CN112105800A - 包括配备有多个最佳布置的干扰元件的内部流体流动通道的涡轮机叶片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器涡轮机叶片，该飞行器涡轮机叶片包括通过增材制造技术制成一体件的空气动力学部件，该空气动力学部件包括压力侧壁(37)、吸力侧壁(38)以及内部流体通道(43)，该内部流体通道(43)被多个干扰元件(66)穿过，多个干扰元件各自将压力侧壁连接到吸力侧壁，干扰元件在选择和优化的范围内根据可变参数不规则地间隔开，所述干扰元件(66)与压力侧壁和抽吸侧壁的接合没有遵循沿着内部通道的特定布置以形成杂乱布置。

Description

包括配备有多个最佳布置的干扰元件的内部流体流动通道的 涡轮机叶片

技术领域

本发明涉及飞行器涡轮机叶片的设计，该飞行器涡轮机叶片被布置在全部或部分空气流中并且在所述空气流与在该飞行器涡轮机叶片中流通的流体之间形成热交换表面。

背景技术

在特定的双流涡轮机上，已知将出口导向叶片安装在风扇的下游以对从风扇排出的流进行整流，从而供应产生主推力的次级流，并且还可选地实现结构功能。结构功能旨在使载荷能够从涡轮机的中心转移到外套圈，该外套圈被布置成从风扇壳体延伸。在这种情况下，发动机安装件通常被布置在该外套圈上或在该外套圈中，以执行涡轮机与飞行器支撑杆之间的紧固。

已经提出使用这些导向叶片作为替代的热交换器，该热交换器被称为OGV交换器。这涉及到沿着叶片的空气动力学轮廓流动的次级流的空气与在其中流通的液压润滑流体之间的热交换功能。在文献US 8 616 834或者实际上在文献FR 2 989 110中描述了该附加热交换功能，文献US 8 616 834设想整合配备有翅片的流动管道，该翅片被安装在叶片的两个空气动力学壁之间，在文献FR 2 989 110中，风扇由界定不同的流动通道以增加交换表面的多个部分形成。这些翅片实际上形成流的干扰元件，该干扰元件穿过液压流体流动管道。

旨在被出口导向叶片冷却的液压流体可以源自涡轮机的不同区域。实际上，液压流体可以由流通穿过滚动轴承(滚动轴承支撑发动机轴和/或风扇毂)的润滑室的流体形成，或者实际上由用于润滑附件齿轮箱(AGB)的机械传动元件的流体形成。最后，当风扇驱动的减速器被设置在涡轮机上以降低涡轮机的风扇的旋转速度时，液压流体还可用于润滑这种减速器。

随着润滑油需求的增加，必须相应地适配散热能力，该散热能力与用于润滑油冷却的交换器相关联。如上文引用的两个文献的解决方案中所述，将热交换器的作用分配给出口导向叶片，使得特别是可以减少或去除传统的ACOC(Air-Cooled Oil Cooler，空气冷却式油冷却器)类型的交换器。这些ACOC交换器通常被布置在次级流路径中，这些ACOC交换器的减少/去除使得可以限制次级流的中断，从而提高涡轮机的整体效率。

事实上，使用通常的组装方法来制造复杂形状的叶片不能保证在所有翅片与壁之间的所有点都接触。这方面削弱了叶片的整体机械阻力，减少了由于传导而产生的有效传递，并且由于由液压流体的流通产生的高压而导致泄漏。此外，经常对叶片轮廓进行改进以进一步增加热交换潜力，这不利于空气动力学方面的性能。

这种情况导致重新考虑采用粉末床增材制造方法的制造方法，粉末床增材制造方法是通过将平行材料层从制造板开始堆叠在一起来进行的。更具体地，已经设想出金属激光熔融增材制造技术，其中，翅片与空气动力学壁被制成为一体。

在使用增材制造技术实施的基础上，本发明的目的是提出一种叶片，该叶片包括配备有翅片的内部流体通道，该翅片被称为干扰元件，该翅片的几何构造使得可以增加交换效率以满足不断增长的性能需求，同时增加叶片的强度。

发明内容

为了至少部分地满足该需求，本发明涉及一种飞行器涡轮机叶片，该飞行器涡轮机叶片包括沿着跨度轴线延伸并且通过增材制造技术制成一体件的空气动力学部件，所述空气动力学部件包括下表面壁和上表面壁，该下表面壁和上表面壁分别包括下表面内部面和上表面内部面，该下表面内部面和上表面内部面彼此面对并共同界定出内部流体通道，该内部流体通道包括至少一个通路，该至少一个通路在内部流体通道中限定出总体流体传输方向，该通路被多个流动干扰元件穿过，该多个流动干扰元件连接下表面壁和上表面壁，多个流动干扰元件各自具有位于下表面内部面上的第一连接点和位于上表面内部面上的第二连接点。

根据本发明，干扰元件通过从一个干扰元件到另一个干扰元件形成可变角度而相对于总体流体传输方向延伸，并且干扰元件彼此不规则地间隔开，使得第一连接点以杂乱方式布置在下表面内部面上，和/或使得第二连接点以杂乱方式布置在上表面内部面上。

通过这种解决方案，增加了热交换潜力并且增强了空气动力学部件的机械强度。特别地，该叶片通过限制对制造方向的影响而有利地增强了与粉末床增材制造方法的相容性，由于现有技术的干扰元件的有组织性质，对制造方向的影响可能导致空气动力学壁上的缺陷。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，内部流体通道包括第一通路和第二通路，该第一通路和第二通路各自限定基本平行于跨度轴线的流体传输方向，该第一通路和第二通路被干扰元件穿过，该干扰元件的第一连接点和第二连接点沿着流体传输方向没有遵循特定的对齐。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，使得对于以杂乱方式布置的第一连接点(66a)和/或第二连接点当中的任一连接点，该连接点被N个连接点围绕，这N个连接点形成在内部限定一空间的闭合线，在该空间中存在单个任一连接点，对于N个点中的至少三个连接点、优选地对于N个点中的任一点，该单个任一连接点与该N个点中的每一个点之间的距离是不同的。

本发明还涉及由此限定的叶片，使得：

-从流体通道的内部沿着局部基本正交于下表面内部面并朝着下表面内部面定向的方向来看，下表面内部面的所有第一连接点均布置在平行于流体传输方向延伸的主虚线与垂直于主虚线的副虚线之间的交叉点处，所有第一虚线都彼此不同，并且所有第二虚线都彼此不同，和/或

-从流体通道的内部沿着局部基本正交于上表面内部面并朝着上表面内部面定向的方向来看，上表面内部面的所有第二连接点均布置在平行于流体传输方向延伸的主虚线与垂直于主虚线的副虚线之间的交叉点处，所有第一虚线都彼此不同，并且所有第二虚线都彼此不同。

因此，本发明还涉及一种由此限定的叶片，其中，干扰元件在最近点处成对地间隔开一段使得流体能够流动的距离，该距离优选地介于2mm至10mm之间。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，其中，在每个干扰元件与流体传输方向之间形成的角度的值介于70°至110°之间。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，其中，干扰元件通过相对于与形成叶片的空气动力学部件的连续制造层相平行的平面形成大于预定角度A的角度而延伸，在制造期间，在该角度下方，应当支撑这些干扰元件，角度A优选地大于30°。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，其中，干扰元件通过相对于与形成叶片的连续层相平行的平面形成小于70°的角度而延伸。

本发明还涉及一种由此限定的叶片，其中，干扰元件是具有直径为约1mm的圆柱形横截面的杆。

本发明还涉及一种飞行器发动机，该飞行器发动机包括由此限定的至少一个叶片。

附图说明

-图1是双流涡轮喷气发动机的示意性纵向截面图；

-图2是根据本发明的导向叶片的侧视图；

-图3是示出了根据本发明的导向叶片的空气动力学轮廓的截面图；

-图4是示出了在部件的增材制造期间的塌陷问题的示意图；

-图5是沿着水平方向在根据本发明的专用机器的板上制造的导向叶片的俯视图；

-图6是沿着水平方向在根据本发明的专用机器的板上制造的导向叶片的截面图；

-图7示出了由根据本发明的导向叶片形成的热交换器的运行；

-图8是根据本发明的干扰元件的布置的透视图；

-图9是流体通道的局部视图，示出了根据本发明的连接点分布准则；

-图10是流体通道的局部视图，示出了根据本发明的连接点距离准则。

具体实施方式

参照图1，示出了具有纵向旋转轴线AX的双流式双主体涡轮喷气发动机1，该涡轮喷气发动机具有高涵道比。涡轮喷气发动机1通常包括气体发生器2，该气体发生器包括燃烧室8，低压压缩机4和低压涡轮12被布置在燃烧室的两侧，该气体发生器2包括高压压缩机6和高压涡轮10。在后文中，术语“前面”和“后面”是根据与涡轮喷气发动机中的主气体流动方向相反的方向14而考虑的，该方向14平行于涡轮喷气发动机的轴线AX。另一方面，术语“上游”AM和“下游”AV是根据涡轮喷气发动机中的主气体流动方向而考虑的。

低压压缩机4和低压涡轮12形成低压主体，并通过以轴线AX为中心的低压轴11彼此连接。类似地，高压压缩机6和高压涡轮10形成高压主体，并通过以轴线AX为中心的高压轴13彼此连接并且围绕低压轴11布置。这些轴由滚动轴承19支撑，滚动轴承被润滑，同时被布置在浸入液压流体中的外壳中。这同样适用于风扇毂17，该风扇毂也由滚动轴承19支撑。

此外，涡轮喷气发动机1还包括在气体发生器2和低压压缩机4的前面的单个风扇15，该单个风扇15在此被直接布置在发动机的空气入口锥体的后面。风扇15可沿着轴线AX旋转，并且由风扇壳体9包围。在图1中，风扇15不是由低压轴11直接驱动的，而是通过减速器20由该轴间接驱动，使得风扇15能够以较慢的速度旋转。然而，由低压轴11直接驱动风扇15的解决方案也落入本发明的范围。应当注意的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以保持对风扇进行直接驱动。

此外，喷气涡轮发动机1限定旨在被主流穿过的主流路径16以及旨在被次级流穿过的次级流路径18，该次级流相对于主流径向向外定位，因此，风扇的流被分流。如本领域技术人员所周知的，次级流路径18相对于涡轮机的旋转轴线部分地由优选金属的外套圈23径向向外界定，该金属外套圈将风扇壳体9延伸到后面。

尽管这并未示出，但是涡轮喷气发动机1配备有一组设备，例如燃料泵、液压泵、交流发电机、起动器、可变角度定子致动器(VSV)、排气阀致动器或发电机。涡轮喷气发动机特别地包括用于润滑减速器20的设备。这些单元由也被润滑的附件齿轮箱或AGB(未示出)驱动。

在风扇15的下游，在次级流路径18中设置有导向叶片的环，该导向叶片在此为出口导向叶片31(或OGV)。这些定子叶片31将外套圈23连接到包围低压压缩机4的壳体26。这些定子叶片31相对于彼此周向地间隔开，并且使得可以在次级流通过风扇15之后对次级流进行整流。此外，这些叶片31还可以实现结构功能，如现在描述的一些实施例示例中的情况那样。这些叶片31将载荷从减速器、以及发动机轴和风扇毂的滚动轴承19转移到外套圈23。然后，这些载荷可以经由发动机安装件30进行传递，该发动机安装件被紧固到套圈23并且将涡轮喷气发动机连接到飞行器支撑杆(未示出)。

最后，在现在描述的实施例示例中，出口导向叶片31执行穿过叶片环的次级空气流与在这些叶片31内流通的液压流体之间的第三热交换功能。旨在被出口导向叶片31冷却的液压流体是用于对滚动轴承19、和/或涡轮喷气发动机设备、和/或附件齿轮箱、和/或减速器20进行润滑的流体。因此，这些叶片31是流体回路的一部分，液压流体被布置成在流体回路中流通，以不断对相关元件进行润滑，然后被冷却。

将描述出口导向叶片31中的一个出口导向叶片，但是应当注意的是，将描述的本发明可应用于以轴线AX为中心的定子环的所有叶片31或实际上仅应用于这些叶片中的一些叶片。

根据本发明，图2中出现的导向叶片31是金属部件，该金属部件特别地包括空气动力学部件32(也被称为扇叶)，该空气动力学部件旨在暴露于由箭头F表示的次级流中。该空气动力学部件32在两个端部处由根部33和头部34延伸，根部33和头部34将叶片31固定到壳体26和外套圈23。叶片31在其根部的水平处和其头部的水平处还包括平台36，一旦该叶片被设置在涡轮机上，该平台就用于重构次级流路径的一部分。

根据次级流F的到达方向设计叶片，以对次级流进行整流，叶片31沿着围绕所谓的跨度轴线EV扭转的从根部33到头部34的拱形轮廓延伸。该跨度轴线EV可以垂直于轴线AX，或者可以是倾斜的，如图2所示。

该空气动力学部件32包括下表面壁37和上表面壁38，该下表面壁和上表面壁在叶片轮廓的中线的两侧彼此间隔开，叶片轮廓也被称为构架，在图3中标记为39。这些下表面壁37和上表面壁38在构架39的第一端部处由前缘41连结，在构架39的第二端部处由后缘42连结。一般来说，构架39可以被分割成上游半部分AM和下游半部分AV，该上游半部分和下游半部分由在前缘与后缘之间的中间位置的、构架的中线彼此分离。

该导向叶片31是通过粉末床增材制造技术形成为一体件的金属部件，该金属部件由多个连续且平行的材料层形成，非限制地由铝合金制成。粉末床增材制造技术是指在专用机器的制造板上逐层地增加材料以根据数字模型形成物理对象。在诸如导向叶片31的金属部件的情况下，使用粉末床激光熔融方法，这种方法包括在每次通过时使用激光将由刮片铺开的薄薄的粉末层的一部分熔化。

用于激光熔化的粉末不是自支撑的。如在图4中看到的，在部件P的制造过程中，标记为CI的未融合的下层粉末(即该下层粉末未被激光扫描)不能支撑部件P与制造板T之间的最小间隙角度A下方的已融合的连续的上层粉末CS。

为了解决这个问题，已知在制造部件时形成支撑件，该支撑件支撑具有小于预定最小角度A的间隙角度的每个区域，以防止局部塌陷。该部件和支撑件是刚性连接的，同时制造并且由相同的材料制成。一旦增材制造完成，支撑件就表示“废弃的”(换句话说，无功能的)材料，因此必须通过机械加工将支撑件去除。

在附图的示例中，最小间隙角度A相对于板T被限定在30°，并且相对于板的最佳表面呈现角度B为60°，在该角度下方、特别是在部件边缘处，观察到表面粗糙。

考虑到上表面壁38和下表面壁37都具有弯曲部，因此难以对轮廓进行机械加工，然而，上表面壁和下表面壁必须没有缺陷以确保令人满意的流动性能，因此在制造叶片31期间需要对叶片31进行定向，使得这些壁不需要由支撑件来支撑。为此目的，本发明设想在制造导向叶片31期间使导向叶片31相对于制造板T具有优选的取向。由于前缘比后缘42厚，因此从前缘41开始，沿着所谓的“水平方向”取向，叶片31以平行于板T的轴线EV进行制造，并且在该前缘的水平处，上表面与板T形成60°的角度，如在图6中看到的那样。通过这种布置，形成该叶片31的连续的融合粉末层沿着轴线EV延伸，在上表面38与板T之间形成的角度随着堆积的粉末层不断减小，以在后缘的水平处形成0°的角度。优选地，跨度轴线EV相对于刮板的扫掠方向(在图5中标记为U)以约2°或3°的角度定向，以防止刮板阻塞或者防止在最坏的情况下使下层出现叠层。

该导向叶片31实现了穿过导向叶片的空气动力学部件32的空气流F与在该导向叶片中流通的液压流体之间的热交换功能。

如图7所示，空气动力学部件32包括内部流体流动通道43，该内部流体流动通道由下表面壁37和上表面壁38界定，并且更具体地由下表面壁的内部面和上表面壁的内部面界定，下表面壁的内部面和上表面壁的内部面彼此面对并且与液压流体接触。该内部通道43包括与轴线EV基本平行的第一通路44和第二通路46，该第一通路和第二通路沿着正交于轴线EV的方向彼此偏移并且由弯头连接件47连接在一起。此外，下表面壁37和上表面壁38在前缘41附近在上游实心区域48的水平处连接，在后缘42附近在下游实心区域49的水平处连接，并且在中央实心区域51的水平处连接。上游实心区域48和下游实心区域49从根部33延伸到头部34，而中央实心区域51通过沿着跨度轴线EV布置在第一内部通路与第二内部通路之间而从根部延伸到弯头连接件47，以在弯头连接件47的外部将第一内部通路与第二内部通路彼此隔离。

第一通路44从流体供应孔口52延伸到弯头连接件47，同时在其中限定第一流体传输方向X1，该流体供应孔口形成在空气动力学部件32与根部33之间的连接点的水平处，该第一流体传输方向与跨度轴线EV基本平行。第二通路46本身从弯头连接件47延伸到流体喷射孔口53，该流体喷射孔口与供应孔口52分离并且以相同的方式形成在空气动力学部件32与根部33之间的接合部的水平处。第二通路46在其中限定第二流体传输方向X2，该第二流体传输方向与跨度轴线EV基本平行。

供应孔口52和喷射孔口53在根部33中各自由中空体积54延伸，从而形成涡轮机的液压回路(在图7中用元件56表示)与内部通道43之间的流体连接。该液压回路56特别地包括注射泵57和回收泵58，该注射泵和回收泵适用于分别在第一通路44和第二通路46中沿着期望的流通方向X1和X2施加液压流体。液压流体通过相关联的连接件54在供应孔口52的水平处引入到内部通道43中，并且在沿着第一通路和第二通路经由弯头连接件47从一个通路过渡到另一个通路之后，通过喷射孔口53进行液压流体的抽取。

在实践中，在配备有导向叶片31的涡轮机的工作寿命期间，在注射泵57的作用下进入内部通道43中的液压流体具有较高的温度，因为该液压流体刚刚被用于润滑齿轮或如本文所述的滚动轴承19中的引导具有轴线AX的轴旋转的轴承。当该流体在内部通道中从供应孔口52向前移动到喷射孔口53时，该流体被下表面壁和上表面壁逐步冷却，该下表面壁和上表面壁通过暴露于冷空气流F中而形成热交换表面。该流体一旦冷却就在回收泵58的作用下重新注射到液压回路56中，并且更具体地重新注射到容器62中，将从该容器中再次抽取流体以用于润滑。

在附图中的示例中，第一通路44位于后缘42一侧，而第二通路46位于前缘41一侧。这种布置被限定为最佳地优化热交换器，但应注意的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以保留相反的布置。

为了增大热交换系数，设想在第一通路44和第二通路46内放置多个流动干扰元件，该多个流动干扰元件各自连接下表面壁37和上表面壁38。除了通过增大交换表面面积和增加对流交换部件来提高热交换效率以外，这些干扰元件还各自通过增加下表面壁与上表面壁之间的结合力来实现加强功能。此外，应注意的是，在导向叶片31的情况下，弯头连接件47限定选优地不受干扰元件干扰的空间。

本发明的基本思想是有利地利用通过增材制造技术易于生产非常复杂的形状的能力，从而使在内部通道43中流通的流体被整体干扰。因此，根据本发明的导向叶片31要求通过沿着第一通路44和第二通路46以重复的图案形成不可分割的组来以杂乱方式布置干扰元件，以防止任何流体传输路径没有遇到干扰元件。

如图8所示，第一通路44包括一系列干扰元件66，该一系列干扰元件彼此不规则地间隔开并且沿着第一通路的整个跨度延伸穿过第一通路，换句话说，该一系列干扰元件沿着流体流X1分布。应注意的是，针对第一通路44描述了干扰元件66，因为第二通路46中的干扰元件66具有类似的布置和形态。

这些干扰元件66各自包括第一端部66a和第二端部66b，该第一端部和第二端部分别在下表面壁的内部面(标记为67)上和上表面壁的内部面(标记为68)上形成连接点。沿着相对于轴线EV倾斜延伸的通路，破坏性元件的取向不是恒定的。此外，连接点66a和66b的分布没有遵守对齐或特定的顺序，方法是通过在下表面壁的内部面67或上表面壁的内部面68上形成整体上看没有任何可辨别的图案的点云。更具体地，连接点66a和66b并不都与一条线、特别是与平行于方向X1的线重合。

通过这种布置，应当理解的是，就流体而言，湍流的强度随着第一通路44和第二通路46中三维传输的流线而增加。相比之下，特别是根据现有技术的垂直于总体流体方向进行定向的干扰元件的有组织的布置产生的干扰基本上是二维的。应当理解的是，无论流体通过绕过形成障碍物的干扰元件所经过的路径如何，流体都保留沿着流体方向X1或X2的部分。换句话说，即使流体根据所走的路径局部受到不同的干扰，流体仍保持由流体通道43限定的总体传输方向，在此为方向X1和X2。

干扰元件66的这种布置除了通过湍流增加热交换以外，还确保增强的机械强度。实际上，干扰元件66的各种不同的取向使得能够在下表面壁37与上表面壁38之间进行更好的载荷转移，因为对于具有方向的应力，存在至少一个干扰元件，其取向最接近该方向，从而获取载荷峰值。

在具有图7的内部流体通道43的叶片31的所谓的“水平方向”制造的范围内，内部流体通道43的总体流体传输方向X1和X2平行于轴线EV延伸，考虑到干扰元件66与叶片同时制造，第一连接点66a并非全部都包括在与板T平行的同一平面上。类似地，与上表面壁37形成连接点的端部66b也并非全部在与板T平行的同一平面中制造。换句话说，第一连接点66a和类似地第二连接点66b不是在形成导向叶片31的同一粉末层或更具体地不是在形成导向叶片31的同一系列的粉末层的水平上同时制造的。这方面使得可以消除由于长时间激光作用而累积的残余应变，否则例如在连接点66a和/或66b沿干扰壁连接线进行有组织的布置和对齐的情况下，该残余应变将易于使在这条线的水平上的材料变形，并通过在下表面壁和上表面壁的外表面上形成突起而产生反响。为此目的，干扰元件66在导向叶片31内的布置和取向与金属激光熔化方法特别兼容，并且非常适合于金属激光熔化方法，更宽泛地适合于粉末床增材制造方法，使得能够沿着与板T平行的流体方向X1和X2进行制造。

在设计阶段期间，换句话说，在制造导向叶片31所基于的数字模型的定义期间，干扰元件66是在遵守流动配置、交换性能和可制造性方面的不同准则的同时随机产生的。

考虑到液压流体将在内部通道43内传输，不能设想这些干扰元件66会通过形成易于脱落的部分融合的颗粒团簇而塌陷并且会污染液压回路56。类似地，在内部通道43内引入支撑件以支撑这些干扰元件66是不允许的，因为，由于这些支撑件不能通过机械加工而被去除，因此这些支撑件将不利于液压流体的传输。为此目的，干扰元件66必须根据连接点66a或66b(干扰元件各自从连接点66a或66b开始其制造)、通过相对于板T或实际上相对于与形成叶片31的连续层(连续层平行于板T形成)平行的平面形成大于30°的角度而从下表面内部面67或上表面内部面68竖立。此外，这些干扰元件66通常是优选的恒定的直径为约1mm的圆柱形截面的杆(换句话说，实心圆柱体)。该直径对应于最小允许值，对于最小允许值，与板形成的角度不会引起低于70°的制造问题。换句话说，根据本发明的干扰元件66必须遵守与板或类似地与平行于形成叶片的连续层的平面之间的角度，该角度的值介于30°至70°之间。

干扰元件66还必须遵守邻近度约束，注意不要形成过小的流体通道截面(过小的流体通道截面会产生不良流动)或相反地过大的流体通道截面(过大的流体通道截面会导致热交换效率降低)。本发明设想对于导向叶片31，在最近点测量的两个干扰元件之间的距离通常必须介于2mm至10mm之间。

最后，为了确保穿过内部通道43的流体受到严重干扰，根据本发明的干扰元件66必须通过形成所谓的定向角度O而相对于该流体的传输方向定向，该定向角度的值介于70°至110°之间、更一般地介于60°至120°之间。应当理解的是，即使由于绕过干扰元件而使流体的传输方向沿着内部通道43发生变化，在此也要参照流体在第一通路中沿着X1的总体传输方向和在第二通路46中沿着X2的总体传输方向。

优选地，干扰元件66是通过基于算法的数字工具自动生成并布置的。一旦对空气动力学部件32及其中的内部通道43进行了建模，并且限定了该制造相对于制造板T的取向，则根据本发明的这种算法就依次包括：

a)首先在平面中、并且优选地在跟随构架39的假想的下-上表面中间表面上建立随机点云，同时确保这些随机点遵守两个干扰元件之间的邻近度约束集(在此介于2mm至10mm之间)；

b)通过形成实心圆柱体来生成干扰元件，每个实心圆柱体都经过在a)中形成的不同点并且遵守预定直径，该预定直径的值在此为1mm；

c)通过遵守关于可制造角度值的输入数据(在此介于30°至70°之间)以及相对于流体传输方向O的取向(在此介于70°至110°之间)，随机地改变圆柱体的取向；

d)估算在平面或中间下表面/上表面外的并且成对布置的圆柱体之间的距离；

e)通过在始终遵守c)中的角度值的同时调节圆柱体的取向，优化在d)中测得的圆柱体之间的距离；

f)通过改变在a)中限定的点的位置，根据需要改进圆柱体的相对位置。

应当注意的是，即使简化了干扰元件66的使用，本发明仍可以设想不使用基于这种算法自动生成这些干扰元件66的工具。

在实践中，根据本发明的叶片包括内部流体流动通道，干扰元件66在该内部流体流动通道中根据在选择和优化的区间内变化的参数进行定向并且不规则地彼此间隔开，从而确保最大程度的热交换。

在这方面，从内部通道的内部并沿着如下方向来看：所述方向基本上局部正交于图9所示的下表面内部面67和上表面内部面68/朝向该下表面内部面67和上表面内部面68定向(也对应于沿着正交于流体的传输方向X1、X2的方向的视图)，理想情况下，在此标记为P1、P2、P3、P4和P5的所有连接点各自被布置在以下二者之间的交叉点处：

-不同的主虚线L1、L2、L3、L4和L5，该主虚线与流体的传输方向X1、X2平行地延伸，和

-不同的副虚线F1、F2、F3、F4和F5，该副虚线垂直于相关联的主虚线L1、L2、L3、L4和L5。

换句话说，理想的问题是干扰元件66的端部中的每一个都要连接到壁上，以避免局部形成自由传输路径。

在具有与跨度轴线EV平行延伸的第一通路44和第二通路46的导向叶片31的情况下，理想的问题是，在局部视图中，形成在内部壁表面上的所有连接点各自被布置在主虚线与不同的副虚线之间的交叉点处，该主虚线与轴线EV平行，该不同的副虚线垂直于主虚线。

局部限定在此对应于被限制的区域，在该区域以外，内部通道充分延伸，使得至少两个连接点必须与同一虚线相交。如图10(采用与图9相同的点分布)所示，这方面的特征特别地在于，对于任一连接点P3，存在N(大于3)个连接点围绕该连接点P3，这N个连接点在此为形成在同一内壁面上并形成闭合线K的P1、P2、P4和P5，该闭合线在内部界定一空间，所述任一连接点P3位于该空间中，对于所述N个点中的至少三个点、优选地对于所述N个点中的每个点，连接点P3与所述N个点中的每个点之间的距离D3-1、D3-2、D3-4、D3-5是不同的。

在图5和图6的示例中，导向叶片31“沿水平方向”制造，该导向叶片的跨度轴线EV平行于板T。然而，应当注意的是，本发明不限于该制造方向并且例如可以设想所谓的“竖直方向”替代方案，在该替代方案中，所制造的叶片31支承在其平台中的一个平台上，即从平台开始在板上制造。与“水平方向”制造不同(“水平方向”制造的目的特别在于使可制造长度最大化，同时减小制造高度以优化制造时间)，该替代方案有利于减少空气动力学轮廓上的支撑件，以最大限度地减少精加工操作。此外，该“竖直方向”替代方案使得可以增加能够在同一板T上同时制造的叶片31的数量。

类似地，应当注意的是，考虑到内部通道43可具有与图7所示的形态不同的形态(例如卷曲形态)，而不脱离本发明的范围，根据本发明的干扰元件66的分布是非限制性的，因为该干扰元件跟随叶片的跨度轴线EV。具体而言，一旦遵守最小间隙角度A和定向角度O，则不管空气动力学部件32的制造方向如何，更具体地，不管空气动力学部件中的流体通道43的定向如何，都可以采用根据本发明的干扰元件66的形式。

然而，具体问题是，考虑到该最小间隙角度A的值特别取决于所使用的粉末的性质和所使用的机器，该最小间隙角度A的值不一定等于30°。在这方面，本发明可以设想干扰元件与板T形成具有不同值的角度，以遵守由材料和/或增材制造方法(例如使用钛合金)的改变引起的新角度值A。

另外应注意的是，在不脱离本发明范围的情况下可以修改两个干扰元件之间的距离以及定向角度值O，因为这些参数取决于在叶片的内部通道中流通的流体的性质，更具体地取决于该流体的粘度。

关于干扰元件66，本发明不限于实心圆柱体，并且能够使用各种形状，例如具有卵形、矩形、三角形、平行六面体形、圆锥形、棱柱形横截面的形状或任何其他形状，使得在用于模制干扰元件的轮廓的流体与流过上表面壁和下表面壁的外表面的流之间进行热交换。类似地，干扰元件的直径可以根据在内部通道中寻求的干扰元件66的数量以及传导约束进行改变。本发明可以特别地设想该直径超过1mm，这使得干扰元件能够与板T形成超过70°的角度。

一般地，根据本发明的叶片包括内部流体流动通道43，该内部流体流动通道中设有干扰元件66，并且该干扰元件的布置使得可以：

-通过加强液压流体的湍流来增加热交换潜力，

-通过采用宽泛范围的应力方向来提高空气动力学部件的机械强度，以及

-限制粉末床增材制造方法对叶片的材料质量的影响，并且特别地在下表面壁和上表面壁的外表面的水平处，在制造空气动力学部件期间，当内部流体通路的全部或一部分与板T平行地延伸时，该特征便会显现。实际上，如果所有这些元件不是在同一粉末层或连续粉末层的水平处从下表面壁或上表面壁的内部面上竖立/完成的，则干扰元件的几何构造使得可以限制与空气动力学部件的构成层的形成相关联的激光作用时间。换句话说，考虑到干扰元件66的这种布置不会有损于对于给定取向叶片的耐受性，本发明使得叶片在其制造期间的取向的设计以及内部流体通道43的设计具有更大的灵活性。

在图8的示例中，干扰元件66的布置对于增加流体的湍流特别有效，但是应当注意的是，本发明可以设想“不对称的”分布，在这种分布中，只有第一连接点或第二连接点是杂乱的，而其他连接点是对齐的或按照需要形成可重复的图案。可以基于特定情况优先选择这种“非对称”布置，特别是以满足其他性能条件。

最后，在此已经针对干扰元件装配导向叶片31的内部通道43(需要冷却的液压流体在该内部通道中流通)的情况对根据本发明的干扰元件66的特定布置进行了说明。具体而言，根据本发明的干扰元件66的这种布置在通过粉末床增材制造技术将叶片制成为一体的一般领域中具有应用，该叶片包括内部流体流动通道，在该内部流体流动通道中，这些干扰元件使得湿润表面和对流现象最大化。举例来说，本发明可以设想布置在燃烧室8的出口处的涡轮叶片，这时，该涡轮叶片的内部通道满足以下功能：利用从燃烧室的上游抽取的新鲜空气流冷却下表面壁和上表面壁，该新鲜空气流沿着该内部通道向前行进，同时被由此限定的一组干扰元件66干扰。

Claims (11)

1.飞行器涡轮机叶片，所述飞行器涡轮机叶片包括沿着跨度轴线(EV)延伸并通过增材制造技术制成一体件的空气动力学部件(32)，所述空气动力学部件包括下表面壁(37)和上表面壁(38)，所述下表面壁和所述上表面壁分别包括下表面内部面(67)和上表面内部面(68)，所述下表面内部面和所述上表面内部面(67，68)彼此面对并共同界定出内部流体通道(43)，所述内部流体通道包括至少一个通路(44，46)，所述至少一个通路在所述内部流体通道中限定出总体流体传输方向(X1，X2)，该通路被多个流动干扰元件(66)穿过，所述多个流动干扰元件连接所述下表面壁和所述上表面壁(37，38)，所述多个流动干扰元件各自具有位于所述下表面内部面(67)上的第一连接点(66a)和位于所述上表面内部面(68)上的第二连接点(66b)，

其特征在于，所述干扰元件通过形成从一个干扰元件到另一个干扰元件的可变角度而相对于所述总体流体传输方向(X1，X2)延伸，并且所述干扰元件(66)彼此不规则地间隔开，使得所述第一连接点(66a)以杂乱方式布置在所述下表面内部面(67)上，和/或使得所述第二连接点(66b)以杂乱方式布置在所述上表面内部面(68)上。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述内部流体通道(43)包括第一通路和第二通路(44，46)，所述第一通路和所述第二通路各自限定基本平行于所述跨度轴线(EV)的流体传输方向(X1，X2)，所述第一通路和所述第二通路(44，46)被干扰元件(66)穿过，所述干扰元件的第一连接点和第二连接点(66a，66b)沿着所述流体传输方向(X1，X2)没有遵循特定的对齐。

3.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其特征在于，对于以杂乱方式布置的所述第一连接点(66a)和/或所述第二连接点当中的任一连接点(66a，66b)，该连接点被N个连接点围绕，所述N个连接点形成在内部界定一空间的闭合线，在所述空间中存在单个任一连接点，对于所述N个连接点中的至少三个连接点、优选地对于所述N个连接点中的每一个连接点，所述单个任一连接点与所述N个点中的每一个点之间的距离是不同的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其特征在于，

-从所述流体通道(43)的内部沿着局部基本正交于所述下表面内部面(67)并朝着所述下表面内部面定向的方向来看，所述下表面内部面的所有第一连接点(66a)均布置在平行于所述流体传输方向(X1，X2)延伸的主虚线(L1，L2，L3，L4，L5)与垂直于所述主虚线的副虚线(F1，F2，F3，F4，F5)之间的交叉点处，所有第一虚线都彼此不同，并且所有第二虚线都彼此不同，和/或

-从所述流体通道(43)的内部沿着局部基本正交于所述上表面内部面(68)并朝着所述上表面内部面定向的方向来看，所述上表面内部面的所有第二连接点(66b)均布置在平行于所述流体传输方向(X1，X2)延伸的主虚线与垂直于所述主虚线的副虚线之间的交叉点处，所有第一虚线都彼此不同，并且所有第二虚线都彼此不同。

5.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述干扰元件在最近点处成对地间隔开一段使得流体能够流动的距离，该距离优选地介于2mm至10mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，在每个干扰元件(66)与所述流体传输方向(X1，X2)之间形成的角度的值介于70°至110°之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述干扰元件(66)通过相对于与连续制造层相平行的平面形成大于预定角度A的角度而延伸，所述连续制造层形成所述叶片的空气动力学部件，在制造期间，在所述角度下方，应当支撑这些干扰元件，所述角度A优选地大于30°。

8.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述干扰元件(66)通过相对于与形成所述叶片的连续层相平行的平面形成小于70°的角度而延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述干扰元件是具有直径为约1mm的圆柱形横截面的杆。

10.飞行器发动机，所述飞行器发动机包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的叶片。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的叶片的增材制造方法，所述增材制造方法包括使形成所述叶片的材料层从所述叶片的前缘开始堆叠在板T上，在堆叠期间，所述跨度轴线(EV)与所述板T平行，并且所述上表面壁与所述板T形成随着堆叠层而减小的角度。

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