CN116398255A - 一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构 - Google Patents

Abstract

一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，包括：冲击孔板，冲击孔板包括在前缘部形成的穿透该冲击孔板的冲击孔；气膜孔板，包括在其上表面形成的门墙结构，在气膜孔板的前缘部分形成前缘孔，在气膜孔板中部形成气膜孔，在气膜孔板的后缘部分形成后缘孔，气膜孔位于所述门墙结构之间；冲击节流腔，其由冲击孔板与气膜孔板结合后其之间的空间形成，该冲击节流腔的空间沿轴向由所述门墙结构分隔。

Description

一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构

技术领域

本发明涉及航空发动机热防护领域，尤其涉及一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构。

背景技术

涡轮外环位于涡轮工作叶片的顶端，通过周向多个离散结构呈环状地构成主流的流通通道，其最主要的目的是形成涡轮工作叶片的流道型以保证工作叶片能够实现设计目标。其在发动机中的位置如图1所示。

除了构成涡轮工作叶片主流通道外，由于恶劣的工作环境，涡轮外环还需要通过压气机引气来对自身进行冷却。涡轮外环位置处于导叶的临界界面之后，一般认为通过涡轮外环流入主流通道的冷气不参与做功。为了提升现有发动机性能水平，涡轮外环需要在尽量少的冷气下实现最优的冷却效果，从而避免不必要的冷气损失，对于涡轮外环来说，其冷却形式基本为冲击-气膜复合冷却，如图2所示，其内部流路为：供气腔进气孔-进气腔-冲击孔板-冲击腔-气膜孔板-主流通道。

参考图2所示的现有技术的涡轮外环的示意图，对于现有涡轮外环来讲，来自压气机的冷气首先通过固定环上的进气孔101进入位于冲击孔板上的进气腔102，通过位于冲击孔板103上的冲击孔109进入冲击腔104，进行第一步的冷却，即冲击冷却：从冲击孔109流出的冷气以较大的速度冲击到气膜孔板105上，形成局部强冷效区，通过多个离散的冲击孔在整个气膜孔板105上表面覆盖多个局部强冷效区，进而增强对整个气膜孔板105上表面平均冷却效果；然后通过位于气膜孔板105中左侧部分的气膜孔107流入主流通道106，进行第二步冷却，即气膜冷却：位于冲击腔104中的冷气通过气膜孔107流向前缘(图2中左侧)，后缘(图2中右侧)，底面以及周向两侧。对于复合冷却来说，气膜冷却的冷却效果要较大程度上高于冲击冷却。因此对于外环结构的设计来说，需要通过精准的气膜孔排布设计，以追求最优的气膜覆盖效果。

随着发动机性能不断逼近极限，发动机对空气系统内部冷气的敏感性逐渐增强，空气系统引气量的限制也逐渐升高。

对于涡轮外环来说，由于其位置的独特性，其气膜孔出流边界为涡轮工作叶片所在的主流通道。涡轮工作叶片的做功导致了沿主流流向上较大的压力梯度及温度梯度。轴向沿程压力分布如图3所示，轴向沿程压力为主流通道内部沿轴向的静压与进口静压的比值。轴向沿程换热温度分布如图4所示，其定义为，主流通道内部沿轴向的总温与进口总温的比值。

冲击腔内部是一个温度及压力均匀的腔室，因此，在定引气流量下，对涡轮外环气膜孔来讲，相当于是进口压力和温度在轴向上固定，且出口压力及温度沿轴向逐渐降低的工作环境。

对于气膜孔中位于前缘的前缘孔来说，其进出口压比较小，属于整个气膜孔板中最难出流的部分，而前缘孔所在位置温度在沿程换热温度中最高，需要最大的冷气流量实现对该部分的冷却。对于气膜孔中位于后缘的后缘孔来说，其进出口压比最大，属于整个气膜孔板中最容易出流的部分，且后缘孔所在位置的温度在沿程换热温度中最低，在整个气膜孔排中属于对冷气需求最小的部分。

对于整个外环结构的底面的气膜孔排来说，其沿程流量需求一个逐渐降低的过程。在进口压力和温度沿程固定，出口压力和温度沿程存在较大下降压力梯度时，沿程气膜孔排流通面积应该是逐渐减小的。同时，由于吹风比与进出口压比是相关关系，进出口压比越大，吹风比也就越大。而单孔气膜的冷却效果随吹风比增大并非是一个线性关系，而是一个先增大后减小的关系，在吹风比较大时，气膜出流会冲出外环表面的附面层，使得气膜无法在表面形成有效覆盖进而大大降低气膜冷却效果。同时由于后缘孔所需流量较小，在大压比下造成了小的气膜孔流通面积，在加工孔径限制的条件下，气膜孔数大大降低，气膜基本不具备较好的覆盖效果。

目前，大多数的涡轮外环结构均是冲击-气膜复合冷却结构(如图5所示)，此外还包括现有冷却方式中的冲击-扰流-气膜冷却结构中(如图6所示)，其冲击腔均是在一个连通的大腔中，在后缘孔的引流作用下，气膜孔板上的前缘孔流量极低，气膜覆盖效果极差，想要达到足够的冷却，需要整体提升冷气量，进而造成整机性能的降低。对于此种情况，现有技术还提供了分腔供气的形式，如图7所示，沿程分隔为互不相通的多个腔室，这种结构相当于将外环沿程分为多段，在每个分腔中的压力及温度基本均匀，但沿程各冲击腔内部的压力变化是与主流压力变化同步的，这在一定程度上解决了沿程压力变化的问题，但对于沿程的温度变化，基本上还是利用相同温度的冷气对应不同温度的主流气体(主流气体指的是流经发动机主流道中的燃气，流过涡轮外环的主流侧面，参见图4中沿程变化的温度分布)，其结构和气流流动状态如图8所示。这样对冷气的利用率不够充分，因为后缘通过较低的冷气对处于最低温度的主流气体进行冷却，且在相同进出口压比、相同气膜孔面积条件下，进口温度越低，其真实流量越大。即在相同流量下，进口温度越低，其流通面积需求越小，在定气膜孔径下，气膜孔的数量越少，其气膜覆盖效果越差。因此，在厚度较大的涡轮外环冷却设计中，由于冷气温度降低带来的有限的冷却效果提升作用受到气膜覆盖效果降低带来的大量冷却损失的影响。

本领域需要能够解决上述问题的冷却环结构，在提供适当冷气流量的情况下，减少冷气损耗，提高冷却效率。

为解决上述问题，根据本发明的实施方式提供了一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构。

发明内容

根据本发明的实施方式提供一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，能够在主流界面存在大压力梯度的情况下，充分适配主流压力及温度变化，以较少的冷气实现对主流侧壁面的气膜覆盖，增强其冷却效果。

根据本发明的实施方式提供一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于包括：冲击孔板，冲击孔板包括在前缘部形成的穿透该冲击孔板的冲击孔；气膜孔板，包括在其上表面沿轴向形成的门墙结构，在气膜孔板的前缘部分形成前缘孔，在气膜孔板中部形成气膜孔，在气膜孔板的后缘部分形成后缘孔，气膜孔位于所述门墙结构之间；冲击节流腔，其由冲击孔板与气膜孔板结合后其之间的空间形成，该冲击节流腔的空间沿轴向由所述门墙结构分隔。

可选地，所述门墙结构包括：门，其成对形成在所述气膜孔板的上表面，在气膜孔板的横向上两边的位置，在门之间形成让气流通过的缝隙；墙，其形成在所述气膜孔板的上表面，在气膜孔板的横向上中间位置，在其横向上的两侧留出让气流通过的缝隙；其中所述门与墙在气膜孔板上沿轴向间隔地分布。

可选地，所述门墙结构被设置为在轴向上的范围覆盖涡轮的叶片在轴向上的宽度及其向前和向后延伸2mm。

可选地，所述冲击孔板与气膜孔板的加工为整体铸造，或者分体铸造加工后焊接在一起。

可选地，所述冲击孔板在前缘部分具有折弯，在该折弯处形成穿透该冲击孔板的向前倾斜的冲击孔。

可选地，所述气膜孔形成为成倾斜角度穿透气膜孔板。

可选地，所述气膜孔形成为竖直地穿透气膜孔板。

可选地，多个所述高效冷却外环基元结构成阵列布置，形成涡轮外环，构成发动机中涡轮叶片周围的主流通道。

相比于现有常用外环方案，根据本发明的实施方式提供的冷却外环基元结构能够在温度较高的前缘，通过大流量的冲击作用与气膜孔配合实现前缘的“超强冷却”，此种设计方式使得前缘用气量大大降低。在外环的底面以及后缘部分，由于加工的限制，现有常用外环方案不能较好的利用气膜且不能很好的控制后缘的流量，而根据本发明的实施方式提供的外环基于沿程压力控制及气膜控制的方法来设计，能够更好地控制沿程流量，进而增强气膜的可控性。对于气膜孔的后缘气膜孔排，由于进出口压比较大，吹风比较高，无法达到较优的吹风比设计，进而需要更多的冷气进行冷却，根据本发明的实施方式提供的门墙结构通过控制腔压，能够较为简便地控制气膜孔的流通面积，进而控制每排气膜孔的吹风比，实现最佳吹风比的配比。在多状态变化过程中，膨胀比变化会导致沿程压力梯度的变化，现有方案对这种变化的敏感性较强，若膨胀比增大，则后缘冷气更多，前缘冷气更少，使得外环温度水平更恶劣。对于沿程气膜孔进出口压比，现有外环结构气膜孔进出口压比沿程逐渐增大，在用气量直接降低且主流条件不变时，气膜孔沿程压比变化比值相同，这就导致了在前缘能够流走的冷气量进一步降低，后缘冷气量进一步增高，如图12所示，加剧温度水平恶化。

根据本发明的实施方式提供的冲击节流腔内沿程温度(从前缘沿轴向至后缘的温度)逐渐上升，能够对应于主流侧温度的逐渐降低，即实现了用品质高的冷气进行高冷却需求位置的冷却，用低品质的冷气进行低冷却需求位置的冷却，实现了沿程能力的梯级利用，降低了冷气的损耗；同时沿程温度升高能够保证后缘气膜孔面积相对分腔供气结构更大，这样在气膜孔径固定时实现更多的气膜孔排布，获取更佳的气膜覆盖效果。

通过参考附图和以下说明，本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点将是明显的。包括在本说明书中的所有的另外的这种系统、方法、特征和优点都在本发明的范围内，且由所附权利要求保护。

附图说明

通过参考附图可更好地理解本发明。图中的构件不应视作按比例绘制，重点应放在示出本发明的原理上。

图1是现有技术中涡轮外环装配在发动机中的示意图。

图2是现有技术的涡轮冷却外环的示意图。

图3是现有技术的涡轮冷却外环的主流侧边界处压力分布示意图。

图4是现有技术的涡轮冷却外环的主流侧边界处温度分布示意图。

图5是现有技术的冲击气膜冷却基元结构及流动状态的示意图。

图6是现有技术的冲击-扰流-气膜冷却基元结构及流动状态的示意图。

图7是由现有技术的外环基元结构成阵列组合构成的分腔供气涡轮外环结构的示意图。

图8是现有技术的分腔供气涡轮外环结构在考虑主流条件下的流动状态示意图。

图9a是根据本发明的实施方式的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构的侧视图。

图9b是根据本发明的实施方式的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构的透视图。

图10是根据本发明的实施方式的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构中气膜孔板的冲击节流腔内部的门墙结构的示意图。

图11是根据本发明的实施方式的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构中气膜孔板中的气膜孔沿程分布示意图。

图12是根据本发明的实施方式在进口流量降低后外环冷气重新分配示意图。

附图标记说明

101-现有外环结构中的进气孔

102-现有外环结构中进气腔

103-现有外环结构中冲击孔板

104-现有外环结构中冲击腔

105-现有外环结构中气膜孔板

106-现有外环结构中主流道间隙

107-现有外环结构中气膜孔

108-涡轮工作叶片

109-现有外环结构中冲击孔

201-冲击孔板

202-冲击节流腔

203-气膜孔板

204-冲击孔

205-门墙结构

206-前缘孔

207-气膜孔

208-后缘孔

209-门

210-墙

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要注意的是，除非另有说明，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

以下参考附图9a至11，对根据本发明的实施方式的一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构进行详细说明。图9a是根据本发明的实施方式的外环基元结构的侧视图。图9b是根据本发明的实施方式的外环基元结构的透视图。图10是根据本发明的实施方式的气膜孔板的冲击节流腔内部的门墙结构的示意图。图11是根据本发明的实施方式的气膜孔板中的气膜孔沿程分布示意图。

根据本发明的实施方式的一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构包括：冲击孔板201，冲击孔板201在前缘部分具有折弯，在该折弯处形成穿透该冲击孔板201的倾斜的冲击孔204；气膜孔板203，包括在其上表面形成的门墙结构205，在气膜孔板203的前缘部分形成前缘孔206，在气膜孔板203中部形成气膜孔207，在气膜孔板203的后缘部分形成后缘孔208，气膜孔207位于所述门墙结构205之间；冲击节流腔202，其由冲击孔板201与气膜孔板203结合后其之间的空间形成，该冲击节流腔202的空间沿轴向由所述门墙结构205分隔。可选地，门墙结构205的门209和墙210可根据需要采用任意合适的形状，例如矩形结构，跑道型结构(两端半圆，中间为矩形的结构)等。参考图9a，冲击孔板201在前缘部分形成有折弯，在该折弯处形成冲击孔204，可减小冲击孔204与冲击孔板201的相对夹角，降低对冲击孔204的加工难度。可选地，在气膜孔板203前缘部分水平向前地形成前缘孔206。还可选地，在气膜孔板203后缘部分水平向后地形成后缘孔208。

如图9a所示，所述冲击孔204为从前缘部分向冲击节流腔202进气，该冲击孔204的进气角度可向左倾斜。与图2所示的现有结构中的全冲击孔板相比，根据本发明的实施方式的该冲击孔204的优点在于通过提供大流量冷气的冲击保证了高主流温度的前缘位置处外环的高效冷却，同时降低在前缘部分的气膜冷气量需求。

在可选的实施方式中，所述门墙结构205可包括门209，其成对地形成在所述气膜孔板203的上表面，在气膜孔板203的横向上的两边位置处，并且在成对的门209之间具有让气流通过的间隙；墙210，其形成在所述气膜孔板203的上表面，在气膜孔板203的横向上中间位置，在其横向上的两侧留出让气流通过的缝隙，其中门209与墙210在气膜孔板203上间隔地分布。如图10所示，门墙结构205相当于每两排柱子中前面为门结构209，后面的为墙结构210。前后两排柱子的为交错排布，前排两柱子为门209，其之间的缝隙用于出气，后排柱子为墙210，其位置位于从前方的门209之间的所述缝隙流经的流体流通路径上，形成一堵墙。再往后，以上述方式交替地设置门209和墙210。这样交叉排布的柱子在此称为门墙结构205。门209的结构可实现节流，同时加速流体流动，墙219的结构为高速流动的流体提供冲击的靶面，增强换热效果。每排柱子可又当门又当墙，所以所有柱子都具有门墙的效果。可选地，门墙结构205的顶部与冲击孔板201的底面可直接接触连接，也可以具有微量的间隙。

根据本发明的实施方式提供的冷却外环基元结构在工作时，提供冷气流经由冲击孔板201上的冲击孔204进入冲击节流腔202的前部腔室，然后冷气流一部分经前缘孔206流出，一部分沿轴向冲击门墙结构205，并经由门墙结构205的门209之间间隙流入冲击节流腔202的下一腔室并冲击墙210的表面，再从墙210两侧的缝隙继续往后流入再下一腔室，接着继续沿轴向向后流动，同时还有部分气流在各腔室沿气膜孔板203的气膜孔207流出，到达最后腔室的冷气流经由气膜孔板203的后缘孔208流出。

根据本发明的实施方式提供的门墙结构205中，门墙结构205除了可增大换热面积外，还兼具提升横向冲击、控制轴向沿程压力的作用。通过每排门209之间的缝隙形成横向冲击流动，以高速冲击到墙210上，形成高冷却区域，增强冲击节流腔202的隔腔内的换热；同时，门墙结构205通过节流控制，保证了相同轴向位置处，气膜孔207进口压力的合理控制，相比进气孔节流，其效果更好。沿程换热另一个好处就是实现了冲击节流腔202内部温度的沿轴向升高，这与主流(进入涡轮的主流气体)沿轴向温度降低形成了能质匹配，即利用高品质冷气冷却高温区域，用低品质冷气冷却低温区域，实现冷气的合理利用。

根据本发明的实施方式提供的外环基元结构中的气膜孔207轴向沿程按最优吹风比以及合理逆流裕度分配。其优点在于，结合冲击节流腔202的门墙结构205，调整每个门墙之间的气膜孔207总流通面积，保证气膜孔207的吹风比在最优吹风比附近；同时降低过高的逆流裕度，满足安全性；在后缘部分，由于进口温升，使得气膜流通面积增大，提升了气膜冷却效果，降低了后缘流量控制难度。

根据本发明的实施方式提供的外环基元结构中的冲击节流腔202沿轴向分布，对于冲击节流腔202内部的门墙结构205来说，其主要目标是应对主流边界(轴向沿程变化)沿轴向的大压力梯度及温度梯度(压力与温度分布如图3-4所示)。主流的热气流沿轴向从图中的左方的前缘到右方后缘流动，前缘是指的主流来流方向，后缘是主流出流方向。因此，首先确定主流边界轴向大压力梯度及大温度梯度位置，对于涡轮外环来说，主流位置温度及压力的变化主要是涡轮工作叶片做功所致，因此其温度与压力大梯度位置基本相同，如图3、图4中两虚线中间部位，其代表的位置为涡轮工作叶片的前缘到后缘的位置。由于在发动机整机运行过程中，包括带叶片的转盘等的涡轮部件存在与涡轮外环沿轴向的微量相对运动，因此门墙结构205在轴向上覆盖的范围应至少为工作叶片叶尖位置前后窜动一定长度范围。也就是说，该范围可以包括叶片沿着轴向平移-2mm至2mm范围，即工作叶片沿轴向向前平移2mm和向后平移2mm的范围。上述主流是流经涡轮部件的燃气流，主流边界是指该气流与外环相邻的部分(能够影响外环热侧壁面换热的主流边界)。

根据本发明的实施方式的提供的一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构中，前缘冷却依靠腔内大冲击以及前缘孔206实现，在冲击孔板201上的冲击孔204为向前倾斜形成向前缘角的冲击。为便于加工，冲击孔板201可在冲击孔204位置处形成斜面形状的折弯，冲击孔204可以为缘孔，其数量以及孔径大小根据冷气限制流量以及加工孔径限制来决定。流通流量决定冲击孔201的流通面积，加工能力决定了孔径大小以及由流通面积决定的孔数量。冲击孔201的加工方式可以采用电火花、激光打孔等。根据需要，冲击孔板201与气膜孔板203的加工可以采用整体铸造，也可以采用分体铸造加工后焊接的方式形成，其结构如图9a-9b所示。通过将多个如图9a-9b以及如上所述的基元结构阵列化，在安装约束下，形成的涡轮外环用于构成发动机中涡轮叶片周围的主流通道。上述根据本发明的实施方式的基元结构的阵列化安装方式可参考图7所示现有技术的外环结构。

根据本发明的实施方式提供的外环基元结构中的气膜孔板203上的门墙结构205的间距，对于门墙结构205之间的冲击节流腔202，为了能够最大限度地适配主流压力和温度梯度，在没有加工限制的条件下应该越小越好。在实际应用中，由于加工条件的限制，气膜孔207的直径不宜太小，同时需要保证气膜孔207与门墙结构205间的距离以防止对气膜孔207的影响，因此门墙结构205的间距需匹配气膜孔207的布置和尺寸。为了实现工程可加工的冷却较佳的效果，门墙结构205的间距可设置为不小于3mm，这样在涡轮外环加工时能够比较简便地实现其上气膜孔的开设。根据需要，为了实现较好的效果，气膜孔207的孔径尺寸可设置为0.3mm至0.6mm之间，其数量与流量分配相关联，布置方案采用易加工的垂直均匀分布的气膜孔，以减小加工难度。在加工技术和条件允许的情况下，气膜孔207的孔径可更加小，且可形成为在气膜孔板203中倾斜一定角度，从而可更好地适应主流的流动，增大换热面积。

根据本发明的一个实施方式提供一种如图9所示的冲击-节流-气膜的冷却结构。通过门墙结构205将冲击腔原有的一个腔分成多个分腔，每个腔均有气膜流出主流。其目的是通过门墙结构205形成沿轴向压力可控的分腔，重新匹配轴向气膜孔207的进出口压比，为气膜孔207提供可控的腔压及冷气流量，提升主流侧冷却控制能力。

本结构的工作流程如下：第一，用于冷却的冷气全部通过冲击孔204进入冲击节流腔202，由于冷气均从左侧靠近前缘(图9a中左侧)进入，其冲击效果会达到最大化，这种情况下，前缘的冷气需求量会大大降低。第二，本结构通过门墙结构205将冲击节流腔沿图9a所示轴向分为了多个隔腔，流体流过每个门墙结构会将一部分压力转化为对下一个隔腔的门墙结构的冲击冷却。同时满足下一个隔腔的气膜孔207的进口压力的需求，实现沿程压力与主流压力的同步匹配。第三，本结构在通过门墙结构控制沿程压力的基础上，通过调整气膜孔的孔径实现对通过各气膜孔207、前缘孔206、后缘孔208的冷气流量的控制。这里冷气流量的控制需要结合气膜孔出口的位置，壁面实际温度分布及分度限制才能实现最优调整。最终在上述处理下，气膜孔207形成均匀的气膜覆盖主流侧壁面，实现壁面的精准控制。

根据本发明的实施方式提供的冲击节流腔内沿程温度(从前缘沿轴向至后缘的温度)逐渐上升，能够对应于主流侧温度的逐渐降低，即实现了用品质高的冷气进行高冷却需求位置的冷却，用低品质的冷气进行低冷却需求位置的冷却，实现了沿程能力的梯级利用，降低了冷气的损耗。孔的流动特性是换算流量与压比的关系，在压比相同时，可以认为其换算流量是相同的，也就是在换算流量相同时，如果进口温度较高，则要保证相同的换算流量所需要的流通面积更大。因此，沿程温度升高能够保证后缘气膜孔面积相对分腔供气结构更大，这样在气膜孔径固定时实现更多的气膜孔排布，获取更佳的气膜覆盖效果。

本领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

应理解，前述仅说明了一些实施方式，可进行改变、修改、增加和/或变化而不偏离所公开的实施方式的范围和实质，该实施方式是示意性的而不是限制性的。此外，所说明的实施方式涉及当前考虑为最实用和最优选的实施方式，其应理解为实施方式不应限于所公开的实施方式，相反地，旨在覆盖包括在该实施方式的实质和范围内的不同的修改和等同设置。此外，上述说明的多种实施方式可与其它实施方式共同应用，如，一个实施方式的方面可与另一个实施方式的方面结合而实现再另一个实施方式。另外，任何给定组件的各独立特征或构件可构成另外的实施方式。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于包括：

冲击孔板，冲击孔板包括在前缘部形成的穿透该冲击孔板的冲击孔；

气膜孔板，包括在其上表面沿轴向形成的门墙结构，在气膜孔板的前缘部分形成前缘孔，在气膜孔板中部形成气膜孔，在气膜孔板的后缘部分形成后缘孔，气膜孔位于所述门墙结构之间；

冲击节流腔，其由冲击孔板与气膜孔板结合后其之间的空间形成，该冲击节流腔的空间沿轴向由所述门墙结构分隔。

2.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于所述门墙结构包括：

门，其成对地形成在所述气膜孔板的上表面，在气膜孔板的横向上两边的位置，在门之间形成让气流通过的缝隙；

墙，其形成在所述气膜孔板的上表面，在气膜孔板的横向上中间位置，在其横向上的两侧边留出让气流通过的缝隙；

其中所述门与墙在气膜孔板上沿轴向间隔地分布。

3.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

所述门墙结构被设置为在轴向上的范围覆盖涡轮的叶片在轴向上的宽度及其向前和向后延伸2mm。

4.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

所述冲击孔板与气膜孔板的加工为整体铸造，或者分体铸造加工后焊接在一起。

5.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

所述冲击孔板在前缘部分具有折弯，在该折弯处形成穿透该冲击孔板的向前倾斜的冲击孔。

6.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

所述气膜孔形成为成倾斜角度穿透气膜孔板。

7.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

所述气膜孔形成为竖直地穿透气膜孔板。

8.如权利要求1所述的适配主流压力及温度变化的高效冷却外环基元结构，其特征在于：

多个所述高效冷却外环基元结构成阵列安装设置，形成涡轮外环，构成发动机中涡轮叶片周围的主流通道。

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