CN110475947A - 用于涡轮发动机的压力传感器组件 - Google Patents

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Abstract

一种燃气涡轮发动机，包括衬里，该衬里定位在燃气涡轮发动机的压缩机区段或涡轮区段内并且至少部分地限定穿过燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。燃气涡轮发动机还包括至少部分地包围衬里的壳体。另外，燃气涡轮发动机包括具有主体，延伸构件和压力传感器的压力传感器组件。压力传感器至少部分地定位在主体内，并且主体至少部分地定位在壳体的外侧，延伸构件从主体延伸穿过壳体中的壳体开口并朝向衬里中的衬里开口。延伸构件限定将压力传感器暴露于核心空气流动路径的连续的感测腔。

Description

用于涡轮发动机的压力传感器组件
技术领域
本主题大体上涉及一种燃气涡轮发动机，或者更具体地涉及一种用于燃气涡轮发动机的压力传感器组件。
背景技术
飞行器发动机上的某些燃烧器可能特别容易受到燃烧动态的影响。在某些发动机操作条件下，可能出现明显的瞬态压力波(“砰(pings)”)，特别是在环形燃烧器中。这些压力波，如果足够大，可能会在正常操作下硬件需要更换的很久之前就导致燃烧器部件的高循环疲劳。
燃烧器动态问题的一种已知方法可涉及使用具有多个燃烧器仪表压力传感器的测试发动机仔细映射问题方案。从该过程发展而来的并且随后被编程为进行发动机控制的飞行器燃料计划是期望的，以避免所有问题区域。然而，尽管存在这种映射，但发动机之间的细微差别仍可能对燃烧动态行为产生不利影响。这些变化可能是由于包括制造变化，发动机劣化，燃料成分或意外飞行条件的参数造成的。
因此，可能有益的是在燃气涡轮发动机的当场操作期间监测燃烧器动态，使得可修改一个或多个控制参数，以减少它们在高于某一阈值的情况下的燃烧器动态。然而，在燃气涡轮发动机的燃烧室内的条件相对苛刻，在操作期间很难准确测量燃烧器动态。
因此，需要飞行器发动机中用于监测燃烧动态的特征。具体地，用于更准确地测量燃气涡轮发动机的燃烧区段内的压力的特征将是特别有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种限定径向方向和周向方向的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括衬里，该衬里定位在燃气涡轮发动机的压缩机区段或涡轮区段内并且至少部分地限定穿过燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。衬里限定了衬里开口。燃气涡轮发动机还包括至少部分地包围衬里的壳体，壳体限定沿着径向方向的第一内侧，与第一侧相对的第二外侧和壳体开口。燃气涡轮发动机还包括压力传感器组件，压力传感器组件包括主体，延伸构件和压力传感器，压力传感器至少部分地定位在主体内，并且主体至少部分地定位在壳体的第二侧，延伸构件从主体延伸穿过壳体中的壳体开口并朝向衬里中的衬里开口，延伸构件限定将压力传感器暴露于核心空气流动路径的连续的感测腔。
在某些示例性实施例中，衬里是燃气涡轮发动机的燃烧器组件的外衬里，并且其中壳体是燃烧器壳体。
另外，在其它示例性实施例中，压力传感器包括暴露于延伸构件的感测腔的隔膜，压力传感器还包括抵靠隔膜与感测腔相对定位的压电材料。
而且，在某些示例性实施例中，压力传感器包括暴露于延伸构件的感测腔的隔膜，并且其中压力传感器是用于测量隔膜的偏转的基于光学的传感器。例如，在某些示例性实施例中，基于光学的传感器可包括指向隔膜的光学激光器。
进一步，在某些示例性实施例中，延伸构件限定一个或多个冷却孔，冷却孔位于沿着径向方向的壳体的内侧和沿着径向方向的衬里的外侧。
另外，在某些示例性实施例中，衬里包括套圈，并且延伸构件延伸到套圈中。
而且，在某些示例性实施例中，压力传感器组件可移除地联接到壳体。
进一步，在某些示例性实施例中，压力传感器组件还包括夹紧螺母，其中夹紧螺母可移除地联接到主体以将传感器保持在一定位置。
另外，在某些示例性实施例中，燃气涡轮发动机还包括沿着燃气涡轮发动机的周向方向布置的多个压力传感器组件。
而且，在某些示例性实施例中，壳体的壳体开口和衬里的衬里开口均被构造为管道镜检查端口的一部分。
进一步，在某些示例性实施例中，衬里是在燃气涡轮发动机的涡轮区段中的高压涡轮的衬里，且其中壳体是涡轮壳体。
在本公开的另一示例性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的压力传感器组件。燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括衬里和壳体，衬里至少部分地限定穿过压缩机区段或涡轮区段的核心空气流动路径，壳体至少部分地包围衬里。压力传感器组件包括主体和压力传感器，主体构造为与燃气涡轮发动机的壳体相邻定位，压力传感器至少部分地定位在主体内。压力传感器组件还包括延伸构件，该延伸构件从主体延伸并构造成至少部分地延伸穿过壳体中的壳体开口并朝向衬里中的衬里开口，延伸构件限定连续的感测腔以将压力传感器暴露于燃气涡轮发动机的核心空气流动路径。
在某些示例性方面，压力传感器包括暴露于延伸构件的感测腔的隔膜，其中压力传感器还包括抵靠隔膜与感测腔相对定位的压电材料。
另外，在某些示例性方面，压力传感器包括暴露于延伸构件的感测腔的隔膜，其中压力传感器是用于测量隔膜的偏转的基于光学的传感器。例如，在某些示例性方面，基于光学的传感器包括指向隔膜的光学激光器。
而且，在某些示例性方面，延伸构件限定一个或多个冷却孔，当压力传感器组件被安装在燃气涡轮发动机上时，该冷却孔位于沿着径向方向的壳体的内侧和沿着径向方向的衬里的外侧。
进一步，在某些示例性方面，压力传感器组件被构造成可移除地联接到壳体。
另外，在某些示例性方面中，压力传感器组件还包括夹紧螺母，其中夹紧螺母可移除地联接到主体以将传感器保持在一定位置。
而且，在某些示例性方面，衬里是燃气涡轮发动机的燃烧器组件的外衬里，其中壳体是燃烧器壳体。
本发明的这些和其它特征，方面和优点将参考下面的描述和所附权利要求来更好地理解。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。
图2是根据本公开的示例性实施例的燃烧器组件和涡轮的示意性横截面视图。
图3是根据本公开的示例性实施例的压力传感器组件的特写横截面视图。
图4是根据本公开的另一示例性实施例的燃烧器组件和涡轮的示意性横截面视图。
图5是根据本公开的另一示例性实施例的压力传感器组件的特写横截面视图。
图6是根据本公开的又一示例性实施例的压力传感器组件的特写横截面视图。
图7是根据本公开的示例性实施例的包括多个压力传感器组件的燃气涡轮发动机的燃烧区段的示意性轴向视图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的现有实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细的描述使用数字和字母标记以指代附图中的特征。附图和说明书中的相似的或类似的标记已用于指代本发明的相似的或类似的部件。如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“前”和“后”是指燃气涡轮发动机内的相对轴向位置，前指的是靠近发动机入口的位置，后指的是靠近发动机喷嘴或排气口的位置。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。
现在参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，在此称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于提供用于参考的纵向中心线12延伸)，径向方向R和周向方向(即，围绕轴向方向A延伸的方向；未示出)。通常，涡轮风扇10包括风扇区段14和定位于风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所示的示例性核心涡轮发动机16通常包括基本上管状的外壳体18，其限定环形入口20。外壳体18以串行流动关系包围：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；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机。压缩机区段，燃烧区段26，涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32一起限定穿过核心涡轮发动机16的核心空气流动路径37。
对于所示的实施例，风扇区段14包括可变节距风扇38，其具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的致动构件44，每个风扇叶片40可相对于盘42绕俯仰轴线P旋转，该致动构件44构造成一致地共同改变风扇叶片40的节距。风扇叶片40，盘42和致动构件44一起可通过穿过动力齿轮箱46的LP轴36绕纵向轴线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于降低LP的旋转速度，以便获得更有效的旋转风扇速度。
仍然参考图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，该前机舱48在空气动力学上成形为促进通过多个风扇叶片40的气流。另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。机舱50通过多个周向间隔开的出口导向轮叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。而且，机舱50的下游区段54在核心涡轮发动机16的外部分上延伸，以在其间限定旁路气流通道56。
在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定量的空气58通过机舱50和/或风扇区段14的相关入口进入涡轮风扇10。当一定量的空气58穿过风扇叶片40时，如箭头62所示的第一部分空气58被引导或导向到旁路气流通道56中，并且如箭头64所示的第二部分空气58被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧区段26时，第二部分空气64的压力增加，在燃烧区段它与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66从燃烧区段26被导向通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级提取，因此使HP轴或线轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。然后，燃烧气体66被导向通过LP涡轮30，其中第二部分热能和动能经由联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66中提取，因此使LP轴或线轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
随后，燃烧气体66被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴区段32，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被导向通过旁路气流通道56，第一部分空气62的压力基本上增加，也提供推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定热气路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。
然而，应该理解，图1中所示的示例性的涡轮风扇发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，涡轮风扇发动机10可以具有任何其他合适的配置。另外或替代地，本公开的各方面可以与任何其他合适的航空燃气涡轮发动机一起使用，例如涡轮轴发动机，涡轮螺旋桨发动机，涡轮喷气发动机等。而且，本公开的各方面可以进一步与任何其他基于陆地的燃气涡轮发动机一起使用，例如发电燃气涡轮发动机，或任何空气动力燃气涡轮发动机，例如航海燃气涡轮发动机。
现在参考图2，提供了根据本公开的示例性实施例的燃烧器组件100和涡轮的特写侧视横截面视图。至少在某些示例性方面，图2的燃烧器组件100可以定位在图1的示例性涡轮风扇发动机10的燃烧区段26中，类似地，图2的涡轮可以定位在图1的示例性涡轮风扇发动机10的涡轮区段中。
如图所示，燃烧器组件100通常包括内衬里102和外衬里108，内衬里102通常沿着轴向方向A在后端104和前端106之间延伸，外衬里108通常也沿着轴向方向A在后端110和前端112之间延伸。内衬里102和外衬里108一起至少部分地限定在其间的燃烧室114。内衬里102和外衬里108各自附接到环形圆顶或与环形圆顶一体形成。更具体地，环形圆顶包括与内衬里102的前端106整体形成的内圆顶区段116和通常与外衬里108的前端112一起形成的外圆顶区段118。进一步，内圆顶区段116和外圆顶区段118可以各自整体形成(或由以任何合适的方式附接的多个部件形成)，并且可以各自沿着周向方向C(见图6)延伸以限定环形形状。
对于所示的实施例，内衬里102和外衬里108分别由陶瓷基质复合(CMC)材料形成，陶瓷基质复合(CMC)材料是具有高温能力的非金属材料。用于这种衬里102，108的示例性CMC材料可包括碳化硅，硅，二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。然而，在其他示例性实施例中，内衬里102和外衬里108中的一个或两个可替代地由任何其他合适的材料形成，例如合适的金属材料。
另外，应当理解，在其它实施例中，燃烧器组件100可以不包括内圆顶区段116和/或外圆顶区段118；可以包括单独形成的内圆顶区段116和外圆顶区段118，其附接到各自的内衬里102和外衬里108；或者可以有任何其他合适的配置。
仍然参考图2，燃烧器组件100还包括沿着周向方向C(见下面的图6)间隔开并且至少部分地定位在环形圆顶内的多个燃料空气混合器124。更具体地，多个燃料空气混合器124沿着径向方向R至少部分地设置在外圆顶区段118和内圆顶区段116之间。来自涡轮风扇发动机10的压缩机区段的压缩空气流入或通过燃料空气混合器124，其中压缩空气与燃料混合并且被点燃以在燃烧室114内产生燃烧气体66。内圆顶区段116和外圆顶区段118被构造成有助于提供这种从压缩区段流入或通过燃料空气混合器124的压缩空气流。例如，外圆顶区段118包括位于前端的外罩126，并且内圆顶区段116类似地包括位于前端的内罩130。外罩126和内罩130可以帮助将来自压缩机区段26的压缩空气流引导到或通过一个或多个燃料空气混合器124。再次，然而，在其他实施例中，可以以任何其他合适的方构造环形圆顶。
另外，如上面所讨论的，燃烧气体66从燃烧室114流入并且通过涡轮风扇发动机10的涡轮区段，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由涡轮定子轮叶和涡轮转子叶片的连续级提取。值得注意的是，图2所示的涡轮被构造为HP涡轮28，其位于由燃烧区段26的燃烧器组件100限定的燃烧室114的正下游。
如图所示，图2的示例性HP涡轮28包括第一级涡轮喷嘴132，其定位在HP涡轮28的前端，位于燃烧器组件100的燃烧室114的下游或正下游位置。另外，第一级涡轮喷嘴定位于第一级涡轮转子叶片134的正上游。如下面将更详细地描述的，第一级涡轮喷嘴132被构造成将来自燃烧室114的燃烧气体66定向在期望的流动方向上，以提高HP涡轮28的性能。对于所示的实施例，第一级涡轮喷嘴132包括多个单独的涡轮喷嘴，其沿着圆周方向C(见图6)间隔开并且通常沿着径向方向R从内涡轮衬里136延伸到外涡轮衬里138。内涡轮衬里136和外涡轮衬里138至少部分地限定通过涡轮区段的HP涡轮28延伸的一部分核心空气流动路径37。对于所示的实施例，外涡轮衬里138在前端处联接到燃烧器组件100的外衬里108，并且向后/向下延伸经过第一级涡轮转子叶片134。
还如图2所示，燃气涡轮发动机还包括壳体，该壳体至少部分地包围燃烧器组件100的外衬里108和HP涡轮28的外涡轮衬里138。更具体地，燃气涡轮发动机还包括燃烧器壳体140和涡轮壳体142，燃烧器壳体140至少部分地包围燃烧器组件100的外衬里108，涡轮壳体142至少部分地包围HP涡轮28的外涡轮衬里138。每一个燃烧器壳体140和涡轮壳体142限定靠近且面向各自的衬里108，138的第一侧144(即，径向内侧)，与第一侧144相对的第二侧146(即，径向外侧)和壳体开口148。另外，对于所示的实施例，燃烧器组件100的外衬里108和HP涡轮28的外涡轮衬里138也类似地包括衬里开口150。衬里108，138的衬里开口150基本上分别与燃烧器壳体140和涡轮壳体142的壳体开口148对齐。应当理解，对于所示的实施例，燃烧器壳体140和涡轮壳体142的壳体开口148，以及外衬里108和外涡轮衬里138的衬里开口150被构造为各自的管道镜开口的一部分，也称为管道镜检查端口。例如，所示的燃气涡轮发动机包括管道镜塞151，其定位在涡轮壳体142的壳体开口148中和外涡轮衬里138的衬里开口150中。
如将理解的，可以有益的是在燃气涡轮发动机的操作期间监测燃气涡轮发动机的核心空气流路37内的动态压力。更具体地，可以有益的是在燃气涡轮发动机的操作期间监测燃烧器组件100的燃烧室114内和/或在HP涡轮28的前端处的核心空气流动路径37内的动态压力。监测燃气涡轮发动机的这些区段内的动态压力可以允许燃气涡轮发动机监测其中的任何燃烧器动态，并且如果需要，修改燃气涡轮发动机的操作以最小化这种燃烧器动态。
因此，对于所示的实施例，燃气涡轮发动机还包括压力传感器组件152，其被构造成监测燃烧器组件100的燃烧室114内或在HP涡轮28中(例如，在HP涡轮28的前端)的核心空气流动路径37内的压力。更具体地，对于图2所示的实施例，压力传感器组件152被构造成监测燃烧器组件100的燃烧室114内的动态压力。
现在还参考图3，提供图2的示例性压力传感器组件152的特写横截面视图，压力传感器组件152通常包括主体154和延伸构件156。主体154至少部分地定位在燃烧器壳体140的第二侧146。更具体地，对于所示的实施例，主体154完全定位在燃烧器壳体140的第二侧146(即，不延伸到壳体开口148中或穿过壳体开口148)。相比之下，延伸构件156从主体154至少部分地延伸穿过燃烧器壳体140中的壳体开口148并且朝向燃烧器组件100的衬里开口150和外衬里108。
另外，对于所示的实施例，压力传感器组件152可移除地联接到燃烧器壳体140。更具体地，压力传感器组件152的延伸构件156限定螺纹外表面158。压力传感器组件152的螺纹外表面158被构造成接合燃烧器壳体140中的壳体开口148的螺纹区段160。而且，对于所示的实施例，压力传感器组件152包括辅助固定和防旋转构件162，以确保压力传感器组件152在发动机操作期间不会拧开/脱离。对于所示的实施例，构件162被构造为止动垫圈。然而，在其他实施例中，可以提供任何其他合适的构件。然而值得注意的是，在其他示例性实施例中，主体154的外表面可以替代地限定螺纹区段，该螺纹区段构造成将压力传感器组件152可移除地附接到壳体(例如，壳体140)的相应螺纹区段。附加地或替代地，压力传感器组件152可以以任何其他合适的方式可移除地联接到壳体(例如，壳体140)，或者可选地，可以永久地联接到壳体(例如，壳体140)。
另外，对于所示的实施例，延伸构件156与燃烧器组件100的外衬里108可移动地接合。更具体地，燃烧器组件100的外衬里108包括套圈176，并且延伸构件156延伸到套圈176中。套圈176包括第一径向外构件178和第二径向内构件180。延伸构件156通过径向外构件178可滑动地接收，使得延伸构件156可大致沿着径向方向R相对于外构件178移动。另外，对于所示的实施例，径向外构件178滑动地连接到径向内构件180，允许径向外构件178大致沿着轴向方向A且在周向方向C上相对于径向内构件178移动。这种配置有效地使延伸构件156相对于燃烧器组件100的外衬里108具有六个自由度。
还可以在图3中看到，压力传感器组件152还包括压力传感器164。压力传感器164至少部分地定位在主体154内，并且对于所示的实施例，压力传感器164可移除地附接到主体154。更具体地，压力传感器组件152包括夹紧螺母166，夹紧螺母166通过螺纹连接部165与主体154可旋转地接合，以将压力传感器164至少部分地可移除地联接在主体154内。然而，夹紧螺母166可以附加地或替代地以任何其他合适的方式可移除地联接到主体154。
另外，对于所示的实施例，压力传感器164被构造为压电传感器。更具体地，对于所示的实施例，压力传感器164包括隔膜168和抵靠隔膜168定位的压电材料170。进一步，如图所示，延伸构件156限定连续的感测腔172，用于将压力传感器164暴露于核心空气流动路径37，或者更具体地，对于所示的实施例，用于将压力传感器164暴露于燃烧器组件100的燃烧室114。另外，延伸构件156限定一个或多个冷却孔175以降低延伸构件156的感测腔172内的空气的温度。冷却孔175定位在沿着径向方向R的燃烧器壳体140的内部和沿着径向方向R的外衬里108的外部。因此，冷却孔175暴露于燃烧器壳体140和外衬里108之间流动的压缩机排出空气。压缩机排出空气的压力通常可以高于燃烧室114内的空气/燃烧气体的压力。另外，压缩机排出空气的温度通常可以低于燃烧室114内的空气/燃烧气体的温度。因此，利用图3中所示的配置，感测腔172可以填充压缩机排出空气，使压力传感器164的温度保持在相对于燃烧室114内的温度较低的温度，并且低于最高工作温度阈值。
仍然参考图3中所示的实施例，隔膜168定位成与延伸构件156的感测腔172相邻并暴露于延伸构件156的感测腔172，并且压电材料170抵靠隔膜168与延伸构件156的感测腔172相对地定位。所示的示例性隔膜168被构造为单层材料，然而在其他实施例中，隔膜168可以替代地由多层材料形成。因此，在燃气涡轮发动机的操作期间，燃烧室114内的压力波动通过延伸构件156的感测腔172内的压缩机出口空气转移至压力传感器164的隔膜168，并进一步转移至压电材料170。
更具体地，在燃气涡轮发动机的操作期间，燃烧室114内的压力波动可以压缩定位于延伸构件156的感测腔172内的空气，将这种压力波动转移至压力传感器164的隔膜168。转移至隔膜168的压力波动导致隔膜168变形。隔膜168的变形反过来又使压电材料170变形，并且压电材料170的变形产生电信号。该电信号通过压力传感器164的电连接线174提供给例如控制器(未示出)，该控制器可以将电信号与燃气涡轮发动机的燃烧室114内的压力相关联。将理解的是，这种压力传感器164能够区分隔膜168暴露于其中的压力变化/动态的不同频率和振幅，如果需要，允许压力传感器164感测燃气轮机发动机的燃烧室114内的燃烧器动态的特定频率和振幅。
而且，根据本公开明的一个以上实施例的压力传感器组件内包括压力传感器可以允许即使燃气涡轮发动机的燃烧室114内温度升高(其可能阻止压电材料的使用)，也可以使用压电材料测量燃气涡轮发动机的燃烧室114内的压力。
然而，应该理解，图2和图3所示的示例性压力传感器组件152仅作为示例提供。在其他示例性实施例中，压力传感器组件152可以具有任何其他合适的配置，并且还可以定位在燃气涡轮发动机内的任何其他合适的位置。
例如，现在将参考图4，根据本公开的另一示例性实施例提供了包括压力传感器组件152的燃气涡轮发动机。应该理解的是，图4的示例性实施例可以以与上面参考图2和图3描述的示例性实施例基本相同的方式构造。因此，相同或相似的数字可以指代相同或相似的部件。
如图所示，对于图4的示例性实施例，燃气涡轮发动机包括压力传感器组件152，压力传感器组件152包括主体154，延伸构件156和压力传感器164。压力传感器164至少部分地定位在主体154内，并且主体154至少部分地定位在壳体的第二径向外侧146。另外，延伸构件156从主体154延伸穿过壳体中的壳体开口148并且朝向衬里中的衬里开口150。延伸构件156限定连续的感测腔172，其将压力传感器164暴露于核心空气流动路径37。
然而，对于所示的本实施例，壳体代替地被构造为涡轮壳体142和衬里代替地被构造为外涡轮衬里138。值得注意的是，涡轮壳体142中的壳体开口148和外涡轮衬里138中的衬里开口150各自定位在第一级涡轮喷嘴132的附近(即，第一级涡轮喷嘴132的径向外侧，并且沿轴向方向A与第一级涡轮喷嘴132对齐)。另外，对于所示的示例性实施例，压力传感器组件152已经替换了管道镜塞151，并且管道镜塞151已经分别定位在壳体和燃烧器壳体140和外衬里108的衬里开口148，150中(与图2相比)。
因此，图4的压力传感器组件152的压力传感器164可以被构造成检测燃烧室114内的燃烧器动态。然而，应当理解，在其他示例性实施例中，压力传感器组件152可以代替地定位在涡轮区段内的任何其他合适的位置，例如在HP涡轮28的第一级涡轮转子叶片134的前方，或HP涡轮28的第一级涡轮转子叶片134的后方的任何位置。
另外，现在参考图5，提供了压力传感器组件152的又一示例性实施例的侧视横截面视图。与上面参考图2和图3描述的示例性压力传感器组件152一样，图5的示例性压力传感器组件152包括主体154，延伸构件156和压力传感器164。压力传感器164至少部分地定位在主体154内，并且通常包括定位成与延伸构件156的感测腔172相邻并且暴露于延伸构件156的感测腔172的隔膜168。
然而，对于所示的示例性实施例，压力传感器164是基于光学的传感器，其被构造为测量隔膜168的偏转，进而测量燃烧室114内的压力。更具体地，对于所示的实施例，隔膜168限定了封闭的内腔182。另外，基于光学的传感器包括指向隔膜168(或者更确切地说，指向隔膜168的内腔182)的光学激光器184。基于光学的传感器被构造成测量从隔膜168的内腔182反射的来自光学激光器184的光。隔膜168的变形，以及隔膜168的内腔182的变形，改变从隔膜168的内腔182反射的来自光学激光器184的光的特性。因此，基于光学的传感器可以基于从腔182反射的来自光学激光器184的光的感测特征确定隔膜168的偏转/变形量，因此确定核心空气流动路径37内的压力。
而且，应当理解，在其他示例性实施例中，包括基于光学的传感器的压力传感器组件152可以以任何其他合适的方式构造。例如，参考图6，提供了压力传感器组件152的又一示例性实施例的侧视横截面视图。图6的压力传感器组件152可以以与图5的压力传感器组件152基本相同的方式构造。然而，对于图6的实施例，压力传感器组件152的隔膜168定位在延伸构件156的感测腔172中，使得隔膜168的边缘基本上与壳体140的内表面146齐平。值得注意的是，在其他实施例中，隔膜168可进一步定位成更靠近燃烧室114。例如，在其他示例性实施例中，隔膜168可径向地定位在外壳140的内侧，例如，使隔膜168的边缘基本上与外衬里108的径向外表面齐平。
此外，尽管对于上述实施例，燃气涡轮发动机被描绘为包括单个压力传感器组件152，但是应当理解，在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机可以另外包括多个压力传感器组件152。例如，现在简要地参考图7，提供了根据本公开的另一示例性实施例的燃气涡轮发动机的燃烧区段26的示意性轴向视图。燃烧区段26可以以与上面参考图2描述的示例性燃烧区段26基本相同的方式构造。例如，燃烧区段26通常包括包围燃烧器组件100的外燃烧器壳体140，燃烧器组件100包括至少部分地限定燃烧室114的外衬里108。对于图7的示例性实施例，燃气涡轮发动机包括沿着燃气涡轮发动机的周向方向C布置的多个压力传感器组件152。更具体地，对于所示的实施例，燃气涡轮发动机包括沿着燃气涡轮发动机的周向方向C基本均匀布置的四个压力组件152。这样的配置可以允许燃气涡轮发动机测量可能沿着周向方向C变化的燃烧室114内的燃烧器动态。
然而，应当理解，在其它示例性实施例中，燃气涡轮发动机可包括以其它合适的方式布置的任何其它合适的数量的压力传感器组件152。另外，图7所示的多个压力传感器组件152中的每一个压力传感器组件152可以以与上面参考图2至图6描述的一个或多个示例性压力传感器组件152基本相同的方式构造。因此，在某些示例性实施例中，多个压力传感器组件152可替代地定位在燃气涡轮发动机的涡轮区段内。
根据本公开的示例性实施例将一个或多个压力传感器组件包括在燃气涡轮发动机中，可以允许燃气涡轮发动机更准确地监测例如在燃气涡轮发动机的燃烧区段的燃烧室内或在燃气涡轮发动机的涡轮区段的前端处的燃烧器动态。更具体地，根据本公开的示例性实施例的包括一个或多个压力传感器组件可允许使用可能无法承受燃气涡轮发动机的燃烧室内的相对升高的温度的更准确的压力传感器。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种限定径向方向和周向方向的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：
衬里，所述衬里定位在所述燃气涡轮发动机的压缩机区段或涡轮区段内，并且至少部分地限定通过所述燃气涡轮发动机的核心空气流动路径，所述衬里限定衬里开口；
壳体，所述壳体至少部分地包围所述衬里，所述壳体沿着所述径向方向限定第一内侧，与所述第一侧相对的第二外侧，以及壳体开口；和
压力传感器组件，所述压力传感器组件包括主体，延伸构件和压力传感器，所述压力传感器至少部分地定位在所述主体内，并且所述主体至少部分地定位在所述壳体的所述第二侧，所述延伸构件从所述主体延伸穿过所述壳体中的所述壳体开口并朝向所述衬里中的所述衬里开口，所述延伸构件限定将所述压力传感器暴露于所述核心空气流动路径的连续的感测腔。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述衬里是所述燃气涡轮发动机的燃烧器组件的外衬里，并且其中所述壳体是燃烧器壳体。
3.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压力传感器包括暴露于所述延伸构件的所述感测腔的隔膜，并且其中所述压力传感器进一步包括压电材料，所述压电材料抵靠所述隔膜与所述感测腔相对地定位。
4.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压力传感器包括暴露于所述延伸构件的所述感测腔的隔膜，并且其中所述压力传感器是用于测量所述隔膜的偏转的基于光学的传感器。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述基于光学的传感器包括指向所述隔膜的光学激光器。
6.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述延伸构件限定一个或多个冷却孔，所述一个或多个冷却孔位于沿着所述径向方向的所述壳体的内侧和沿着所述径向方向的所述衬里的外侧。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述衬里包括套圈，并且其中所述延伸构件延伸到所述套圈中。
8.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压力传感器组件可移除地联接到所述壳体。
9.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述压力传感器组件进一步包括夹紧螺母，并且其中所述夹紧螺母可移除地联接到所述主体以将所述传感器保持在一定位置。
10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：
多个压力传感器组件，所述多个压力传感器组件沿着所述燃气涡轮发动机的所述周向方向布置。
11.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述壳体的所述壳体开口和所述衬里的所述衬里开口均构造成管道镜检查端口的一部分。
12.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中所述衬里是所述燃气涡轮发动机的所述涡轮区段中的高压涡轮的衬里，并且其中所述壳体是涡轮壳体。
13.一种用于燃气涡轮发动机的压力传感器组件，所述燃气涡轮发动机限定径向方向并且包括至少部分地限定穿过压缩机区段或涡轮区段的核心空气流动路径的衬里和至少部分地包围所述衬里的壳体，其特征在于，所述压力传感器组件包括：
主体，所述主体构造成与所述燃气涡轮发动机的所述壳体相邻定位；
压力传感器，所述压力传感器至少部分地定位在所述主体内；和
延伸构件，所述延伸构件从所述主体延伸并且构造成至少部分地延伸穿过所述壳体中的壳体开口并朝向所述衬里中的衬里开口，所述延伸构件限定连续的感测腔，以将所述压力传感器暴露于所述燃气涡轮发动机的所述核心空气流动路径。
14.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中所述压力传感器包括暴露于所述延伸构件的所述感测腔的隔膜，并且其中所述压力传感器进一步包括压电材料，所述压电材料抵靠所述隔膜与所述感测腔相对地定位。
15.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中所述压力传感器包括暴露于所述延伸构件的所述感测腔的隔膜，并且其中所述压力传感器是用于测量所述隔膜的偏转的基于光学的传感器。
16.根据权利要求15所述的压力传感器组件，其特征在于，其中，所述基于光学的传感器包括指向所述隔膜的光学激光器。
17.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中，所述延伸构件限定一个或多个冷却孔，当所述压力传感器组件安装在所述燃气涡轮发动机中时，所述一个或多个冷却孔位于沿着所述径向方向的所述壳体的内侧和沿着所述径向方向的所述衬里的外侧。
18.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中，所述压力传感器组件构造成可移除地联接到所述壳体。
19.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中所述压力传感器组件进一步包括夹紧螺母，并且其中所述夹紧螺母可移除地联接到所述主体，以将所述传感器保持在一定位置。
20.根据权利要求13所述的压力传感器组件，其特征在于，其中所述衬里是所述燃气涡轮发动机的燃烧器组件的外衬里，并且其中所述壳体是燃烧器壳体。
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