CN115704342A - 用于旋转发动机的多级入口颗粒分离器 - Google Patents

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CN115704342A CN202210927258.0A CN202210927258A CN115704342A CN 115704342 A CN115704342 A CN 115704342A CN 202210927258 A CN202210927258 A CN 202210927258A CN 115704342 A CN115704342 A CN 115704342A
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考特尼·安·伦宁格
詹姆斯·R·诺埃尔
布莱恩·德文多夫
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Abstract

一种用于具有发动机入口的涡轮发动机的颗粒分离器系统。颗粒分离器系统包括入口颗粒分离器，入口颗粒分离器位于发动机入口内，并且被构造为从进入气流中去除颗粒。颗粒分离器系统还包括屏障过滤器，屏障过滤器位于涡轮发动机的围壳内、在入口颗粒分离器的下游，屏障过滤器被构造为拦截未被入口颗粒分离器清除的颗粒。

Description

用于旋转发动机的多级入口颗粒分离器
技术领域
本公开大体涉及颗粒分离器，并且具体地，涉及用于旋转发动机的多级入口颗粒分离器、混合入口颗粒分离器和屏障过滤器，以及从气流中分离颗粒的方法。
背景技术
发动机，特别是燃气或燃烧涡轮发动机，是从通过发动机到多个涡轮叶片上的燃烧气体流中提取能量的旋转发动机。涡轮发动机已用于陆地和航海运动以及发电。涡轮发动机通常用于航空应用，例如用于飞行器，包括直升机和飞机。在飞行器中，涡轮发动机用于推进飞行器。在地面应用中，涡轮发动机通常用于发电。此外，脏流体(例如含有颗粒物质的流体)流的流体系统可以包括下游发动机，例如在罐或发电厂中。
用于飞行器的涡轮发动机被设计成在高温下操作以使发动机效率最大化，因此可能需要冷却某些发动机部件，例如高压涡轮和低压涡轮。通常，通过将来自高压压缩机和/或低压压缩机的较冷空气引导或导向到需要冷却的发动机部件来实现冷却。虽然涡轮空气处于相对高的温度，但该涡轮空气相对于压缩机空气更冷，并且可用于冷却涡轮发动机。冷却空气可以供应到各种涡轮发动机部件，包括涡轮发动机叶片和涡轮发动机护罩的内部。
发动机进气中的颗粒(例如污垢、灰尘、沙子、火山灰和其他环境污染物)会导致严重的压缩机腐蚀。随着颗粒移动通过涡轮发动机，颗粒可以在燃烧气体中熔化并随后在涡轮流动路径表面上重新固化。由于冷却通道的沉积和堵塞，涡轮冷却空气中夹带的颗粒会导致冷却损失。所有这些影响都会减少飞行器环境的操作时间或“飞行时间(time-on-wing)”(TOW)。这个问题在全球某些操作环境中(例如在涡轮发动机暴露于大量空气颗粒的沙漠中)更加严重。
附图说明
从以下更具体地对各种示例性实施例的描述中，前述和其他特征以及优点将变得明显，如附图中所示，其中相似的附图标记通常表示相同、功能类似和/或结构类似的元件。
图1是根据本公开的实施例的用于飞行器的涡轮发动机的示意图。
图2是根据本公开的实施例的涡轮发动机的入口区段和导管区段的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器的位置和第二级入口颗粒分离器的位置。
图3是根据本公开的实施例的入口区段和导管区段的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器的位置和第二级入口颗粒分离器的位置。
图4是根据本公开的另一个实施例的入口区段和导管区段的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器的位置和第二级入口颗粒分离器的位置。
具体实施方式
通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的附加特征、优点和实施例被阐述或显而易见。此外，应当理解，本公开的上述概述和以下详细描述都是示例性的，并且旨在提供进一步的解释而不限制所要求保护的本公开的范围。
下面详细讨论本公开的各种实施例。尽管讨论了特定实施例，但这仅是为了说明的目的。相关领域的技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和构造。
提供多级入口颗粒分离器(IPS)用于污染物颗粒的有效分离。多级IPS包括轴向入口颗粒分离器(IPS)和径向入口颗粒分离器。多级IPS提供了紧凑的解决方案，以最大化分离效率，同时减少多级IPS占据的空间。多级入口颗粒分离器(IPS)的组合和放置提供了清除流动流的能力，其最大化从涡轮发动机入口去除的颗粒物质数量，以保护下游涡轮发动机部件，从而提高产品寿命并减少维护。多级IPS使用策略性放置的基于惯性的颗粒分离器的组合来从涡轮发动机上游的流中去除颗粒物质。多级IPS使用不同样式的惯性颗粒分离器的组合，并且与传统系统相比，系统的独特放置和/或集成提供了高的分离效率、减小的空间和减轻的重量。
本公开的其他方面进一步提供了用于涡轮发动机入口保护系统的混合方法。混合方法将多级IPS与另一个分离装置(例如屏障过滤器)联接，以最大化分离效率，同时在需要时仍提供绕过过滤器的选项。在实施例中，屏障过滤器可以放置在入口颗粒分离器下游的任何期望的围壳或结构中。例如，屏障过滤器可以位于飞行器入口、发动机入口或机舱内部，并且可以放置在IPS的下游。通过过滤器的这种放置，IPS可以为过滤器提供部分清洁的空气，从而减少过滤器上的负载。益处是高水平的沙子分离、柱塞回收(ram recovery)、减轻重量，以及即使在过滤器被绕过时也提供入口保护以免受颗粒物质(例如沙子)的影响的能力。在替代实施例中，混合方法可以包括安装在另一个IPS(飞行器安装的IPS或发动机安装的IPS，例如GE CT7发动机)上游的IPS(单级IPS或多级IPS)，以在无需维护的情况下实现近乎屏障过滤器效率。
这种混合布置还可以允许绕过过滤器，同时仍然保留屏障过滤器解决方案目前无法提供的一些发动机保护。与现有的惯性分离系统相比，这种混合布置是颗粒分离的阶梯式变化。此外，当旋翼飞行器不在富含颗粒物质的环境中(例如沙地环境中)飞行时，这种布置将提供显著的任务适应性。因此，这最大化发动机输出，为最终用户提供了最大的灵活性。
在沙尘环境中操作的旋翼飞行器经历降低的发动机TOW，以及在一些极端情况下经历可能导致故障甚至事故的发动机熄火。细颗粒物质(例如沙粒或灰尘)的摄入可能对发动机热区段造成严重损坏，这可能直接导致发动机功率损失并可能导致发动机熄火，这两者都会导致降低的TOW。大沙粒的摄入也可能对压缩机造成严重损坏，特别是前几个转子级，这会导致功率损失和潜在的可操作性降低。这会导致发动机熄火并导致降低的TOW。
本公开的实施例将典型入口颗粒分离器的性能扩展到仅入口屏障过滤器解决方案的性能之外，同时仍然允许入口颗粒分离器解决方案的所有益处。益处是高水平的分离效率、柱塞回收、减轻重量，以及即使在过滤器被绕过时也提供入口保护(沙子、异物损坏(FOD)等)的能力。本公开的实施例还允许任务适应性，这对于远程任务尤其重要。高水平的分离效率、柱塞回收、减轻重量，以及即使在过滤器被绕过时也提供入口保护(沙子、FOD等)的能力。这种构造还可以允许任务适应性，这对于远程任务尤其是期望的。
现在将详细参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标号来指代附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标号已用于指代本公开的相似或类似部分。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用以区分一个部件与另一个部件，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。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。
本公开的所描述的实施例涉及与颗粒去除相关的系统、方法和其他装置，特别是在涡轮轴涡轮发动机中，并且更具体地，涉及从涡轮发动机的发动机进气气流中去除颗粒。为了说明的目的，将关于飞行器涡轮发动机来描述实施例。然而，应当理解，本公开不受此限制并且可以在非飞行器应用(例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用)中具有普遍适用性。
如本文所用，术语“径向”或“径向地”是指在发动机的中心纵向轴线、发动机外周或设置在发动机内的圆形或环形部件之间延伸的尺寸。术语“近端”或“近端地”的使用，无论是单独使用还是与术语“径向”或“径向地”结合使用，是指在朝向中心纵向轴线的方向上移动，或部件与另一个部件相比，相对更靠近中心纵向轴线。然而，术语径向尺寸不应仅限于圆形或对称，并且可以是任何不规则形状(对称或不对称)，例如椭圆形。
如本文所用，术语“切向”或“切向地”是指垂直于相对于发动机的纵向轴线或设置在其中的部件的纵向轴线的径向线延伸的尺寸。
所有方向参考(例如，径向、轴向、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针)仅用于识别目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于其位置、取向或用途的限制。除非另有说明，否则连接引用(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地解释，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移动。因此，连接引用不一定意味着两个元件直接连接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、顺序和相对大小可以变化。
图1是根据本公开的实施例的用于飞行器的涡轮发动机10的示意图。涡轮发动机10具有从前部14延伸到后部16的大致纵向延伸的轴线或发动机中心线12。涡轮发动机10以下游串行流动关系包括：压缩机区段22；燃烧区段28，其包括燃烧器30；以及涡轮区段32。压缩机区段22、燃烧器30和涡轮区段32形成涡轮发动机10的发动机核心44，其生成燃烧气体。外壳46围绕发动机核心44。涡轮发动机10的所有旋转部分单独或统称为转子51。
压缩机区段22包括多个压缩机级52、54，其中一组压缩机叶片56、58相对于一组对应的静态压缩机轮叶60、62(也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压通过级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个旋转压缩机叶片56、58可以设置成环并且可以相对于发动机中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而对应的静态压缩机轮叶60、62定位在旋转压缩机叶片56、58的下游并邻近旋转压缩机叶片56、58。应注意，图1中所示的叶片、轮叶和压缩机级的数量仅出于说明性目的而选择，并且其他数量也是可能的。用于压缩机的一级的旋转压缩机叶片56、58可以安装到盘53作为转子51的一部分，其中每个级具有其自己的盘。静态压缩机轮叶60、62以围绕转子51的周向布置安装到外壳46。
涡轮区段32包括多个涡轮级64、66，其中一组涡轮叶片68、70相对于一组对应的静态涡轮轮叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从通过级的流体流提取能量。在单个涡轮级64、66中，多个旋转涡轮叶片68、70可以设置成环，并且可以相对于发动机中心线12从叶片平台径向向外延伸到叶片尖端，而对应的静态涡轮轮叶72、74定位在旋转涡轮叶片68、70的上游并邻近旋转涡轮叶片68、70。注意，图1中所示的叶片、轮叶和涡轮级的数量仅出于说明性目的而选择，其他数量也是可能的。
在操作中，空气被供应到压缩机区段22，在此环境空气被加压。加压空气在燃烧器30中与燃料混合并被点燃，从而生成燃烧气体。涡轮区段32从这些气体中提取功，其驱动压缩机区段22。
一些环境空气可以绕过发动机核心44并用于冷却涡轮发动机10的部分，尤其是热部分，和/或用于冷却飞行器的其他方面或为飞行器的其他方面提供动力。在涡轮发动机的情况下，涡轮发动机10的热部分通常在燃烧器30的下游，尤其是涡轮区段32，因为它直接在燃烧区段28的下游。其他冷却流体源可以是但不限于从压缩机区段22排出的流体。
涡轮发动机10还包括导管区段82，导管区段82具有将压缩机区段22流体地联接到涡轮发动机10的入口区段80的流动导管106。入口区段80位于压缩机区段22的轴向前方。入口90提供通向流体地联接到流动导管106的入口管道96的通路。提供给入口90的空气流可以围绕中心体92穿过入口管道96并进入流动导管106，从而为压缩机区段22提供空气。涡轮发动机10还包括出口区段84，出口区段84在发动机核心44的轴向下游并且具有围绕发动机中心线12径向布置的一个或多个支柱105。
入口区段80进一步包括入口90和中心体92内的入口颗粒分离器88。入口90限定用于向下游区段提供空气流的开口。入口90的轴向下游是中心体92，其具有由中心体92的与通过入口90的开口提供的空气流相对的部分形成的冲击表面94。入口管道96由中心体92的形状限定，如下文将进一步详细描述的。
入口颗粒分离器88包括第一级入口颗粒分离器98和第二级入口颗粒分离器100。第一级入口颗粒分离器98是轴向入口颗粒分离器，并且第二级入口颗粒分离器100是径向入口颗粒分离器。第一级入口颗粒分离器98设置在中心体92的内中心体92A附近。第二级入口颗粒分离器100设置在中心体92的外中心体92B处。内中心体92A包括多个第一级扫气轮叶92C，其被构造为将包含颗粒物质的空气流的一部分引向第一级入口颗粒分离器98。第一级入口颗粒分离器98包括绕过流动导管106的空气导管98A。空气导管98A具有位于外壳46外部的出口98B。外中心体92B包括多个第一级扫气轮叶92C，其被构造为将包含颗粒物质的空气流的一部分引向第二级入口颗粒分离器100。第二级入口颗粒分离器100包括扫气导管100A，其将带有颗粒物质的气流引向第二级入口颗粒分离器100。外中心体92B包括多个第二级扫气轮叶92D，其被构造为将气流引向第二级入口颗粒分离器100。
外中心体92B与内中心体92A径向间隔开。外壳46与外中心体92B径向间隔开。内中心体92A和外中心体92B限定内中心体92A和外中心体92B之间的第一入口管道110。外中心体92B和外壳46限定外中心体92B和外壳46之间的第二入口管道112。第二入口管道112与流动导管106和入口管道96流体连通。
入口90和外中心体92B是环形的，而内中心体92A是锥形的，使得入口管道96、第一入口管道110和第二入口管道112围绕发动机中心线12径向限定。
图2是根据本公开的实施例的入口区段80和导管区段82的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器98的位置和第二级入口颗粒分离器100的位置。如图2所示，第一级入口颗粒分离器98设置在中心体92的内中心体92A附近。第二级入口颗粒分离器100设置在中心体92的外中心体92B处。第二级入口颗粒分离器100包括扫气导管100A，其将带有颗粒物质的气流导向第二级入口颗粒分离器100。如图2所示，由三个箭头200、202和204所示的包含颗粒物质的气流通过入口90被吸入。气流包含各种颗粒。颗粒通常可以分为两种类型的颗粒，第一种类型的颗粒主要包含动量主导颗粒，第二种类型的颗粒主要包含阻力主导颗粒。动量主导颗粒通常是相对较大的颗粒，而阻力主导颗粒通常是相对较小的颗粒。由箭头200描绘的包含动量主导颗粒的气流趋向于通过第一入口管道110被引向发动机中心线12(如图1所示)。由箭头204描绘的包含阻力主导颗粒的气流趋向于通过第二入口管道112在入口90的径向外围处被吸入。气流200(第一气流)中的一些动量主导颗粒和气流204(第二气流)中的阻力主导颗粒冲击由中心体92的外中心体92B的一部分形成的冲击表面94。冲击表面94的形状和构造将动量主导颗粒与阻力主导颗粒隔离。例如，可以选择冲击表面94的形状、定位和/或取向，以实现动量主导颗粒与阻力主导颗粒的期望分离或隔离。当冲击冲击表面94时，气流200中的动量主导颗粒将趋向于被定向为引向内中心体92A并通过第一入口管道110，以被第一级入口颗粒分离器98收集。当冲击在冲击表面94上时，气流204中的阻力主导颗粒将趋向于被定向为引向外中心体92B并通过第二入口管道112，以被第二级入口颗粒分离器100收集。由箭头202描绘的相对清洁的气流(第三气流)基本上不受冲击表面94的形状或构造的影响，因为它不携带颗粒物质并且继续流过流动导管106。可以在第一级入口颗粒分离器98的出口和第二级入口颗粒分离器100的出口处提供鼓风机系统(未示出)，以抽吸包含动量主导颗粒的气流200和/或包含阻力主导颗粒的气流204。鼓风机系统可以是用于气流200和气流204中的每一个的两个单独的鼓风机，或用于气流200和气流204两者的共用鼓风机。如可以理解的，冲击表面94被构造为将包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流200和具有基本上阻力主导颗粒的第二气流204，并且将第一气流200引向第一级入口颗粒分离器98，并将第二气流204引向第二级入口颗粒分离器100。
图3是根据本公开的实施例的入口区段80和导管区段82(如图1所示)的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器98的位置和第二级入口颗粒分离器100的位置。图3描绘了设置在中心体92的内中心体92A附近的第一级入口颗粒分离器98。第二级入口颗粒分离器100设置在中心体92的外中心体92B处。内中心体92A包括多个第一级扫气轮叶92C，其被构造为将包含颗粒物质的空气流的一部分引向第一级入口颗粒分离器98。多个第一级扫气轮叶92C被构造为当面对入口90时逆时针转动，以将载有动量主导颗粒的气流引向鼓风机系统400(如图1所示)。第二级入口颗粒分离器100包括扫气导管100A，其将带有颗粒物质的气流引向第二级入口颗粒分离器100，并且然后引向鼓风机系统400。如图3所示，扫气导管100A围绕外壳46周向环绕，外壳46围绕发动机核心44(如图1所示)。
图4是根据本公开的另一个实施例颗粒分离器系统500的入口区段80和导管区段82(如图1所示)的剖视图，示出了第一级入口颗粒分离器98的位置和第二级入口颗粒分离器100的位置。图4示出了包括多个第一级扫气轮叶92C的内中心体92A，多个第一级扫气轮叶92C被构造为将包含颗粒物质的空气流的一部分引向第一级入口颗粒分离器98。第一级入口颗粒分离器98包括具有位于外壳46外部的出口98B的空气导管98A。此外，在该实施例中，如图4所示，屏障过滤器300设置在流动导管106内，流动导管106将压缩机区段22流体地联接到涡轮发动机10的入口区段80中的发动机入口90。屏障过滤器300拦截气流202中可能尚未使用第一级入口颗粒分离器98或第二级入口颗粒分离器100清除的颗粒。屏障过滤器300可以放置在第一级入口颗粒分离器98和第二级入口颗粒分离器100的下游。通过屏障过滤器300的这种放置，第一级入口颗粒分离器98连同第二级入口颗粒分离器100可以向屏障过滤器300提供部分清洁的空气，从而减少屏障过滤器300上的负载。这种构造的一些益处包括高水平的颗粒分离、柱塞回收和减轻重量，以及即使在屏障过滤器300被绕过时也提供入口保护以免受颗粒物质的影响的能力。因此，在某些应用中可能不需要屏障过滤器300，并且可以单独通过使用与第二级入口颗粒分离器100联接的第一级入口颗粒分离器98来实现颗粒减少或消除。然而，在其他应用中，例如当涡轮发动机(例如，在飞行器上)在富含颗粒物质的环境中操作时，屏障过滤器300可用于提供附加过滤系统以去除可能已经逃离使用第一级入口颗粒分离器98和第二级入口颗粒分离器100的过滤系统的颗粒物质。屏障过滤器300可以由允许流体通过但基本上阻挡或滤除固体颗粒的多孔材料或多孔过滤介质制成。例如，屏障过滤器300可以由多孔介质形成，该多孔介质通过允许气流穿过多孔介质的孔隙，同时由于固体物质颗粒的尺寸大于多孔介质的孔隙的尺寸而对固体物质颗粒进行拦截和阻挡来将悬浮的固体物质颗粒与气流分离。
这可以为配备涡轮发动机的旋翼飞行器提供显著的任务适应性，当不在富含颗粒物质的环境中(例如沙地环境中)飞行时，该涡轮发动机具有包括或绕过屏障过滤器300的选项，从而使发动机输出最大化。因此，为最终用户提供了最大的灵活性。
因此，本描述的构造允许远程任务可能需要的任务适应性，特别是高水平的分离效率、柱塞回收和减轻重量，以及即使在过滤器被绕过时也提供入口保护(沙子、FOD等)的能力。
本公开的进一步方面由以下条项的主题提供。
一种用于在入口区段中具有发动机入口的涡轮发动机的颗粒分离器系统。所述颗粒分离器系统包括入口颗粒分离器，所述入口颗粒分离器位于所述发动机入口内，并且被构造为从进入气流中去除颗粒。所述颗粒分离器系统进一步包括屏障过滤器，所述屏障过滤器位于所述涡轮发动机的围壳内、在所述入口颗粒分离器的下游，所述屏障过滤器被构造为拦截未被所述入口颗粒分离器清除的颗粒。
根据任何前述条项所述的入口颗粒分离器，包括：第一级入口颗粒分离器，所述第一级入口颗粒分离器设置在所述发动机入口的内中心体附近；以及第二级入口颗粒分离器，所述第二级入口颗粒分离器设置在所述发动机入口的外中心体附近，所述外中心体具有面向通过所述发动机入口的进入气流的冲击表面。所述冲击表面被构造为将包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有基本上阻力主导颗粒的第二气流，并且将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器，并将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的颗粒分离器系统，其中，所述内中心体包括第一级扫气轮叶，所述第一级扫气轮叶被构造为将具有所述动量主导颗粒的所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的颗粒分离器系统，其中，所述外中心体包括第二级扫气轮叶，所述第二级扫气轮叶被构造为将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的颗粒分离器系统，其中，所述第一级入口颗粒分离器包括绕过流动导管的导管，所述流动导管被构造为将气流引导到所述涡轮发动机的压缩机区段。
根据任何前述条项所述的颗粒分离器系统，其中，所述导管具有位于所述涡轮发动机的外壳外部的出口。
根据任何前述条项所述的颗粒分离器系统，其中，所述第一级入口颗粒分离器具有第一导管，并且所述第二级入口颗粒分离器具有第二导管。
一种涡轮发动机，包括发动机入口，所述发动机入口具有入口颗粒分离器，所述入口颗粒分离器被定位和构造为从进入气流中去除颗粒。所述涡轮发动机还包括屏障过滤器，所述屏障过滤器位于所述涡轮发动机的围壳内、在所述入口颗粒分离器的下游，所述屏障过滤器被构造为拦截未被所述入口颗粒分离器清除的颗粒。
一种发动机入口，所述发动机入口具有内中心体、与所述内中心体径向间隔开的外中心体、以及与所述外中心体径向间隔开的外壳，所述内中心体和所述外中心体限定所述内中心体和所述外中心体之间的第一入口管道，并且所述外中心体和所述外壳限定所述外中心体和所述外壳之间的第二入口管道。所述发动机入口还包括：第一级入口颗粒分离器，所述第一级入口颗粒分离器设置在所述内中心体附近；以及第二级入口颗粒分离器，所述第二级入口颗粒分离器设置在所述外中心体附近，所述外中心体具有面向所述发动机入口的冲击表面。所述冲击表面被构造为将包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有阻力主导颗粒的第二气流，并且通过所述第一入口管道将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器，并通过所述第二入口管道将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，进一步包括发动机核心，所述发动机核心设置在所述内中心体和所述外中心体的下游。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，进一步包括压缩机区段和将所述压缩机区段流体地联接到所述发动机入口的流动导管。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，其中，所述内中心体包括第一级扫气轮叶，所述第一级扫气轮叶被构造为将具有所述动量主导颗粒的所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，其中，所述外中心体包括第二级扫气轮叶，所述第二级扫气轮叶被构造为将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，其中，所述第一级入口颗粒分离器包括绕过流动导管的导管，所述流动导管被构造为将气流引导到所述涡轮发动机的压缩机区段。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，其中，所述导管具有位于所述外壳外部的出口。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，其中，所述第一级入口颗粒分离器具有第一导管，并且所述第二级入口颗粒分离器具有不同于所述第一导管的第二导管。
根据任何前述条项所述的涡轮发动机，进一步包括屏障过滤器，所述屏障过滤器被构造为拦截未被所述第一级入口颗粒分离器和所述第二级入口颗粒分离器清除的颗粒。
一种从发动机入口中的气流中分离颗粒的方法，所述发动机入口具有内中心体、与所述内中心体径向间隔开的外中心体、以及与所述外中心体径向间隔开的外壳，所述内中心体和所述外中心体限定所述内中心体和所述外中心体之间的第一入口管道，并且所述外中心体和所述外壳限定所述外中心体和所述外壳之间的第二入口管道，第一级入口颗粒分离器设置在所述内中心体附近，第二级入口颗粒分离器设置在所述外中心体附近，所述外中心体具有面向所述发动机入口的冲击表面。所述方法包括：(a)通过所述发动机入口接收包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流；(b)将包含所述动量主导颗粒和所述阻力主导颗粒的所述气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有阻力主导颗粒的第二气流；(c)通过所述第一入口管道将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器；以及(d)通过所述第二入口管道将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的方法，进一步包括将包含显著减少的颗粒负载的第三气流引导到设置在所述内中心体和所述外中心体下游的压缩机区段。
根据任何前述条项所述的方法，其中通过所述第一入口管道将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器包括使用设置在所述内中心体内的第一级扫气轮叶将具有所述动量主导颗粒的所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的方法，其中，通过所述第二入口管道将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器包括使用设置在所述外中心体内的第二级扫气轮叶将具有阻力主导颗粒的所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
根据任何前述条项所述的方法，进一步包括通过第一导管引导所述第一气流，并且通过不同于所述第一导管的第二导管引导所述第二气流。
根据任何前述条项所述的方法，其中，将包含所述动量主导颗粒和所述阻力主导颗粒的所述气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有阻力主导颗粒的第二气流包括将所述气流分离成所述第一气流、所述第二气流、以及具有显著减少的颗粒负载的第三气流。
根据任何前述条项所述的方法，进一步包括使用屏障过滤器拦截未被所述第一级入口颗粒分离器和所述第二级入口颗粒分离器清除的颗粒。
尽管前面的描述针对本公开的优选实施例，但是应当注意，其他变化和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下进行。此外，结合本公开的一个实施例描述的特征可以结合其他实施例使用，即使上面没有明确说明。

Claims (10)

1.一种用于具有发动机入口的涡轮发动机的颗粒分离器系统，其特征在于，所述颗粒分离器系统包括：
入口颗粒分离器，所述入口颗粒分离器位于所述发动机入口内，并且被构造为从进入气流中去除颗粒；以及
屏障过滤器，所述屏障过滤器位于所述涡轮发动机的围壳内、在所述入口颗粒分离器的下游，所述屏障过滤器被构造为拦截未被所述入口颗粒分离器清除的颗粒。
2.根据权利要求1所述的颗粒分离器系统，其特征在于，其中，所述入口颗粒分离器包括：
第一级入口颗粒分离器，所述第一级入口颗粒分离器设置在所述发动机入口的内中心体附近；以及
第二级入口颗粒分离器，所述第二级入口颗粒分离器设置在所述发动机入口的外中心体附近，所述外中心体具有面向通过所述发动机入口的所述进入气流的冲击表面，其中所述冲击表面被构造为将包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有基本上阻力主导颗粒的第二气流，并且将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器，并将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
3.根据权利要求2所述的颗粒分离器系统，其特征在于，其中，所述内中心体包括多个第一级扫气轮叶，所述多个第一级扫气轮叶被构造为将具有所述动量主导颗粒的所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器。
4.根据权利要求2所述的颗粒分离器系统，其特征在于，其中，所述外中心体包括多个第二级扫气轮叶，所述多个第二级扫气轮叶被构造为将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
5.根据权利要求2所述的颗粒分离器系统，其特征在于，其中，所述第一级入口颗粒分离器包括绕过流动导管的导管，所述流动导管被构造为将气流引导到所述涡轮发动机的压缩机区段。
6.根据权利要求5所述的颗粒分离器系统，其特征在于，其中，所述导管具有位于所述涡轮发动机的外壳外部的出口。
7.一种涡轮发动机，其特征在于，包括：
发动机入口，所述发动机入口具有入口颗粒分离器，所述入口颗粒分离器被定位和构造为从进入气流中去除颗粒；以及
屏障过滤器，所述屏障过滤器位于所述涡轮发动机的围壳内、在所述入口颗粒分离器的下游，所述屏障过滤器被构造为拦截未被所述入口颗粒分离器清除的颗粒。
8.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括压缩机区段和将所述压缩机区段流体地联接到所述发动机入口的流动导管。
9.根据权利要求7所述的涡轮发动机，其特征在于，其中，所述发动机入口包括：
内中心体、与所述内中心体径向间隔开的外中心体以及与所述外中心体径向间隔开的外壳，(i)所述内中心体和所述外中心体限定所述内中心体和所述外中心体之间的第一入口管道，(ii)所述外中心体和所述外壳限定所述外中心体和所述外壳之间的第二入口管道；
第一级入口颗粒分离器，所述第一级入口颗粒分离器设置在所述内中心体附近；以及
第二级入口颗粒分离器，所述第二级入口颗粒分离器设置在所述外中心体附近，所述外中心体具有面向所述发动机入口的冲击表面，其中所述冲击表面被构造为将包含动量主导颗粒和阻力主导颗粒的气流分离成具有基本上动量主导颗粒的第一气流和具有阻力主导颗粒的第二气流，并且通过所述第一入口管道将所述第一气流引向所述第一级入口颗粒分离器，并通过所述第二入口管道将所述第二气流引向所述第二级入口颗粒分离器。
10.根据权利要求9所述的涡轮发动机，其特征在于，进一步包括发动机核心，所述发动机核心设置在所述内中心体和所述外中心体的下游。
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