轮28中。燃烧空气通过HP涡轮28的流动使相继的多级HP涡轮转子叶片70旋转。在HP涡轮转子叶片70的每一级之间或与其相邻而安置有附接至衬套135的涡轮定子导叶68的级。HP涡轮衬套135的内表面直接暴露于核心空气流路37，并且至少部分地限定核心空气流路37。另外，HP涡轮转子叶片70的特定级中的每个HP涡轮转子叶片70在底部138处附接至相应的HP涡轮转子136。HP涡轮叶片70及相应的HP涡轮转子136的旋转驱动HP涡轮28。HP涡轮转子136与HP转子轴34联接，HP涡轮转子136还通过HP转子轴34的臂140而联接至HP压缩机转子106。因此如所讨论的，HP涡轮转子叶片70的旋转驱动HP压缩机24。
显而易见，对于所描绘的实施例，HP转子轴34另外包括压缩机排放压力密封件142，其对于所描绘的实施例配置成用于计量从HP压缩机24到径向内腔144的压缩空气的流量，该径向内腔144被限定在HP转子轴34与前部内喷嘴支架部件146之间。
如所阐明的，图2中描绘的示范性涡扇发动机10另外包括示范性的冷却系统100。示范性的冷却系统100大体包括流体罐148和一个或更多流体管路，该流体罐148用于存储大量的冷却流体。一个或更多流体管路与流体罐148流体连通，用于将冷却流体喷射至例如接近HP压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气中。更特别地，对于所描绘的示范性冷却系统100，一个或更多流体管路包括流体供应管路150、压缩机流体管路152以及涡轮流体管路154，该流体供应管路150与罐148流体连通。另外，示范性的冷却系统100包括阀156，该阀156包括与流体供应管路150流体连接的入口、与压缩机流体管路152流体连接的第一出口、以及与涡轮流体管路154流体连接的第二出口。
阀156可以是标准的三通阀，其提供从入口至第一出口和第二出口(即，从流体供应管路150至压缩机流体管路152和涡轮流体管路154)的冷却流体的固定比。然而备选地，阀156可以是配置成改变从入口提供给第一出口和第二出口的冷却流体的比值的通过量可变的三通阀。例如，阀156可以配置成提供从入口至第一出口的冷却流体的从百分之零(0%)至百分之一百(100%)的任何值。另外，阀156可以配置成提供从入口至第二出口的冷却流体的从百分之零(0%)至百分之一百(100%)的任何值。此外，阀156可能能够限制可允许通过而到达第一出口和第二出口两者的冷却流体的总量。因此，阀156可能能够有效地基于例如对这种冷却的需要而将冷却流体到压缩机流体管路152和/或涡轮流体管路154的流动截断。
在某些示范性的实施例中，冷却流体可以是可消耗的冷却液体，诸如水或乙二醇-水混合物(其可以抵抗例如冰冻)。然而备选地，在其它的实施例中，可以提供任何其它合适的冷却流体。显而易见，如本文中所使用的，关于冷却流体的术语“可消耗的”是指冷却流体降低构件的温度的方式。具体地，在至少某些示范性的方面，术语“可消耗的”是指配置成在接触构件、吸收热量且降低这种构件的温度之后蒸发的液体。
如还在图2中描绘的，示范性的冷却系统100还包括泵158，用于生成从罐148通过诸如流体供应管路150的流体管路的冷却流体流。泵158可以是包括叶轮的旋转泵，或备选地可以是任何其它合适的流体泵。另外，对于所描绘的实施例，泵158和流体罐148沿着径向方向R定位于核心空气流路37的靠外侧。因此，一个或更多流体管路中的至少一个穿过核心空气流路37而延伸至核心空气流路37的沿着径向方向R靠内的位置。对于所描绘的实施例，提供延伸穿过核心空气流路37的单独的管160，用于容纳冷却系统100的延伸穿过核心空气流路37的(多个)流体管路。显而易见，在某些示范性的实施例中，泵158和/或阀156可以与涡扇发动机10的控制器可操作地通信，以控制冷却系统100的运行。例如，控制器可以基于例如涡扇发动机10的运行状况或者响应于一个或更多温度传感器(未示出)而调节冷却流体穿过冷却系统100的流率。
然而应当意识到，在其它示范性的实施例中，泵158和/或罐148可以备选地沿着径向方向R从核心空气流路37向内定位。在这样的配置中或者在其它的配置中，泵158可以直接地和/或间接地联接至例如HP轴34，并且由例如HP轴34驱动。
仍然参考图2，涡轮流体管路154配置成用于将冷却流体喷射至提供给涡轮区段的冷却空气流中。具体地，对于所描绘的实施例，涡轮流体管路154配置成用于将冷却流体喷射至从HP涡轮28流来且通过冷却通道162的冷却空气流中。对于所描绘的实施例，冷却通道162至少部分地由前部内喷嘴支架146限定。另外，冷却通道162包括轴向诱导体164，该轴向诱导体164将冷却空气流从静止的参考系带到旋转的参考系，同时减小由于停滞到HP涡轮转子136上而导致的温度上升。通过冷却通道162提供的冷却空气流可以用作提供来降低HP涡轮28中的某些构件的温度的冷却空气。例如，通过冷却通道162提供的冷却空气流可以提供给HP涡轮转子叶片70，诸如HP涡轮转子叶片70的第一级166，和/或作为用于HP涡轮转子136的腔的腔吹扫空气。
如图所示，涡轮流体管路154从阀156且朝向HP涡轮28穿过冷却通道162的至少一部分而延伸。涡轮流体管路154包括喷嘴168，该喷嘴168限定用于将冷却流体喷射至流过冷却通道162的冷却空气中的出口。喷射至流过通道162的冷却空气中的冷却流体可以降低冷却空气的温度，以致于要求较少的冷却空气来维持HP涡轮28中的某些构件的期望温度，且/或以致于可以进一步降低HP涡轮28中的某些构件的温度，以延长这样的构件的寿命。显而易见，如果要求较少的冷却空气来维持HP涡轮28中的某些构件的期望温度，则要求从压缩机区段取得较少的空气，以致于可以提高涡扇发动机10的效率。然而应当意识到，在其它的示范性实施例中，涡轮流体管路154可以延伸至任何其它合适的位置，以降低提供给例如HP涡轮28的冷却空气的温度。例如，在其它示范性的实施例中，涡轮流体管路154可以延伸穿过前部内喷嘴支架146，以用于间接地将冷却流体喷洒到一个或更多HP涡轮转子136上。
还应当意识到，这样的配置与现有技术的配置区别在于，在延伸穿过涡轮区段的核心空气流路37中包括流体喷射系统。这样的现有技术配置被设定成降低延伸穿过涡轮区段的核心空气流路37中的空气流的总体温度。与这些现有技术的配置相比，本配置可以将冷却流体喷射至提供给涡轮区段的某些构件的冷却空气流中，以用于降低冷却空气流本身的温度。如将在下文中讨论的，本文中公开的配置要求比现有技术配置更少的冷却流体。
现在还参考图3，提供HP压缩机24的后端80的近观图。显而易见，涡扇发动机10的效率的一个衡量标准是涡扇发动机10的总体压力比。总体压力比大体上是指压缩机区段的后端80处的压力与压缩机区段的前端处的停滞压力的比值。然而，随着涡扇发动机10的总体压力比增加，HP压缩机24的后端80处的压缩空气和构件的温度也增加。为了允许增加的总体压力比而不损伤HP压缩机24，图2和图3中所描绘的示范性冷却系统100包括压缩机流体管路152，其用于冷却HP压缩机24的后端80中或来自其的压缩空气、或者HP压缩机24的后端80处的HP压缩机24的某些构件中的一者或两者。
具体地，压缩机流体管路152配置成用于将冷却流体喷射至接近HP压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气中。压缩机流体管路152包括定位成与HP压缩机24的转子叶片的后级124相邻的出口，或更确切地包括限定出口的喷嘴170。如本文中所使用的，“定位成与HP压缩机24的转子叶片的后级124相邻”是指定位得足够靠近，以将冷却流体流喷射至HP压缩机24的后端80中的压缩空气中。对于所描绘的示范性实施例，压缩机流体管路152在转子叶片102的后级124的正下游的位置处附接至固定式框架部件，该固定式框架部件位于核心空气流路37的沿着径向方向R靠内的位置。更特别地，对于所描绘的实施例，压缩机流体管路152在扩散器126的沿着径向方向R靠内的位置处附接至前部内喷嘴支架146的前端172。利用这样的配置，由喷嘴170限定的出口位于转子叶片102的后级124的正下游。然而，在其它的示范性实施例中，压缩机流体管路152可以备选地附接至任何其它合适的固定部件，从而允许喷嘴将冷却流体流喷射至HP压缩机24的后端80。
如所阐明的，对于所描绘的实施例，喷嘴168定位于转子叶片102的后级124的正下游。因此，为了将冷却流体流喷射至HP压缩机24的后端80，喷嘴168配置成大体上朝向HP压缩机24的前端(即，沿上游方向)喷洒冷却流体通过出口。显而易见，在运行期间，即，在转子叶片102的后级124围绕轴向方向A旋转时，高压压缩空气可能尝试流动至较低压的区域。例如，高压压缩空气可能尝试围绕定子导叶114的径向内端120流动至上游位置。因此，通过HP压缩机24的后端80的空气流倾向于围绕与定子导叶114的密封件118和HP压缩机转子106的多个齿部122相邻的区域中涡旋。随着涡扇发动机10的总体压力比增加，这些构件的温度也可增加，由于这样的高温压缩空气的涡旋而比其它构件增加得更多。因此，通过将冷却流体喷射至接近转子叶片102的后级124的压缩空气中，冷却流体能够向前行进温度增加的区域(即，压缩空气涡旋的地方)并蒸发。冷却流体的蒸发吸收热量，并且冷却构件和/或压缩空气。
因而，具有根据本公开的示范性实施例的冷却系统100的燃气涡轮发动机可能能够增加其总体压力比，而没有损伤压缩机区段的后端处的某些构件的风险。因此，具有根据本公开的示范性实施例的冷却系统100的燃气涡轮发动机可能能够实现更高的效率，同时延长压缩机区段的后端处的某些构件的寿命。
现在还参考图4，提供图2的示范性冷却系统100的涡扇发动机10的沿着轴向方向A的简化示意图。如图所示，对于所描绘的实施例，一个或更多流体管路进一步包括多个压缩机流体管路152。多个压缩机流体管路152各自包括出口，或更确切地限定出口的喷嘴170，其中喷嘴170和多个流体管路152的出口关于涡扇发动机10的周向方向C而围绕涡扇发动机10间隔开。多个压缩机流体管路152中的每一个的出口可以定位成与HP压缩机24的转子叶片102的后级124相邻，用于将冷却流体喷射至接近转子叶片102的后级124的压缩空气中。对于所描绘的实施例，多个压缩机流体管路152包括十六个(16)压缩机流体管路152，这些管路152关于轴向方向A周向地间隔开，并且定位成与HP压缩机24的转子叶片102的后级124相邻。然而，在其它的示范性实施例中，多个压缩机流体管路152可以包括少于十六(16)个压缩机流体管路152，或备选地，多个流体管路可以包括至少二十(20)个压缩机流体管路152、至少二十五(25)个压缩机流体管路152或至少三十(30)个压缩机流体管路152。
应当意识到，在某些示范性的实施例中，冷却系统100可以另外包括涡轮流体管路154的类似配置。更特别地，在某些示范性的实施例中，冷却系统100可以另外包括在例如冷却空气流通道162中沿着周向方向C间隔开的多个涡轮流体管路154。然而，在其它的示范性实施例中，冷却系统100可具有用于涡轮流体管路154的任何其它的合适配置。备选地，在仍然其它的示范性实施例中，冷却系统100可不包括任何涡轮流体管路154，而是可以专注于将冷却流体提供给例如HP压缩机24的后端80。
在某些实施例中，冷却系统100可以配置成将每秒高达两磅的冷却流体喷射至接近HP压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气(例如，通过压缩机流体管路152)中。备选地，然而冷却系统100可以配置成将每秒高达大约三磅的冷却流体、每秒高达大约四磅的冷却流体、每秒高达大约五镑的冷却流体或每秒高达大约六磅的冷却流体喷射至接近HP压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气中。应当意识到，如本文中所使用的，诸如“大约”或“近似地”的近似术语是指位于百分之十(10%)的误差界限内。
另外或备选地，冷却系统100可以配置成以大于流过HP压缩机24的压缩空气的质量流率的大约0.05%且小于流过HP压缩机24的压缩空气的质量流率的大约百分之十(10%)的速率将冷却流体喷射至接近HP压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气(例如，通过压缩机流体管路152)中。然而，在其它的实施例中，冷却系统100可以配置成以流过HP压缩机24的压缩空气的质量流率的大约0.05%与大约百分之五(5%)之间、大约0.05%与大约百分之三(3%)之间或大约0.05%与大约百分之二(2%)之间喷射。
显而易见，冷却系统100可以另外或备选地配置成以与通过(多个)压缩机流体管路152相同或类似的速率且/或以与通过(多个)压缩机流体管路152相同或类似的比值将冷却流体喷射至例如通过(多个)涡轮流体管路154的冷却空气流中。
而且，在某些示范性的方面，仅在增加的总体压力比是期望的时间期间，才可以运行冷却系统100。例如，如在以下关于图9讨论的，仅在涡扇发动机10的峰值功率的时期期间，诸如在具有这样的示范性涡扇发动机10的飞行器起飞或爬高时，才可以运行冷却系统100，以冷却HP压缩机24的后端80。
如所阐明的，根据本公开的某些示范性实施例的冷却系统100可能能够冷却接近HP压缩机24中的转子叶片的后级124的空气流或接近HP压缩机24中的转子叶片的后级124的HP压缩机24的某些构件中的至少一者。因而，根据本公开的某些示范性实施例的冷却系统100可以允许燃气涡轮发动机的增加总体压力比。
现在参考图5和图6，提供在以上关于图2至图4描述的示范性冷却系统100的备选实施例。更特别地，图5提供包括根据本公开的另一示范性实施例的冷却系统100的图1的示范性涡扇发动机10的简化示意图；并且图6提供包括图5的示范性冷却系统100的图1的涡扇发动机10的HP压缩机24的后端80的近观示意图。
如所阐明的，在冷却系统100的其它示范性实施例中，压缩机流体管路152可以定位于任何合适的位置处，以允许压缩机流体管路152的喷嘴170将冷却流体流喷射至HP压缩机24的后端80。图5和图6的示范性冷却系统100可以按与上文关于图2至图4描述的示范性冷却系统100基本相同的方式配置。然而，对于图5和图6中描绘的实施例，压缩机流体管路152安装成与HP压缩机24的后端80处的压缩机定子导叶114相邻或集成到该压缩机定子导叶114中。更特别地，对于所描绘的实施例，压缩机流体管路152与延伸穿过定子导叶114的流体管道流体连接。出于本公开的目的，延伸穿过定子导叶114的流体管道被看作压缩机流体管路152的喷嘴170。定子导叶114中的流体管道限定接近径向内端120的出口，用于将冷却流体流喷射至HP压缩机24的后端80处的空气流中。显而易见，利用这样的配置，三通阀156位于核心空气流路37的沿着径向方向R靠外的位置。
然而应当意识到，在其它的示范性实施例中，压缩机流体管路152可以另外或备选地定位在用于将冷却流体喷射至HP压缩机24的后端的任何其它合适位置。例如，在其它的示范性实施例中，压缩机流体管路152的一部分可以附接至定子导叶114的表面，并且沿着该表面延伸，其中喷嘴170定位成接近定子导叶114的径向内端120。正如图2至图4的示范性实施例，图5和图6的示范性冷却系统100可以包括多个压缩机流体管路152，这些管路152集成到定子导叶114或定位成与定子导叶114相邻，并且沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开。
现在将参考本公开的进一步的示范性实施例。例如，应当意识到，在本公开的仍然其它的示范性实施例中，冷却系统100可以配置成冷却涡扇发动机10的任何其它合适的构件。例如，在其它的示范性实施例中，诸如在以下关于图7和图8讨论的各种示范性实施例，冷却系统100可以另外或备选地配置成用于冷却未直接暴露于核心空气流路37的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段26的一个或更多构件。利用这样的配置，一个或更多流体管路可以配置成用于运送冷却流体流，并且将冷却流体直接或间接地提供给未直接暴露于核心空气流路37的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段26的一个或更多构件。
现在将参考图7，其提供包括根据本公开的又一示范性实施例的冷却系统100的图1的涡扇发动机10的简化示意图。图7的示范性冷却系统100可以按与上文关于图2至图4描述的示范性冷却系统100基本相同的方式配置。然而，对于图7的实施例，一个或更多流体管路包括用于将冷却流体提供给压缩机区段的衬套的压缩机部分174、用于将冷却流体提供给燃烧区段26的衬套的燃烧部分176、以及用于将冷却流体提供给涡轮区段的衬套的涡轮部分178。更特别地，对于图7的实施例，一个或更多流体管路的压缩机部分174定位成与压缩机衬套116的外表面180相邻，用于将冷却流体喷洒到压缩机衬套116的外表面180上。另外，一个或更多流体管路的燃烧部分176定位成与外部燃烧室衬套132的外表面182相邻，用于将冷却流体喷洒到外部燃烧室衬套132的外表面182上。此外，一个或更多流体管路的涡轮部分178定位成与涡轮衬套135的外表面184相邻，用于将冷却流体喷洒到涡轮衬套135的外表面184上。
对于所描绘的实施例，一个或更多流体管路的压缩机部分174包括多个喷嘴186，每个喷嘴186限定用于将冷却流体喷洒到压缩机衬套116的外表面180上的出口。类似地，一个或更多流体管路的燃烧部分176也包括多个喷嘴188，每个喷嘴188限定用于将冷却流体喷洒到外部燃烧室衬套132的外表面182上的出口。而且，一个或更多流体管路的涡轮部分178类似地包括多个喷嘴190，每个喷嘴190限定用于将冷却流体喷洒到涡轮衬套135的外表面184上的出口。一个或更多流体管路的分别位于压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的多个喷嘴186、188、190全都大体上沿着轴向方向A间隔开。
然而应当意识到，在其它的示范性实施例中，一个或更多流体管路的压缩机部分174、燃烧器部分176和/或涡轮部分178可以另外或备选地配置成用于将冷却液体间接地提供给相应的压缩机衬套116、外部燃烧室衬套132以及涡轮衬套135。例如，在其它的示范性实施例中，一个或更多流体管路的压缩机部分174、燃烧器部分176和/或涡轮部分178可以配置成用于通过将冷却液体喷洒/喷射至在这样的构件上方提供的冷却空气流中而将冷却液体间接地提供给这样的构件。可以从涡扇发动机10的压缩机区段提取这样的冷却空气流。
仍然参考图7中描绘的实施例，一个或更多流体管路的压缩机部分174经由阀156而与流体供应管路150流体连接。类似地，一个或更多流体管路的燃烧部分176经由阀156而与流体供应管路150流体连接。另外，一个或更多流体管路的涡轮部分178与一个或更多流体管路的燃烧部分176流体连接。然而，在其它的示范性实施例中，压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每一个都可以直接地经由阀156而与流体供应管路150流体连接，且因而示范性的阀156可以是四通阀。在这样的实施例中，阀156可以配置成独立地控制通过一个或更多流体管路的压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个而提供的冷却液体的量。备选地，然而压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个都可以配置成与彼此处于串联流。
另外，虽然未描绘，但在某些示范性的实施例中，包括压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个的一个或更多流体管路可以包括多个流体管路，其中多个流体管路中的每个的至少一部分在涡扇发动机10的外壳192内大体上沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开。例如，多个流体管路可以各自以如上文关于图4描述地多个压缩机流体管路152沿着周向方向C间隔开的基本相同的方式沿着周向方向C间隔开。这样的配置可以提供用于相应地大体沿着周向方向C的压缩机衬套116、外部燃烧室衬套132和/或涡轮衬套135的外表面180、182、184上方的一致的冷却流体分布。更特别地，这样的配置可以提供用于跨过大体沿着周向方向C的压缩机衬套116、外部燃烧室衬套132和/或涡轮衬套135的基本一致的温度降低。
显而易见，图7的示范性冷却系统100可以配置成个别地或累积地以与上文关于图2至图4描述的配置成通过(多个)压缩机流体管路152提供冷却流体的示范性冷却系统100相同的速率和/或相同的比值，通过压缩机部分174、燃烧部分176和/或涡轮部分178中的每个而喷射冷却流体。
现在参考图8，提供根据本公开的又一示范性实施例的冷却系统100。图8提供包括根据本公开的再一示范性实施例的冷却系统100的图1的涡扇发动机10的简化示意图。
图8的示范性冷却系统100以与图7的示范性冷却系统100基本相同的方式配置。具体地，图8的示范性冷却系统100配置成用于冷却未直接暴露于核心空气流路37的压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段26的一个或更多构件。然而，图8的示范性冷却系统100备选地配置成冷却位于核心空气流路37的沿着径向方向R靠内的位置的这样构件中的一个或更多。
具体地，对于图8的实施例，冷却系统100包括一个或更多流体管路，其配置成用于将冷却流体提供给压缩机区段的多个转子106的表面、涡轮区段的多个转子136的表面、以及压缩机排放压力密封件142的表面。具体地，对于图8的实施例，一个或更多流体管路包括至少第一外部流体管路194和第二内部流体管路196。外部流体管路194经由阀156而连接至流体供应管路150。另外，示范性冷却系统100包括静止到旋转系流体转移机构198，其附接至HP转子轴34的臂140，并且与一个或更多流体管路流体连接。具体地，对于所描绘的实施例，外部流体管路194通过静止到旋转系流体转移机构198而与内部流体管路196流体连接。内部流体管路196包括多个喷嘴：第一喷嘴200、第二喷嘴202以及第三喷嘴204，每个喷嘴限定出口。第一喷嘴200的出口定位成接近多个HP压缩机转子106中的至少一个的表面并被朝向该表面指引。第二喷嘴202的出口定位成接近压缩机排放压力密封件142的表面并被朝向该表面指引。另外，第三喷嘴204的出口定位成接近多个HP涡轮转子136中的至少一个的表面并被朝向该表面指引。
在某些实施例中，静止到旋转系流体转移机构198可以配置为一个或更多轴颈轴承，其可与HP转子轴34中的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔一起操作。例如，静止到旋转系流体转移机构198可以包括外部轴颈轴承，其围绕HP转子轴34的臂140的外侧表面206延伸。具体地，外部轴颈轴承可以定位于包括用于转移冷却流体的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔的HP转子轴34的臂140的一部分上方。机构198还可以包括内部轴颈轴承，其在与HP转子轴34的臂140的内侧表面208相邻的HP转子轴34的臂140内延伸，从而覆盖HP转子轴34的臂140中的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔。外部轴颈轴承可以与外部流体管路194流体连接，并且内部轴颈轴承可以与内部流体管路196流体连接。然而，在其它的示范性实施例中，可以提供任何其它合适的设备或机构198作为静止到旋转系流体转移机构198。
此外，正如示范性冷却系统100的其它实施例，图8的示范性冷却系统100还可以包括多个流体管路，其中多个流体管路的至少一部分沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开，位于核心空气流路37的沿着径向方向R靠内的位置。例如，多个流体管路可以按与如上文关于图4描述的多个压缩机流体管路152沿着周向方向C间隔开基本相同的方式沿着周向方向C间隔开。而且，虽然图8的示范性实施例包括定位成与多个HP压缩机转子106的表面相邻且被朝向该表面指引的单个喷嘴200，单个喷嘴202定位成与压缩机排放压力密封件142的表面相邻且被朝向该表面指引，并且单个喷嘴204定位成与HP涡轮转子136的表面相邻且被朝向该表面指引，但是在其它的示范性实施例中，示范性冷却系统100或更确切地一个或更多流体管路可以包括任何其它合适数量的喷嘴。备选地，在其它的示范性实施例中，一个或更多流体管路可能不包括相应地在HP压缩机转子106、压缩机排放压力密封件142或HP涡轮转子136处被指引的喷嘴200、202、204中的一个或更多。
显而易见，图8的示范性冷却系统100可以配置成以上文关于图2至图4描述的示范性冷却系统100配置成通过(多个)压缩机流体管路152提供冷却流体的相同速率和/或相同比值来通过内部流体管路196而喷射冷却流体。
此外，应当意识到，在其它的示范性实施例中，一个或更多流体管路中的第二流体管路196可以另外或备选地配置成用于将冷却液体间接地提供给压缩机转子106、压缩机排放压力密封件142和/或涡轮转子136中的一个或更多。例如，在其它的示范性实施例中，一个或更多流体管路中的第二流体管路196可以另外或备选地配置成用于通过将冷却液体喷洒/喷射到在这样的构件上方提供的冷却空气流中而将冷却液体间接地提供给这样的构件。可以从涡扇发动机10的压缩机区段提取这样的冷却空气流。
而且，在本公开的仍然其它的示范性实施例中，冷却系统100可以不包括内部流体管路196。例如，冷却系统100的一个或更多流体管路可以仅仅包括与静止到旋转系流体转移机构198流体连接的外部流体管路194，并且静止到旋转系流体转移机构198可以配置成将冷却流体直接地或间接地喷洒到压缩机区段、涡轮区段或燃烧区段26的一个或更多构件上。利用这样的示范性实施例，冷却系统100可以包括多个这样的机构198，其定位于与一个或更多构件相邻的任何合适位置以用于冷却。
另外应当意识到，在本公开的进一步的示范性实施例中，各种示范性冷却系统100的方面可以彼此组合，以达成仍然其它的示范性实施例。例如，在某些示范性实施例中，上文关于图2至图4描述的示范性冷却系统100的方面可以与上文关于图5和图6描述的示范性冷却系统100和/或上文关于图7描述的示范性冷却系统100和/或上文关于图8描述的示范性冷却系统100的方面相组合。
在燃气涡轮发动机中包括上文关于图7和/或图8描述的根据示范性实施例的冷却系统可以延长被冷却的压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段的一个或更多构件的寿命。另外或备选地，包括这样的冷却系统的燃气涡轮发动机可能不要求由图7和/或图8的示范性冷却系统冷却的构件由能够承受相对极端的温度和负载的某些稀有和/或昂贵的材料形成。因此，根据本公开的某些示范性实施例的冷却系统可以允许燃气涡轮发动机的更具成本效益的制造。
现在参考图9，提供根据本公开的示范性实施例的用于冷却燃气涡轮发动机的方法(300)。在某些示范性的方面，燃气涡轮发动机可以配置为上文关于图1描述的示范性的涡扇发动机10。因此，在某些示范性的方面，燃气涡轮发动机可以限定延伸穿过压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段的核心空气流路。
示范性方法(300)包括：在(302)，运行燃气涡轮发动机以实现高功率输出。如本文中所使用的，“高功率输出”是指燃气涡轮发动机的最大功率输出的至少大约百分之七十五(75%)。例如，可以运行燃气涡轮发动机，以在包括示范性燃气涡轮发动机的飞行器的起飞期间和/或爬高运行模式期间实现高功率输出 。
示范性的方法(300)还包括：在(304)，使用示范性冷却系统来将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多部分。例如，在某些示范性的方面，在(304)使用冷却系统来提供可消耗的冷却液体可以包括将可消耗的冷却液体提供给接近压缩机区段中的转子叶片的后级的压缩空气、和/或接近压缩机区段中的转子叶片的后级的压缩机区段的一个或更多构件。可以在这样的示范性方面中使用关于图2至图4和/或关于图5和图6描述的根据示范性实施例的冷却系统。
另外或备选地，在其它的示范性方面，在(304)使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多部分可以包括将可消耗的冷却液体直接或间接地提供给未直接暴露于核心空气流路的压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段的一个或更多构件的表面。例如，在某些示范性的方面，在(304)将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多部分可以包括将可消耗的冷却液体提供给压缩机衬套的外表面、外部燃烧室衬套的外表面或者涡轮衬套的外表面中的一个或更多。可以在这样的示范性方面中使用上文关于图7描述的根据示范性实施例的冷却系统。
另外或还备选地，仍在某些示范性的方面，在(304)使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给压缩机区段、燃烧区段或涡轮区段的一个或更多构件可以包括将可消耗的液体直接或间接地提供给一个或更多压缩机转子的表面、一个或更多涡轮转子的表面和/或压缩机排放压力密封件的表面中的一个或更多。可以在这样的示范性方面中使用上文关于图8描述的根据示范性实施例的冷却系统。
显而易见，在至少某些示范性的方面，在(304)使用冷却系统将冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多构件可以包括以与图2至图4的示范性冷却系统100通过示范性压缩机管路152提供冷却流体的相同速率和/或相同比值提供可消耗的冷却液体。例如，在(304)使用冷却系统将冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多构件可以包括提供每秒高达大约两磅的可消耗的冷却液体。另外或备选地，在(304)将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多构件可以包括以大于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约百分之0.05且小于流入核心空气流路中的空气流的质量流率的大约百分之十(10%)的速率提供可消耗的冷却液体。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言有非实质性差异的等效结构元件，那么这些示例旨在落入权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：
压缩机区段；
涡轮区段，其位于所述压缩机区段的下游；
燃烧区段，其定位在所述压缩机区段与所述涡轮区段之间，所述压缩机区段、涡轮区段以及燃烧区段一起限定核心空气流路；以及
冷却系统，其用于冷却未直接暴露于所述核心空气流路的所述压缩机区段、所述涡轮区段或者所述燃烧区段中的一个或更多构件，所述冷却系统包括：
流体罐，其用于存储可消耗的冷却液体；和
一个或更多流体管路，其与所述流体罐流体连通，用于运送所述可消耗的冷却液体的流，并且将所述可消耗的冷却液体直接或间接地提供给未直接暴露于所述核心空气流路的所述压缩机区段、所述涡轮区段或者所述燃烧区段的所述一个或更多构件。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机区段包括多个转子，并且其中，所述一个或更多流体管路配置成用于将所述可消耗的冷却液体提供给所述压缩机区段的所述多个转子的表面。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮区段包括多个转子，并且其中，所述一个或更多流体管路配置成用于将所述可消耗的冷却液体提供给所述压缩机区段的所述多个转子的表面。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机区段包括转子，其中所述涡轮区段包括转子，其中所述压缩机区段的所述转子通过转子轴附接至所述涡轮区段的所述转子，其中所述冷却系统包括静止到旋转系流体转移机构，其附接至所述转子轴并与所述冷却系统的所述一个或更多流体管路流体连接。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述一个或更多流体管路配置成将所述可消耗的冷却液体通过所述静止到旋转系流体转移机构而提供给所述压缩机区段的所述转子或者所述涡轮区段的所述转子中的一者或两者。
6.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述一个或更多流体管路包括第一流体管路和第二流体管路，其中所述第一流体管路通过所述静止到旋转系流体转移机构而与所述第二流体管路流体连接，其中所述第二流体管路包括出口，该出口被指引朝向所述压缩机区段的所述转子或者所述涡轮区段的所述转子中的至少一个，用于将所述可消耗的冷却液体喷洒到所述压缩机的所述转子或者所述涡轮的所述转子上。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述压缩机区段包括具有外表面的压缩机衬套，并且其中，所述冷却系统的所述一个或更多流体管路的出口定位成与所述压缩机衬套的所述外表面相邻，用于将所述可消耗的冷却液体喷洒到所述压缩机衬套的所述外表面上。
8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述涡轮区段包括具有外表面的涡轮衬套，并且其中，所述冷却系统的所述一个或更多流体管路的出口定位成与所述涡轮衬套的所述外表面相邻，用于将所述可消耗的冷却液体喷洒到所述涡轮衬套的所述外表面上。
9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃烧区段包括具有外表面的外部燃烧室衬套，并且其中，所述冷却系统的所述一个或更多流体管路的出口定位成与所述外部燃烧室衬套的所述外表面相邻，用于将所述可消耗的冷却液体喷洒到所述外部燃烧室衬套的所述外表面上。
10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却系统进一步包括流体泵，用于生成从所述流体罐通过所述一个或更多流体管路的冷却流体流。
11.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述多个流体管路中的每一个的至少一部分在所述燃气涡轮发动机内周向地间隔开。
12.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却系统配置成将每秒高达二磅的可消耗的冷却液体喷射至接近所述压缩机区段的转子叶片的后级的压缩空气中。
13.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却系统配置成以大于流过所述核心空气流路的空气的质量流率的0.05％且小于流过所述核心空气流路的空气的质量流率的百分之十的速率喷射可消耗的冷却液体。
14.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，燃气涡轮发动机进一步限定径向方向，并且其中，所述流体罐定位于所述核心空气流路的沿着所述径向方向靠外的位置。
15.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述一个或更多流体管路配置成用于，通过将所述可消耗的冷却液体提供给在未直接暴露于所述核心空气流路的所述压缩机区段、所述涡轮区段或所述燃烧区段的所述一个或更多构件上方流动的冷却空气，从而将所述可消耗的冷却液体间接地提供给未直接暴露于所述核心空气流路的所述压缩机区段、所述涡轮区段或所述燃烧区段的所述一个或更多构件。
16.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述冷却系统运行，以在所述燃气涡轮发动机的峰值功率的时期期间冷却所述压缩机区段。
17.一种用于冷却燃气涡轮发动机的方法，所述燃气涡轮发动机限定了延伸穿过压缩机区段、燃烧区段以及涡轮区段的核心空气流路，所述方法包括：
运行所述燃气涡轮发动机，以实现高功率输出；和
使用冷却系统将可消耗的冷却液体提供给所述压缩机区段、所述燃烧区段或所述涡轮区段中的一个或更多构件的表面，所述表面未直接暴露于所述核心空气流路。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述冷却液体是水或乙二醇-水混合物中的至少一者。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，使用所述冷却系统将所述可消耗的冷却液体提供给所述压缩机区段、所述燃烧区段或所述涡轮区段中的所述一个或更多构件的所述表面包括：将每秒高达二磅的可消耗的冷却液体提供至接近所述压缩机区段的转子叶片的后级的压缩空气中。
20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，使用所述冷却系统将所述可消耗的冷却液体提供给所述压缩机区段、所述燃烧区段或所述涡轮区段中的所述一个或更多构件的所述表面包括：以大于流过所述核心空气流路的空气的质量流率的0.05％且小于流过所述核心空气流路的空气的质量流率的百分之十的速率来提供可消耗的冷却液体。
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