CN111692133A - 用于压气机的新型引气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于压气机的新型引气方法，压气机包括转子部分和引气系统部分，引气系统部分包含周向分布的引气槽、环形集气腔和引气导管，引气槽的一端与转子部分的转子机匣相连，引气槽的另一端与环形集气腔相连，其中，方法包括以下步骤：在工作时，控制气体将从引气槽一端经由引气槽进入环形集气腔；当气体在环形集气腔中收集后，经由引气导管配送至各个发动机用气处，其中，引气槽处填充有孔隙率不同的多孔介质材料。该方法可以有效减少引气对压气机内部流场产生的不均匀性，提升压气机的性能。

Description

用于压气机的新型引气方法

技术领域

本发明涉及压气机中的引气系统技术领域，特别涉及一种用于压气机的新型引气方法。

背景技术

航空发动机以及地面燃气轮机为了提高效率，需要尽可能地增大燃烧室出口温度，这一温度直接决定了航空发动机的一系列参数指标(推重比，效率等)。而燃烧室的出口温度又受制于材料属性，不可能无限制地提升。为了能够更好地保护涡轮部件不被高温损坏，需要将压气机中的一部分气体引出，用于涡轮叶片表面气膜冷却。另外，压气机引气还可用于机舱增压，级间匹配以及飞机表面除冰等。

然而，在压气机中引气会对压气机内部的流场产生很大的影响，尤其是引气一般是由2-4根导管配送气体，因而在压气机中引气时，从各个周向位置引出的气体流量不同，因而在压气机中会形成较大的不均匀性。众所周知，压气机作为发动机的核心部件，对工作条件的需求较为苛刻。引气带来的不均匀性，对压气机造成的不利影响在一定程度上减少了压气机的稳定工作范围，增加了发动机发生危险的可能性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于压气机的新型引气方法，该方法可以有效减少引气对压气机内部流场产生的不均匀性，提升压气机的性能。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种用于压气机的新型引气方法，所述压气机包括转子部分和引气系统部分，所述引气系统部分包含周向分布的引气槽、环形集气腔和引气导管，所述引气槽的一端与所述转子部分的引气槽相连，所述引气槽的另一端与所述环形集气腔相连，其中，方法包括以下步骤：在工作时，控制气体将从所述引气槽一端经由引气槽进入所述环形集气腔；当所述气体在所述环形集气腔中收集后，经由引气导管配送至各个发动机用气处，其中，所述引气槽处填充有孔隙率不同的多孔介质材料。

本发明实施例的用于压气机的新型引气方法，利用多孔介质材料填充引气槽以实现在各个周向位置引气流量更加均匀，从而有效减少引气对压气机内部流场产生的不均匀性，提升压气机的性能。

另外，根据本发明上述实施例的用于压气机的新型引气方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，在靠近所述引气导管的位置的多孔介质材料填充孔隙率小于在远离所述引气导管的位置的多孔介质材料额填充孔隙率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的新型压气机引气结构示意图；

图2为根据本发明实施例的压气机引气轴向视图；

图3为根据本发明实施例的用于压气机的新型引气方法的流程图；

图4为根据本发明实施例的多孔介质材料的孔隙率在周向的分布示意图；

图5为根据本发明实施例的常规引气方式的质量流量沿周向的分布示意图；

图6为根据本发明实施例的新型引气方式的质量流量沿周向的分布示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是基于发明人对以下问题的认识和发现做出的：

本发明实施例的目的是为了减少航空发动机和地面燃气轮机中引气系统给压气机中带来的周向不均匀性。引气不均匀性大的情况下，引气系统对压气机稳定工作范围的损害较大，而减小引气带来的不均匀后，压气机能够在更大的范围内安全稳定地工作。对于航空发动机来讲，更是增加了飞行器的机动性，对未来更高机动战机的发展提供了条件。

因此，本发明实施例提出了一种用于压气机的新型引气方法，应用于航空发动机、地面燃气轮机的压气机中，具体应用于压气机中的引气系统，减少引气对压气机内部流场产生的不均匀性，从而提升压气机的性能。

在介绍用于压气机的新型引气方法之前，先简单介绍一下带引气系统的压气机的结构，具体如下：

如图1和2所示，带引气系统的压气机包含引气系统部分1，转子部分2和静子部分3。转子部分2和静子部分3分别包含动叶叶片4以及静叶叶片5，以及在动叶叶顶为防止摩擦的动叶叶顶间隙6；对于引气系统而言，其包含周向分布的引气槽7，环形集气腔8和引气导管9，引气槽7的一端10连接着转子机匣，另一端11连接着环形集气腔8。

下面将参照附图描述根据本发明实施例提出的用于压气机的新型引气方法。

图3是本发明一个实施例的用于压气机的新型引气方法的流程图。

如图3所示，该用于压气机的新型引气方法包括以下步骤：

在步骤S301中，在工作时，控制气体将从引气槽一端经由引气槽进入环形集气腔。

可以理解的是，如图1和2所示，在工作时，气体将从引气槽一端10经由引气槽7进入集气腔8，气体在集气腔8中收集后，经由引气导管9配送至各个发动机用气处。

在步骤S301中，当气体在环形集气腔中收集后，经由引气导管配送至各个发动机用气处，其中，引气槽处填充有孔隙率不同的多孔介质材料。

可以理解的是，在本发明实施例中，不同于以往的结构，如图4所示，引气槽7处填充孔隙率不同的多孔介质材料13，在靠近引气导管9的位置填充孔隙率低的多孔介质材料14，而在远离引气导管9的位置，填充孔隙率高的多孔介质材料15。

具体而言，传统的发动机引气过程是通过周向的通槽将压气机中的部分气体引入环形集气腔中，再经由2-4根导管将从压气机中引出的气体送至涡轮、机舱等处。而在本发明实施例中，周向的通槽将被多孔介质填充代替，通过在靠近引气导管的位置采用孔隙率小的多孔介质材料填充而在远离引气导管的位置采用孔隙率大的多孔介质填充。在此前提下，相较于常规的引气方式，本发明实施例的方法能够实现引气系统在周向各个位置处的引气流量更加趋于一致，从而能够实现更加均匀的引气条件，进而减少因引气周向不均匀给压气机带来的一系列不利影响。

下面将对用于压气机的新型引气方法的原理进行阐述，具体如下：

在常规的引气方式下，质量流量的周向分布一般如图5分布所示，在靠近引气导管的位置，在较大压差的驱动下，通过引气槽的气体质量流量较远离引气导管位置处的引气气体质量流量要大。在本发明实施例中，首先，多孔介质具有一定的特性，能够在气体流速较高时施加更大的压阻；其次，相同流速气体通过低孔隙率的多孔介质的阻力要比通过高孔隙率多孔介质的阻力更大，因而，在图4分布的孔隙率作用下，能够实现引气系统在各个周向位置的引气质量流率更加均匀。最终，在本发明实施例新型引气方式下，引气质量流量的分布将实现图6的分布规律，相比于常规的引气方式，质量流量分布更加均匀，从而提高压气机的稳定性。

综上，发动机的安全与稳定性在先进发动机的发展过程中极为关键，常规的压气机引气系统的引气流量在周向的分布是不均匀的，从而在压气机中产生较大的周向不均匀，进而影响压气机的稳定工作范围。本发明实施例采用了一种新型的引气方式，在原先引气槽的位置填充孔隙率不同的多孔介质材料，实现了更为均匀的引气，解决了引气所带来的不均匀性问题。

根据本发明实施例提出的用于压气机的新型引气方法，利用多孔介质材料填充引气槽以实现在各个周向位置引气流量更加均匀，从而有效减少引气对压气机内部流场产生的不均匀性，提升压气机的性能。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种用于压气机的新型引气方法，其特征在于，所述压气机包括转子部分和引气系统部分，所述引气系统部分包含周向分布的引气槽、环形集气腔和引气导管，所述引气槽的一端与所述转子部分的转子机匣相连，所述引气槽的另一端与所述环形集气腔相连，其中，方法包括以下步骤：

在工作时，控制气体将从所述引气槽一端经由引气槽进入所述环形集气腔；

当所述气体在所述环形集气腔中收集后，经由引气导管配送至各个发动机用气处，其中，所述引气槽处填充有孔隙率不同的多孔介质材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在靠近所述引气导管的位置的多孔介质材料填充孔隙率小于在远离所述引气导管的位置的多孔介质材料额填充孔隙率。

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