CN114645739A - 涡轮发动机的电支柱 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮发动机，包括发动机核心，围绕发动机核心的核心壳体，围绕核心壳体的至少一个整流罩，位于至少一个整流罩和核心壳体之间的电力转换器，设置在发动机核心内的发电机，至少一个电支柱，该电支柱具有限定内部的外壁并且在发动机核心和核心壳体之间径向延伸；以及至少一个电导管，该至少一个电导管位于内部内并将发电机电联接到电力转换器。

Description

涡轮发动机的电支柱
技术领域
本公开涉及一种电导管，并且更具体地涉及一种涡轮发动机的支柱中的电导管。
背景技术
电气系统，例如飞行器电气系统，通常包括电源转换器、发电机、机载电网和各种负载。例如，逆变器通常用于将直流(DC)电力转换为交流(AC)电力，以用于连接到电气系统的交流负载。相反，也经常使用AC到DC的转换。增加的电力供应决定了更高的工作电压和更大的电流密度。传输高密度电力需要交流和直流机载电网组件能够承受更高的电气、机械和热应力，同时以最小的重量保持较低的总损耗。
发明内容
本公开的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过本文公开的实践获悉。
一方面，本公开涉及一种用于涡轮发动机的翼型件，翼型件包括：外壁，该外壁具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘，外壁限定内部，其中外壁在压力侧和吸力侧之间延伸以限定横向方向，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向；以及至少一个电导管，至少一个电导管在内部内沿翼展方向延伸并且限定具有中空内部的冷却导管。
在另一方面，本公开涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括：发动机核心；核心壳体，该核心壳体围绕发动机核心；至少一个整流罩，该至少一个整流罩围绕核心壳体；电力转换器，该电力转换器位于至少一个整流罩与核心壳体之间；发电机，该发电机设置在发动机核心内；至少一个电支柱，该至少一个电支柱具有限定内部的外壁并在发动机核心和核心壳体之间径向延伸；和至少一个电导管，该至少一个电导管位于内部内并且将发电机电联接到电力转换器。
在又一方面，本公开涉及一种形成用于涡轮发动机的翼型件的方法，该方法包括：形成外壁，该外壁具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘，外壁限定内部，其中外壁在压力侧和吸力侧之间延伸以限定横向方向，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向；以及使至少一个电导管在内部内沿着翼展方向延伸并且限定具有中空内部的冷却导管；其中，至少一个电导管的横截面区域具有沿弦向方向定向的宽度和沿横向方向定向的高度，该宽度和高度共同限定横截面区域的纵横比；并且其中在压力侧和吸力侧之间沿横向方向测量的最大尺寸限定了最大厚度。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的方面，并且与描述一起用于解释本公开的原理。
附图说明
在本说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
在附图中：
图1是具有容纳发电机的尾锥体区段的涡轮发动机的示意图和沿涡轮发动机旋转轴线的局部剖视图，示出了电力转换器。
图2是图1的涡轮发动机的后视图，示出了涡轮后框架，特别是包括根据本公开的方面的电支柱的多个支柱。
图3是根据本公开的方面的作为具有内部的翼型件的电支柱的立体图，其中至少一个电导管位于内部内。
图4是沿着图3的线IV-IV截取的截面图，示出了作为限定导管组的三个电导管的至少一个电导管的横截面区域的放大图。
图5是沿着图3的线V-V截取的截面图，示出了根据本文公开的一方面的来自图4的导管组。
图6是沿着图3的线V-V截取的替代截面图，示出了根据本文公开的另一方面的来自图4的导管组。
图7是根据本公开的方面的在发电机和电力转换器之间延伸的导管组的立体图。
图8是沿着图7的线VIII-VIII截取的截面图，示出了作为与图4的截面图不同的位置处的三个电导管的至少一个电导管的横截面区域。
具体实施方式
本文公开的方面涉及一种支柱内的电导管，在本文中称为电支柱，在涡轮发动机的发动机核心和涡轮发动机的壳体之间延伸。为了说明的目的，将关于用于燃气涡轮发动机的涡轮后框架来描述本公开。更具体地，本公开将集中于定制电导管内的三相或三相母线的任何倍增以在各种冷却条件下最小化损耗并使损耗耗散最大化，同时适应非常有限的可用空间。然而，将理解的是，此处描述的本公开的方面不限于此并且可以在发动机内具有普遍适用性，包括压缩机，以及在非飞行器应用中，例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。
为了说明的目的，将关于用于飞行器的涡轮发动机来描述本公开。本公开可适用于各种运载工具或发动机，并可用于在工业、商业和住宅应用中提供益处。本公开可涉及的其他运载工具或发动机的进一步非限制性示例可包括船舶、直升机、汽车或其他水上、空中、太空或陆地运载工具。本公开的工业、商业或住宅应用可包括但不限于海洋发电厂、风力涡轮或小型发电厂。
如本文所用，术语“上游”是指与流体流动方向相反的方向，而术语“下游”是指与流体流动方向相同的方向。术语“前”或“前面”是指在某物前面，“后”或“后面”是指在某物后面。例如，当用于流体流动时，前/前面可表示上游，后/后面可表示下游。
此外，如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指远离公共中心的方向。例如，在涡轮发动机的整体上下文中，径向是指沿着在发动机的中心纵向轴线和发动机外圆周之间延伸的射线的方向。此外，如本文所用，术语元件“组”或一“组”元件可以是任何数量的元件，包括仅一个。
此外，如本文所用，“电连接”、“电联接”或“信号通信”的元件可包括向此类连接或联接的元件发送、接收或通信的电传输或信号。此外，此类电连接或联接可包括有线或无线连接，或其组合。
此外，如本文所用，虽然传感器可被描述为“感测”或“测量”相应值，但感测或测量可包括确定指示或与相应值相关的值，而不是直接感测或测量该值本身。感测值或测量值可以进一步提供给另外的部件。例如，可以将值提供给如上定义的控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理以确定代表值或代表所述值的电特性。
所有方向参考(例如，径向、轴向、近端、远端、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、以上、以下、垂直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向前、向后等)仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不应被解释为对示例的限制，特别是对于在此描述的本公开的方面的位置、取向或使用。除非另有说明，连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应被广义地解释并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对运动。因此，连接引用不一定推断两个元件是直接连接的并且彼此具有固定关系。示例性附图仅用于说明的目的，并且所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对尺寸可以变化。
图1是用于飞行器的涡轮发动机10的示意性局部截面图，其中图1的上部示出了涡轮发动机10的横截面，而下部示出了静态支撑结构和附件齿轮箱的示意图。
涡轮发动机10具有从前部14延伸到后部16的中心线或涡轮发动机旋转轴线12。涡轮发动机10可以以下游串流关系包括风扇18、压缩机区段22、燃烧区段28、涡轮区段32、排气区段38和尾椎区段84，风扇18包括风扇组件20，压缩机区段22包括增压器或低压(LP)压缩机24和高压(HP)压缩机26，燃烧区段28包括燃烧器30，涡轮区段32包括HP涡轮34和LP涡轮36。应当理解，虽然图示为具有多个部分，但本文所述的涡轮发动机10不必具有所描述的所有部分，例如没有风扇组件20的涡轮发动机10。
风扇区段18包括围绕风扇组件20的风扇壳体40。风扇组件20包括围绕涡轮发动机旋转轴线12径向设置的多个风扇叶片42。HP压缩机26、燃烧器30和HP涡轮34形成发动机核心44，其产生燃烧气体。发动机核心44被核心壳体46包围，核心壳体46可与风扇壳体40联接。发动机核心44可包括尾锥区段84。
围绕涡轮发动机10的涡轮发动机旋转轴线12同轴设置的HP轴或HP线轴48将HP涡轮34驱动地连接到HP压缩机26。LP轴或LP线轴50绕涡轮发动机10的涡轮发动机旋转轴线12同轴设置在较大直径环形HP转子48内，将LP涡轮36驱动地连接到LP压缩机24和风扇组件20。
LP压缩机24和HP压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于相应的一组静态压缩机轮叶60、62旋转，其也可称为喷嘴，以压缩或加压通过级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可以设置在一个环中并且可以相对于涡轮发动机旋转轴线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态压缩机轮叶60、62位于旋转压缩机叶片56、58的上游并与之相邻。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量仅被选择用于说明目的，其他数量也是可能的。
用于压缩机级的压缩机叶片56、58可以安装到盘61上，该盘安装到HP线轴48和LP线轴50中的相应一个上，每一级都有自己的盘61。用于压缩机级的轮叶60、62可以以圆周布置安装到核心壳体46。
HP涡轮机34和LP涡轮机36分别包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于相应的一组静态涡轮轮叶72、74旋转，其也可称为喷嘴，从通过该级的流体流中提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可以设置在一个环中并且可以相对于涡轮发动机旋转轴线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而相应的静态涡轮轮叶72、74位于旋转叶片68、70的上游并与之相邻。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量仅被选择用于说明目的，并且其他数量也是可能的。
涡轮级的叶片68、70可以安装到盘71上，该盘71安装到HP线轴48和LP线轴50中的相应一个上，每一级具有专用的盘71。用于压缩机级的轮叶72、74可以以圆周布置安装到核心壳体46。
HP线轴48和LP线轴50可绕发动机中心线旋转并连接到多个可旋转元件，这些元件可共同限定转子51。
涡轮发动机10的可旋转部分(其可包括HP线轴48和LP线轴50之一或两者)单独或统称为转子51。与转子部分互补的涡轮发动机10的静止部分，其可包括位于压缩机区段22和涡轮区段32之间的静态轮叶60、62、72、74，也单独或统称为定子53。因此，转子51可以指发动机10中的单个可旋转元件或所有可旋转元件的组合，定子53可以指整个发动机10中的单个不可旋转元件或所有非旋转元件的组合。此外或替代地，涡轮发动机10可包括多个转子，例如各自沿相反方向旋转的第一转子和第二转子。在一个示例中，压缩机区段22可包括单个转子，而涡轮区段32可包括多个反向旋转的转子。在另一个示例中，压缩机区段22和涡轮区段32可各自包括单个转子和单个定子。
内整流罩76与发动机核心44径向间隔开并且可以包围发动机核心44的至少一部分。机舱或外整流罩78与内整流罩76径向间隔开并且可以包围内整流罩76的至少一部分。外整流罩78具有径向外表面80和径向内表面82，其中径向内表面82面向内整流罩76。外整流罩78可支撑或限定风扇壳体40。
位于发动机后部的尾锥区段84可限定分别在内整流罩76和外整流罩78内同心的定子53的至少一部分。尾锥区段84可包括尾锥87，尾锥87轴向延伸超过内整流罩76并限定用于发电机88(在本文中称为发电机88)的外壳86。发电机88可由LP涡轮36驱动。
静态支撑系统90可以在尾锥区段84处的平台92和核心壳体46之间径向延伸。静态支撑系统90可以包括至少一个支柱，作为非限制性示例，电支柱94，至少一个电导管96位于其中。虽然图示为在平台92和核心壳体46之间延伸，应当理解，至少一个支柱可以是在涡轮发动机10的同心部分之间延伸的任何支柱，并且不限于在尾锥区段和核心壳体46之间。
电力转换器98可位于风扇壳体40上靠近涡轮发动机10的前部14部分。虽然图示在风扇壳体40上，但预期电力转换器98位于靠近涡轮发动机10的前部14部分的任何位置。
在操作中，气流100流过风扇区段18朝向内整流罩76。内整流罩76将气流100分成分叉的气流路径，包括通过发动机核心44的第一部分或第一气流102和通过旁通气流路径106的第二部分或第二气流104。因此，风扇区段18可以流体地联接到发动机核心44和旁通气流路径106。
第一气流102被引导到LP压缩机24中，LP压缩机24然后将加压气流供应到HP压缩机26，HP压缩机26进一步对空气加压。来自HP压缩机26的第一气流102在燃烧器30中与燃料混合并被点燃，从而产生燃烧气体。驱动HP压缩机26的HP涡轮34从这些气体中提取一些功。燃烧气体被排放到LP涡轮36中，LP涡轮36提取额外的功以驱动LP压缩机24，并且废气最终通过排气区段38从涡轮发动机10排出。LP涡轮36的驱动驱动LP线轴50以旋转风扇组件20和LP压缩机24。第一气流102通过静态支撑系统90并且更具体地通过电支柱94。
第一气流102的一部分可以作为排放空气108从压缩机区段22中抽出。排放空气108可以从第一气流102中抽取并提供给需要冷却的发动机部件。进入燃烧器30的第一气流102的温度显著增加。因此，由排放气体108提供的冷却对于在升高的温度环境中操作这样的发动机部件是必要的。
第二气流104穿过由内整流罩76和外整流罩78限定的旁通气流路径106。第二气流104绕过LP压缩机24和发动机核心44并且在排气区段38处离开涡轮发动机10。旁通气流路径106可包括静态叶片排，更具体地，包括多个翼型件导向轮叶112的出口导向轮叶组件110。更具体地，邻近风扇区段18使用径向延伸的翼型件导向轮叶112的周向排，以对第二气流104施加一些方向控制。
由风扇组件20供应的一些空气可绕过发动机核心44并用于冷却涡轮发动机10的部分，尤其是热部分，和/或用于冷却或驱动飞行器的其他方面。在涡轮发动机的情况下，发动机的热部分通常在燃烧器30的下游，尤其是涡轮区段32，而HP涡轮34是最热的部分，因为它直接位于燃烧区段28的下游。其他冷却流体源可以是但不限于从LP压缩机24或HP压缩机26排出的流体。
图2示出了沿图1的II-II线从涡轮发动机10的排气区段38向前部14看的视图。涡轮后框架120被图示为具有内带122和外带124，外带124与内带122径向间隔开并围绕内带122。内带122可限定平台92，电支柱94从其延伸。外带124可与核心壳体46联接或与核心壳体46成一体。可以更清楚地看出，静态支撑系统90可以包括在内带122和外带124之间延伸的多个电支柱94和至少一个附加机械支柱114。虽然图示为十二个支柱94、114，但应当理解，可以考虑更多或更少的支柱。电支柱94可以承载信号电缆或承载电力。
承载电力的电支柱94中的至少一个在转换器连接器126和发电机插座128之间延伸。转换器连接器126可朝向涡轮发动机10的前部14轴向延伸(进入纸面中)。转换器连接器126可以被配置为容纳在发电机88和以虚线示出的电力转换器98之间延伸的至少一个电导管96。发电机插座128可以被配置为接收至少一根电导管96并且实现发电机88和至少一根电导管96之间的电连接。
图3是电支柱94的立体图。电支柱94可以限定翼型件130，翼型件130在根部132和尖端134之间径向延伸以限定翼展方向136。翼型件130可以从内带122延伸并且在根部132处安装到平台92。虽然为清楚起见，外带124已被移除，但应理解，翼型件130可在尖端134处安装到外带124。翼型件130可以具有凹形压力侧140和凸形吸力侧142，它们结合在一起以限定在前缘144和后缘146之间轴向延伸的翼型件形状，以限定弦向方向138。电支柱94可以进一步在压力侧140和吸力侧142之间延伸以限定横向方向148。横向方向148上的最大尺寸可以定义为用于电支柱94的翼型件130的最大厚度186。
电支柱94可具有由外壁152界定并由压力侧140和吸力侧142限定的内部150。至少一个冷却通道154可以形成在内部150内。至少一个冷却通道154可以在内部150内径向延伸。应当理解，内部150可以包括多个冷却通道。内壁156可以限定至少一个冷却通道154并且可以将至少一个冷却通道154与内部150的剩余部分158分开。在本文讨论的本公开的一个非限制性方面，熔模铸造可用于通过开发熔模铸造模芯来制造至少一个冷却通道154。在另一方面，可利用直接金属制造技术来制造叶片和冷却回路。至少一个电导管96可以在至少一个冷却通道154内径向延伸。
图4是沿图3的线IV-IV截取的至少一个电导管96的截面图。尽管设想了任意数量的电导管96，但示出了三个电导管96a、96b、96c。应当理解，根据至少一个电导管96描述的属性适用于所有图示的电导管96a、96b、96c。此外，这些属性将适用于多个布置中的至少一个电导管96中的任何一个，作为非限制性示例，还可考虑三个导管96a、96b、96c的倍增，即6个导管、9个导管等。
可以更清楚地看出，至少一个电导管96可以具有多层160、162。至少一个导体166可以限定第一层160。冷却导管164可以由至少一个导体166(作为非限制性示例，电气母线)形成，并且由任何合适的材料制成，包括作为非限制性示例的铜或铝。进一步设想至少一个导体166是多根电线或AC电缆，容纳在电导管96中。第一层160可具有介于1mm和2mm之间的任何厚度(T1)，并且更具体地介于1.4mm和1.6mm之间的任何厚度(T1)。厚度(T1)可以是1.5mm。冷却导管164可以形成为限定中空内部170的圆角矩形形状168。虽然图示为圆角矩形形状168，但应当理解，冷却导管164可以形成为任何合适的形状以限定中空内部170。中空内部170可以沿着翼展方向136延伸以限定冷却流动路径172。冷却导管164可以使任何合适的冷却流体(作为非限制性示例，排放空气或液体冷却剂)能够沿着冷却流动路径172流动。预期冷却流动路径172利用与至少一个冷却通道154相同的冷却。利用具有预先存在的气流的现有路径来获得用于沿着冷却流动路径172流动的冷却流体，使冷却流体的任何附加引导最小化或消除。
绝缘导管174可以限定第二层162。绝缘导管176可以由至少一个绝缘体176(作为非限制性示例，电绝缘)形成，例如围绕第一层160缠绕的云母带。第二层162可以具有介于1mm和2mm之间的任何厚度(T2)，并且更具体地介于1.4mm和1.6mm之间的任何厚度(T2)。厚度(T2)可以是1.5mm。绝缘导管174还可以形成为圆角矩形形状168并且在翼展方向上延伸以限定至少一个电导管96的外部178。
绝缘导管174的外部178可限定具有宽度(W)和高度(H)的横截面区域190，宽度(W)和高度(H)共同限定横截面区域190的纵横比。至少一个电导管96的宽度(W)可大体沿弦向方向138延伸并且至少一个电导管96的高度(H)可大体沿横向方向148延伸。宽度(W)可以限定在15mm和17mm之间的最大尺寸188，更具体地等于16mm+/-0.5mm。高度(H)可以限定9mm到11mm之间的最小尺寸181，更具体地等于10mm+/-0.5mm。因此，横截面区域190的纵横比可以是4:1。电导管96a、96b、96c可以彼此间隔开一距离(D)，该距离(D)从排序的电导管96的外部178测量，在0.5mm至5.0mm之间。使电导管间隔开是可以调整的，以最小化接近损失。接近损耗是总电流损耗的分量，与形成电导管96a、96b、96c中的每一个的至少一个导体166之间的距离有关。
进一步设想外部178包裹在电磁屏蔽层179中。电磁屏蔽层179可以由任何合适的材料制成，作为非限制性示例，半导电带或半导电漆，其中该材料使电磁干扰/发射最小化。电磁屏蔽层179可以具有0.1mm到0.3mm的厚度，其最小地影响本文已经描述的尺寸。
电导管96a、96b、96一起可以限定导管组180，其长度(L)在45mm和80mm之间并且更具体地等于55mm+/-5mm。应当理解，导管组180可以具有与每个单独的电导管96a、96b、96c相同的高度(H)。
图5是沿图3的线V-V截取的示意性横截面。第一导管组180a示意性地示出在电支柱94的内壁156a内。在高度(H)限定最小尺寸181a的情况下定向导管组180a，在导管组180a和内壁156a之间留下空间裕度182a。该裕度182a由气流体积所需的横截面区域190确定。位于限定翼型件130a的内壁156a和外壁152a之间的内部150a的剩余部分158a限定界限184a。界限184a优选地在0.5mm到1.5mm之间。裕度182a、界限184a和导管组180a的高度(H)一起确定翼型件130a的最大厚度186a。导管组180a的这种取向可以最小化最大厚度186a。
图6是沿图3的线V-V截取的示意性横截面的变型。第二导管组180b被示意性地示出在电支柱94的内壁156b内。在这个取向上，宽度(W)可以限定最小尺寸181b，高度(H)可以限定最大尺寸188b。因此，在该取向上，横截面区域190的纵横比可以是1:4。在高度(H)限定最大尺寸188b的情况下定向导管组180b，在导管组180b和内壁156b之间留下空间裕度182b。虽然图示为小于裕度182a，但裕度182b由提供所需气流所需的总面积确定，因此可以等于、大于或小于裕度182a。位于限定翼型件130b的内壁156b和外壁152b之间的内部150b的剩余部分158b限定了界限184b。界限184a优选地在0.5mm和1.5mm之间。导管组180b的这种取向可以使相同轮廓的电导管96的刚度最大化，进而使由于操作期间发动机振动引起的导体166的低周期疲劳最小化。
设想如本文所述的导管组180、180a、180b的取向可在限定4:1的纵横比的横截面区域与限定1:4的纵横比的横截面区域之间以及两者之间的任何位置之间变化。更具体地，如本文所述的宽度(W)通常可沿弦向方向或沿弦向方向和横向方向两者延伸，例如与本文所述的任一取向成45度。同样，如本文所述的高度(H)通常可沿横向方向或沿弦向方向和横向方向两者延伸，例如与本文所述的任一取向成45度。以此方式，横截面区域190的纵横比可被调整以最小化翼型件130的最大厚度186并使至少一个电导管96的刚度最大化。
转向图7，为清楚起见，示出了导管组180的立体图，其中电支柱94以虚线示出。可以更清楚地看到，导管组180从发电机88沿翼展方向136径向向外朝向尖端134附近的转弯192延伸。电导管96a、96b、96c中的每一个在转弯192处弯曲并且在弦向方向138上轴向地延伸出电支柱94并且朝向电力转换器98延伸。每个电导管96a、96b、96c的横截面区域190可在靠近根部132和转弯192处改变。更具体地，发电机88和电力转换器98附近的更多空间能够使电导管96a、96b、96c之间的间距194更大。导管组180b的取向通过改变横截面区域190和所述的竖直/水平取向来使刚度最大化，以更好地承受任何外部引起的振动。附加导管198可限定中性线199。
图8是沿图7的线VIII-VIII截取的横截面。电导管可以限定圆形横截面区域196，这是导管的更典型形状，其中离开以虚线示出的电支柱94。横截面区域190的这种变化能够实现与电气部件的典型连接，特别是本文所述的发电机88和电力转换器98，同时最小化翼型件130的最大厚度186并最大化至少一个电导管96的刚度，如前所述。
本公开的方面的益处包括通过使冷却流体流过冷却导管来有效冷却本文所述的导体。连同压缩的薄带式电磁屏蔽层，空心导体改善了热传递。在高频下，电流可以流过导体的外部，而使导体的内部未使用，这称为趋肤效应。从内部去除材料可以减轻重量，而不会对导体的载流能力产生负面影响。横截面尺寸的灵活性，更重要的是160壁厚的尺寸，可最大限度地减少对支柱厚度的任何负面影响，并最大限度地减少160电导体中与趋肤效应相关的损耗。
电支柱可以具有最小的厚度以更加流线型或符合空气动力学。此外，如本文所述的电支柱在结构上可以更合理。与如本文所述的电导管的横截面区域的尺寸相关联的益处的调整能够实现空气动力学和结构稳固性的平衡。根据操作期间电支柱的位置和使用情况，调整可以实现多维变化。
此外，如本文所述，通过靠近电支柱的改进的气流可导致增加的燃料效率。更具体地，通过将电气母线集成在如本文所述的电支柱内，可以实现0.01％和高达0.02％的特定燃料燃烧增益。由于整个发动机内有电力支持，因此可以节省1％到2％的燃料。在此描述的电导管提高了整体电气系统效率。
虽然交流电缆被设想为由本文所述的电导管承载，但是导体，更具体地，集成在电支柱内的电母线具有优于交流电缆的一些优点。圆角矩形使横截面具有灵活性，从而最大限度地减少对电支柱厚度的负面影响。如前所述，由于使用空心导体和带式绝缘体，电气母线可以改善热传递。此外，电气母线可以通过薄壁铝导体减少交流损耗，避免使用更复杂的多股线或电缆的需要，例如非限制性的利兹线。
可以利用增材制造技术或其他先进的铸造制造技术例如熔模铸造和3-D打印以及激光钻孔和EDM钻孔来制造如本文所述的电支柱。可用技术提供成本优势以及所描述的其他优势。应当理解，还可以设想形成本文所述的冷却回路和冷却孔的其他方法，并且所公开的方法仅用于示例性目的。
应当理解，所公开的设计的应用不限于具有风扇和增压器区段的涡轮发动机，而是也适用于涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机。
该书面描述使用示例来描述本文所描述的公开的方面，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本公开的方面的可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他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质区别的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。
本公开的进一步方面由以下条款的主题提供：
一种用于涡轮发动机的翼型件，包括：外壁，外壁具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘，外壁限定内部，其中外壁在压力侧和吸力侧之间延伸以限定横向方向，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向；和至少一个电导管，至少一个电导管在内部内沿翼展方向延伸并且限定具有中空内部的冷却导管。
根据任一前述条款的翼型件，其中冷却导管由至少一个导体形成。
根据任一前述条款的翼型件，其中至少一个电导管包括多个层，至少一个导体限定第一层，绝缘体限定第二层，第二层围绕第一层并限定至少一个电导管的外部。
根据任一前述条款的翼型件，包括围绕外部的电磁屏蔽层。
根据任一前述条款的翼型件，其中至少一个导体是电气母线。
根据任一前述条款的翼型件，其中至少一个电导管的横截面区域具有沿弦向方向定向的宽度和沿横向方向定向的高度，宽度和高度一起限定横截面区域的纵横比。
根据任一前述条款的翼型件，其中纵横比的值等于或落在1:4和4:1之间。
根据任一前述条款的翼型件，其中宽度大于高度。
根据任一前述条款的翼型件，其中在压力侧和吸力侧之间沿横向方向测量的最大尺寸限定了翼型件的最大厚度，并且至少一个电导管被定向在内部内，以通过最小化高度来最小化翼型件的最大厚度。
根据任一前述条款的翼型件，其中宽度小于高度。
根据任一前述条款的翼型件，其中至少一个电导管被定向在内部内，以通过最大化高度来最大化电导管的刚度。
根据任一前述条款的翼型件，其中至少一个电导管是限定适于承载三相电力的导管组的多个电导管。
根据任一前述条款的翼型件，其中导管组还包括中性线。
根据任一前述条款的翼型件，进一步包括内壁，内壁限定翼型件内的冷却通道并嵌套在外壁内，并且其中至少一个电导管位于冷却通道内。
一种涡轮发动机，包括：发动机核心；核心壳体，核心壳体围绕发动机核心；至少一个整流罩，至少一个整流罩围绕核心壳体；电力转换器，电力转换器位于至少一个整流罩与核心壳体之间；发电机，发电机设置在发动机核心内；至少一个电支柱，至少一个电支柱具有限定内部的外壁并在发动机核心和核心壳体之间径向延伸；和至少一个电导管，至少一个电导管位于内部内并且将发电机电联接到电力转换器。
根据任一前述条款的涡轮发动机，其中发电机位于发动机的后部附近，且电力转换器位于发动机的前部附近。
根据任一前述条款的涡轮发动机，其中外壁限定翼型件形状，在压力侧和吸力侧之间延伸以限定横向方向，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向，并且其中至少一个电导管的横截面区域具有沿弦向方向定向的宽度和沿横向方向定向的高度，宽度和高度一起限定横截面区域的纵横比。
根据任一前述条款的涡轮发动机，其中在压力侧和吸力侧之间沿横向方向测量的最大尺寸限定了翼型件的最大厚度，并且至少一个电导管被定向在内部内，以通过最小化高度来最小化翼型件的最大厚度。
根据任一前述条款的涡轮发动机，其中至少一个电导管包括电气母线。
根据任一前述条款的涡轮发动机，其中至少一个电导管是限定适于承载三相电力的导管组的多个电导管。
一种形成用于涡轮发动机的翼型件的方法，包括：形成外壁，外壁具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘，外壁限定内部，其中外壁在压力侧和吸力侧之间延伸以限定横向方向，在前缘和后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向；并且使至少一个电导管在内部内沿翼展方向延伸并且限定具有中空内部的冷却导管；其中，至少一个电导管的横截面区域具有沿弦向方向定向的宽度和沿横向方向定向的高度，宽度和高度共同限定横截面区域的纵横比；并且其中在压力侧和吸力侧之间沿横向方向测量的最大尺寸限定了最大厚度。
根据任一前述条款的方法，进一步包括将至少一个电导管定向在内部内，以通过最小化高度来最小化翼型件的最大厚度。
根据任一前述条款的方法，进一步包括将至少一个电导管定向在内部内，以通过最大化高度来最大化电导管的刚度。
一种引导电流通过位于涡轮发动机中的翼型件的方法，该方法包括：使电流流过至少一个导管，该至少一个导管具有外绝缘层并位于翼型件的内部；通过由绝缘层围绕的导电层承载电流；以及使冷却气流通过由导电层限定并位于至少一个导管的中心的气流导管。
根据任一前述条款的方法，进一步包括利用围绕绝缘层的屏蔽层最小化电磁干扰。
根据任一前述条款的方法，进一步包括将来自位于涡轮发动机的尾锥区段中的电机的电流引导至位于涡轮发动机的前区段中的电力转换器。

Claims (10)

1.一种用于涡轮发动机的翼型件，其特征在于，所述翼型件包括：
外壁，所述外壁具有压力侧、吸力侧、前缘和后缘，所述外壁限定内部，其中所述外壁在所述压力侧和所述吸力侧之间延伸以限定横向方向，在所述前缘和所述后缘之间延伸以限定弦向方向，并且在根部和尖端之间延伸以限定翼展方向；和
至少一个电导管，所述至少一个电导管在所述内部内沿所述翼展方向延伸并且限定具有中空内部的冷却导管。
2.根据权利要求1所述的翼型件，其特征在于，其中所述冷却导管由至少一个导体形成。
3.根据权利要求2所述的翼型件，其特征在于，其中所述至少一个导体是电气母线。
4.根据权利要求3所述的翼型件，其特征在于，其中所述至少一个电导管包括多个层，所述至少一个导体限定第一层，绝缘体限定第二层，所述第二层围绕所述第一层并限定所述至少一个电导管的外部。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的翼型件，其特征在于，包括围绕所述外部的电磁屏蔽层。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的翼型件，其特征在于，其中所述至少一个电导管的横截面区域具有沿所述弦向方向定向的宽度和沿所述横向方向定向的高度，所述宽度和所述高度一起限定所述横截面区域的纵横比。
7.根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，其中所述纵横比的值等于或落在1:4和4:1之间。
8.根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，其中所述宽度大于所述高度。
9.根据权利要求6所述的翼型件，其特征在于，其中所述宽度小于所述高度。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的翼型件，其特征在于，其中所述至少一个电导管是限定适于承载三相电力的导管组的多个电导管。
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