CN117988985A - 用于燃气涡轮发动机的空气导向件 - Google Patents

Abstract

一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机。燃气涡轮发动机包括压缩机区段，该压缩机区段包括高压压缩机。高压压缩机包括最后压缩机级。最后压缩机级包括转子、低压轴、驱动地联接到高压压缩机的高压轴。高压轴包括中心线轴构件和前线轴构件。前线轴构件在中心线轴构件和最后压缩机级之间延伸。最后压缩机级还包括联接到最后压缩机级和高压轴的空气导向件。空气导向件和前线轴构件的径向向内侧一起限定用于提供冷却空气流的空气流通道。

Description

用于燃气涡轮发动机的空气导向件

优先权信息

本申请要求2022年11月2日提交的印度专利申请号202211062689的优先权。

技术领域

本公开总体上涉及燃气涡轮发动机，并且更具体地，涉及用于燃气涡轮发动机的空气导向件。

背景技术

燃气涡轮发动机通常包括布置成彼此流动连通的风扇和涡轮机。另外，燃气涡轮发动机的涡轮机包括按串联流动顺序的压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机区段的入口，在那里一个或多个轴流式压缩机逐渐压缩空气，直到空气到达燃烧区段以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被输送至涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段并且然后被输送通过排气区段，例如到达大气。

燃气涡轮发动机的操作可能产生不期望的热量。因此，解决热量产生或减弱产生的热量的改进将在本领域受到欢迎。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本公开的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其中：

图1是根据本公开的示例性方面的燃气涡轮发动机的横截面视图。

图2是根据本公开的示例性方面的压缩机区段和燃烧区段的横截面视图。

图3是根据本公开的示例性方面的压缩机区段的后端和燃烧区段的前端的特写横截面视图。

图4是沿线A-A截取的图3的空气流通道130的特写图。

图5是根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的后端和燃烧区段的前端的特写横截面视图。

图6是根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的后端和燃烧区段的前端的特写横截面视图。

图7是根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的后端和燃烧区段的前端的特写横截面视图。

图8是根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的后端和燃烧区段的前端的特写横截面视图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的当前实施例，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。附图和描述中的类似或相似的标号已用于指代本公开的类似或相似的部分。

本文使用的词语“示例性”意指“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实现方式不一定被解释为优选于或有利于其他实现方式。另外，除非另外明确指出，否则本文描述的所有实施例应被认为是示例性的。

单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数引用，除非上下文另有明确说明。

术语“涡轮机”是指包括一起产生扭矩输出的一个或多个压缩机、发热区段(例如，燃烧区段)和一个或多个涡轮的机器。

术语“燃气涡轮发动机”是指具有涡轮机作为其动力源的全部或一部分的发动机。示例燃气涡轮发动机包括涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气发动机、涡轮轴发动机等，以及这些发动机中的一种或多种的混合电动版本。

术语“燃烧区段”是指用于涡轮机的任何热添加系统。例如，术语燃烧区段可指包括爆燃燃烧组件、旋转爆震燃烧组件、脉冲爆震燃烧组件或其他适当的热添加组件中的一个或多个的区段。在某些示例实施例中，燃烧区段可包括环形燃烧器、罐式燃烧器、环管式燃烧器、驻涡燃烧器(TVC)、或其他适当的燃烧系统、或它们的组合。

当与压缩机、涡轮、轴或线轴部件等一起使用时，术语“低”和“高”或它们各自的比较级(例如，较低、较高，在适用的情况下)各自指的是发动机内的相对速度，除非另有说明。例如，“低涡轮”或“低速涡轮”限定了配置成以低于发动机的“高涡轮”或“高速涡轮”的旋转速度(例如最大允许旋转速度)操作的部件。

术语“前”和“后”指的是燃气涡轮发动机或运载器内的相对位置，并且指的是燃气涡轮发动机或运载器的正常操作姿态。例如，对于燃气涡轮发动机，前指的是更靠近发动机入口的位置，而后指的是更靠近发动机喷嘴或排气口的位置。

术语“上游”和“下游”指的是相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体流自的方向，“下游”是指流体流向的方向。

如本文所使用的，术语“轴向”和“轴向地”指的是基本上平行于燃气涡轮发动机的中心线延伸的方向和取向。此外，术语“径向”和“径向地”指的是基本上垂直于燃气涡轮发动机的中心线延伸的方向和取向。另外，如本文所使用的，术语“周向”和“周向地”指的是绕燃气涡轮发动机的中心线弓形延伸的方向和取向。

术语“联接”等指的是直接联接以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接，除非本文另外指定。

出于下文描述的目的，术语“纵向”及其派生词应与在附图中定向的实施例相关。然而，应当理解，实施例可以采取各种替代变型，除非明确指出相反的情况。还应当理解，附图中示出的以及下面的说明书中描述的具体装置仅仅是本公开的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的。

如本文所使用的，用于描述结构的术语“一体式”是指由连续材料或材料组一体地形成的结构，没有接缝、连接接头等。本文描述的一体式、整体结构可以通过增材制造形成以具有所描述的结构，或者可替代地通过铸造处理等形成。

如本文所用，关于两个壁和/或表面的术语“邻近”是指两个壁和/或表面彼此接触，或者两个壁和/或表面仅被一个或多个非结构层分开，并且两个壁和/或表面和一个或多个非结构层处于串联接触关系(即，第一壁/表面接触一个或多个非结构层，并且该一个或多个非结构层接触第二壁/表面)。

本公开总体上涉及限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括压缩机区段、包括前线轴构件的高压轴、以及空气导向件，该空气导向件至少部分地限定空气流通道，该空气流通道向前线轴构件提供冷却空气流以冷却前线轴构件。在操作期间，前线轴构件可能在形成前线轴构件的材料的温度极限下操作。结果，在操作期间可能需要冷却前线轴构件。所提供的公开内容提出了由空气导向件限定的空气流通道，该空气流通道配置成提供冷却空气流，以通过将来自高压线轴和低压线轴之间的气流引导到前线轴构件的径向内侧上来降低操作期间前线轴构件的温度。

现在参考附图，其中在所有附图中相同的附图标记表示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机，有时也称为“涡轮风扇发动机”。如图1所示，燃气涡轮发动机10限定了轴向方向A(平行于供参考的纵向中心线12延伸)、径向方向R和绕纵向中心线12延伸的周向方向C。一般而言，燃气涡轮发动机10包括风扇区段14和设置在风扇区段14下游的涡轮机16。

所示的示例性涡轮机16通常包括限定环形入口20的基本管状的外壳体18。外壳体18以串联流动关系封装包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24的压缩机区段；燃烧区段26；包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30的涡轮区段；和喷射排气喷嘴区段32。高压(HP)轴34(其可以附加地或替代地是线轴)将HP涡轮28驱动地连接至HP压缩机24。低压(LP)轴36(其可以附加地或替代地是线轴)将LP涡轮30驱动地连接至LP压缩机22。压缩机区段、燃烧区段26、涡轮区段和喷射排气喷嘴区段32一起限定工作气体流动路径37。

对于所示的实施例，风扇区段14包括风扇38，风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大体沿径向方向R从盘42向外延伸。借助于风扇叶片40可操作地联接到合适的桨距改变机构44，每个风扇叶片40能够相对于盘42绕桨距轴线P旋转，桨距改变机构44被配置为共同地改变风扇叶片40的桨距，例如一致地改变风扇叶片40的桨距。燃气涡轮发动机10还包括动力齿轮箱46，并且风扇叶片40、盘42和桨距改变机构44能够一起通过跨动力齿轮箱46的LP轴36绕纵向中心线12旋转。动力齿轮箱46包括多个齿轮，用于相对于LP轴36的转速调节风扇38的转速，使得风扇38可以以更有效的风扇速度旋转。

仍然参考图1的示例性实施例，盘42被风扇区段14的可旋转前轮毂48(有时也称为“旋转器”)覆盖。前轮毂48具有空气动力学轮廓以促进气流通过多个风扇叶片40。

另外，示例性风扇区段14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或涡轮机16的至少一部分。应当理解，在所示实施例中，机舱50相对于涡轮机16由多个周向间隔开的出口导向轮叶52支撑。此外，机舱50的下游区段54在涡轮机16的外部分上方延伸，以便在其间限定旁通气流通道56。

在燃气涡轮发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和风扇区段14的相关入口60进入燃气涡轮发动机10。当一定体积的空气58穿过风扇叶片40时，第一部分空气62被引导或输送到旁通气流通道56中，并且如箭头64所示的第二部分空气64被引导或输送到工作气体流动路径37中，或者更具体地进入LP压缩机22中。第一部分空气62与第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64被输送通过HP压缩机24并进入燃烧区段26时，其压力增加，在燃烧区段26中，第二部分空气64与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被输送通过HP涡轮28，在HP涡轮28中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能经由联接到外壳体18的HP涡轮定子轮叶68和联接到HP轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级提取，从而引起HP轴34旋转，从而支持HP压缩机24的操作。然后，燃烧气体66被输送通过LP涡轮30，在LP涡轮30中第二部分热能和动能经由联接到外壳体18的LP涡轮定子轮叶72和联接到LP轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级从燃烧气体66提取，从而引起LP轴36旋转，从而支持LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

燃烧气体66随后被输送通过涡轮机16的喷射排气喷嘴区段32以提供推进推力。同时，当第一部分空气62在从燃气涡轮发动机10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被输送通过旁通气流通道56时，第一部分空气62的压力显著增加，也提供推进推力。HP涡轮28、LP涡轮30和喷射排气喷嘴区段32至少部分地限定用于输送燃烧气体66通过涡轮机16的热气体路径78。

然而，应当理解，图1中描绘的示例性燃气涡轮发动机10仅作为示例，并且在其他示例性实施例中，燃气涡轮发动机10可具有任何其他合适的配置。例如，虽然所示的燃气涡轮发动机10被配置为管道式燃气涡轮发动机(即，包括外机舱50)，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机10可以是非管道式燃气涡轮发动机(使得风扇38是无管道式风扇，并且出口导向轮叶52从外壳体18悬臂伸出)。附加地或替代地，虽然所示的燃气涡轮发动机10被配置为齿轮传动燃气涡轮发动机(即，包括动力齿轮箱46)和可变桨距燃气涡轮发动机(即，包括被配置为可变桨距风扇的风扇38)，但在其他实施例中，燃气涡轮发动机10可附加地或替代地被配置为直接驱动燃气涡轮发动机(使得LP轴36以与风扇38相同的速度旋转)、固定桨距燃气涡轮发动机(使得风扇38包括不可绕桨距轴线P旋转的风扇叶片40)、或两者。还应当理解，在另外的示例性实施例中，本公开的各方面可并入任何其他合适的燃气涡轮发动机中。例如，在其他示例性实施例中，本公开的各方面可(视情况而定)并入例如涡轮螺旋桨燃气涡轮发动机、涡轮轴燃气涡轮发动机或涡轮喷气燃气涡轮发动机中。

现在还参照图2，提供了根据本公开的示例性方面的压缩机区段和燃烧区段26的横截面视图。更具体地，图2示出了压缩机区段的HP压缩机24的后端，以及燃烧区段26的前端。

如上所述，在燃气涡轮发动机10的操作期间，通过燃气涡轮发动机10的工作气体流动路径37的气流在流过压缩机区段时，或更具体地，当它流过LP压缩机22和HP压缩机24时，被顺序地压缩。来自压缩机区段的压缩空气然后被提供至燃烧区段26，在燃烧区段26中至少一部分压缩空气与燃料混合并燃烧以产生燃烧气体66。燃烧气体66从燃烧区段26流至涡轮区段，并且更具体地，对于所示的实施例，顺序地流过HP涡轮28和LP涡轮30，驱动HP涡轮28和LP涡轮30。HP轴34驱动地联接到HP涡轮28和HP压缩机24两者。

现在具体参照图2，HP压缩机24包括多个压缩机级80，每个压缩机级80包括例如多个HP压缩机转子叶片82和转子84。各个压缩机级80中的每一个驱动地联接到HP轴34，使得HP涡轮28可通过HP轴34驱动HP压缩机24。在HP压缩机24的多个压缩机级80之中，最后压缩机级80A包括转子84A，转子84A具有大致沿着径向方向R向内延伸的孔90A，第二压缩机级80B包括转子84B，转子84B具有大致沿径向方向R向内延伸的孔90B，并且第三压缩机级80C包括转子84C和大致沿径向方向R向内延伸的孔90C。最后压缩机级80A位于HP压缩机24的后端，随后是位于最后压缩机级80A上游的第二压缩机级80B。第二压缩机级80B之后又是位于第二压缩机级80B上游的第三压缩机级80C。如下文将更详细描述的，HP压缩机24包括导向管91，导向管91流体地联接引气流腔150和前轴间腔151。前轴间腔151至少部分地由压缩机级80限定，更具体地，由孔90A、90B和90C限定。另外，导向管91联接到孔90B和孔90C并由孔90B和孔90C保持就位。

应当理解，在操作期间，当压缩空气被提供至燃烧区段26时，压缩空气的冷却空气流132从工作气体流体路径37的上游部分被引导或输送到至少部分地由第二压缩机级80B和第三压缩机级80C限定的引气流腔150中。然后引气流被引导或输送到导向管91中。导向管91配置成在冷却空气流132被引导或输送到前轴间腔151中之前影响冷却空气流132在周向方向C上的涡流。

应当理解，导向管91可以以任何合适的方式配置以影响冷却空气流132的涡流。例如，导向管可包括多个旋流器，其在冷却空气流132上产生涡流，或者，导向管91可以被配置为以与低速轴或高速轴相同的速度旋转，以在冷却空气流132上产生涡流。

此外，最后压缩机级80A向燃烧区段26提供压缩空气。更具体地，对于所示的实施例，燃烧区段26包括排放喷嘴92级、内燃烧器壳体94和燃烧器组件96。此外，燃烧区段26限定扩散器腔98，排放喷嘴92级位于HP压缩机24的最后压缩机级80A的下游且位于扩散器腔98的上游，使得来自最后压缩机级80A的压缩机空气通过排放喷嘴92级提供至扩散器腔98。扩散器腔98内的压缩空气又被提供给燃烧器组件96，在燃烧器组件96中压缩空气与燃料混合并燃烧以产生燃烧气体66。如图所示，燃烧器组件96通常包括燃料喷嘴100、内衬套102和外衬套104，内衬套102和外衬套104一起形成燃烧室106。

应当理解，燃烧器组件96可配置为用于燃气涡轮发动机10的任何合适的燃烧器组件96。例如，在某些实施例中，燃烧器组件96可配置为环形燃烧器组件、罐式燃烧器组件或环管式燃烧器组件。

仍然参见图2，如前所述，HP轴34驱动地连接至HP压缩机24。对于所描绘的实施例，HP轴34通常包括中心线轴区段和前线轴区段109，中心线轴区段包括中心线轴构件108，前线轴区段109包括前线轴构件110。对于所描绘的实施例，中心线轴构件108大体沿着轴向方向A在燃烧区段26的燃烧器组件96的径向向内的位置处延伸。在某些示例性实施例中，中心线轴构件108可限定基本上圆柱形的形状。前线轴构件110大体上从中心线轴构件108延伸至压缩机区段的HP压缩机24的最后压缩机级80A。更具体地，对于所描述的实施例，HP轴34部分地形成压缩机排放压力密封件112，并且前线轴区段109的前线轴构件110在压缩机排放压力密封件112和最后压缩机级80A之间延伸。

此外，如所描绘的，对于图2的实施例，燃烧区段26的内燃烧器壳体94还部分地形成压缩机排放压力密封件112，使得HP轴34与燃烧区段26的内燃烧器壳体94形成压缩机排放压力密封件112。如图所示，内燃烧器壳体94形成压缩机排放压力密封件112的定子部分114，并且HP轴34形成压缩机排放压力密封件112的转子部分116(转子部分116能够相对于定子部分114旋转)。定子部分114通常包括密封垫118，并且转子部分116通常包括多个密封齿120，所述多个密封齿120配置成与密封垫118形成密封。

然而，应当理解，在其他示例性实施例中，压缩机排放压力密封件112可具有任何其他合适的配置。

仍然参见图2，应当理解，燃烧区段26的内燃烧器壳体94还配置成用于支撑排放喷嘴92级并且包括沿径向方向R定位在排放喷嘴92级的内侧的至少一部分。更具体地，内燃烧器壳体94通常包括外排放喷嘴壳122和内排放喷嘴壳124。外排放喷嘴壳122从排放喷嘴92级大体上沿着径向方向R向外延伸并且沿着轴向方向A向前延伸。对于所描绘的实施例，外排放喷嘴壳122联接到外燃烧器壳体126和外压缩机壳体128。然而，在其他实施例中，外排放喷嘴壳122可联接到燃气涡轮发动机10的任何其他合适的部件。

相比之下，内排放喷嘴壳124从排放喷嘴92级大体上沿着径向方向R向内延伸并且沿着轴向方向A向后延伸。压缩机排放压力密封件112的定子部分114联接到内排放喷嘴壳124或与内排放喷嘴壳124一体地形成。

如将认识到的，示例性燃气涡轮发动机10通常限定空气流通道130，用于提供冷却空气流以将前线轴构件110冷却至期望温度。更具体地，燃气涡轮发动机10包括邻近前线轴构件110定位的空气导向件134，以至少部分地限定空气流通道130。此外，空气导向件134限定前导向通道131，该前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接，使得已经被引导或输送到前轴间腔151中的冷却空气流132被用作冷却空气流。

然而，应当理解，冷却空气流132仅以示例的方式提供，并且在替代示例性实施例中，冷却空气流可以是适合于冷却前线轴构件的任何空气流。

另外，空气导向件134包括后导向通道139，其将空气流通道130流体地联接到后轴间腔152。后轴间腔152通常由HP轴34和LP轴36之间的区域限定并且位于燃烧区段26的径向内侧。此外，后轴间腔152将离开空气流通道的冷却空气流提供至后导向通道下游的HP涡轮28的一部分(为了清楚起见未示出)。

现在还参考图3，提供了压缩机区段的HP压缩机24的后部和燃烧区段26的前部的特写视图。如上所述，空气导向件134和前线轴构件110一起限定空气流通道130，用于向前线轴构件110提供冷却空气流132以冷却前线轴构件110。另外，如下面将更详细地描述的，空气导向件包括多个湍流器140，这些湍流器140从空气导向件的表面突出到空气流通道130中。空气导向件134还包括前连接件136、后连接件138和密封构件146。前连接件136将空气导向件134连接至最后压缩机级80A，并且更具体地，连接至最后压缩机级80A的孔90A。后连接件138将空气导向件134连接至HP轴34，并且更具体地，连接至HP轴34的压缩机排放压力密封件112。

应当理解，对于示例性实施例，前连接件136被配置为与空气导向件134一体形成的凸缘。类似地，示例性后连接件138被配置为与空气导向件134一体形成的凸缘。另外，应当理解，在所示的示例性实施例中，后连接件138限定了后导向通道139，该后导向通道139流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

然而，在替代示例性实施例中，应当理解，前连接件136和后连接件138可以被配置为与空气导向件134一体形成或联接到空气导向件134的任何合适的连接件。例如，前连接件136或后连接件138可以是与空气导向件134一体形成或联接到空气导向件134的弯曲联接器、槽口接头或摩擦接头。

另外，应当理解，空气导向件134的至少一部分还可以与前线轴构件110一起周向地延伸，使得限定在其间的空气流通道130基本上是环形的。

现在简要地参考图4，提供了如图3中的区段A-A所示的图3的空气流通道130的特写视图。如图所示，空气流通道130由空气导向件的径向向外侧142和前线轴构件110的径向向内侧144限定。另外，多个湍流器140从空气导向件134的径向向外侧142突出。如本文所使用的，“多个湍流器140”可以指代从空气导向件的表面突出到空气流通道中并且被配置为与冷却空气流132的边界层相互作用的任何特征。例如，多个湍流器140可配置为鸭翼(canard)、轮叶或脊中的一种或多种。应当理解，本文描述的多个湍流器的形状、取向、数量和配置仅用于解释本主题的各方面的目的。根据冷却空气流132在气流通道内的流动分布，其他配置也是可能的。

在操作期间，多个湍流器140被配置为扰乱(trip)空气流通道130内的冷却空气流132的边界层。应当理解，本文中提到的“扰乱边界层”是指多个湍流器140破坏空气流通道130的表面(例如径向向外侧142)附近的冷却空气流132的层流边界的形成，并且将冷却空气流132的层流边界转变为冷却空气流132的湍流边界，例如所描绘的湍流132A。湍流132A可增强从前线轴构件到冷却空气流132的热传递，并且更具体地增强操作期间前线轴构件110的冷却。

现在回到图3，如图所示，空气导向件134的密封构件146能够与燃气涡轮发动机10的LP线轴36一起操作，以与LP线轴36形成流体密封连接(fluid-tight connection)。更具体地，密封构件146包括大致沿径向方向R延伸的孔148，以与LP线轴36限定相对紧密的间隙并与LP线轴36形成流体密封连接。由密封构件146形成的流体密封连接至少部分地限定前轴间腔151。另外，由密封构件146形成的流体密封连接至少部分地限定后轴间腔152。

应当理解，如本文所使用的，术语“流体密封连接”是指防止腔的一侧上的基本上所有气流(例如，按体积计至少90％)从中穿过的连接。

应当理解，密封构件146可具有提供与LP线轴36的流体密封连接的任何合适的配置。例如，在其他实施例中，密封构件146的孔148和LP线轴36可包括与压缩机排放压力密封件112类似的结构(例如，孔可包括密封齿并且LP线轴36可包括垫，或反之亦然)。

现在参照图5，提供了根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的HP压缩机224的后部和燃烧区段226的前部的特写视图。应当理解，示例性压缩机区段和燃烧区段226可并入燃气涡轮发动机，例如图1的燃气涡轮发动机中。另外，示例性实施例可以以与图3的压缩机的HP压缩机24的示例性后部和燃烧区段26的前部基本相同的方式配置，因此，相同或相似的标号可以指代相同或相似的部分。

例如，示例性实施例通常包括空气导向件134，该空气导向件134的至少一部分定位成邻近HP轴34的前线轴构件110，以限定空气流通道130，用于向前线轴构件110提供冷却空气流132。空气导向件134限定前导向通道131，该前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接。另外，空气导向件134限定后导向通道139，该后导向通道139将空气流通道与后轴间腔152流体地联接。此外，HP轴34通常部分地形成压缩机排放压力密封件112，并且前线轴构件110在压缩机排放压力密封件112和最后压缩机级80A之间延伸。

另外，空气导向件134通常包括将空气导向件134连接至HP压缩机224的最后压缩机级80A的前连接件136、将空气导向件134连接至HP轴34的后连接件138、能够与燃气涡轮发动机的LP轴36一起操作以与LP轴36形成流体密封连接的密封构件146、以及突出到空气流通道130中的多个湍流器140。此外，由密封构件146形成的流体密封连接至少部分地限定前轴间腔151。此外，由密封构件146形成的流体密封连接通常至少部分地限定后轴间腔152。

然而，对于图5的示例性实施例，空气导向件134的前连接件136被配置为将空气导向件134直接联接到最后压缩机级80A的槽口接头。另外，如标注圆圈A所示，前连接件136限定前导向通道131，前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接，使得空气流通道130可以向前线轴构件110提供冷却空气流132以冷却前线轴构件110。

应当理解，由前连接件136限定的前导向通道131仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接前轴间腔151和空气流通道130。例如，前导向通道131可以是在前连接件136中周向间隔开并且流体地联接前轴间腔151和空气流通道130的多个前导向通道131。

另外，示例性实施例的后连接件138配置为从密封构件146轴向地延伸至压缩机排放压力密封件112的弯曲联接器。应当理解，示例性实施例的后连接件138限定了后导向通道139，该后导向通道139流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

应当理解，所描绘的后导向通道139仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。例如，后导向通道139可被配置为多个后导向通道139，并且这些多个后导向通道139在后连接件138中周向间隔开，并且流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

现在参照图6，提供了根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的HP压缩机324的后部和燃烧区段326的前部的特写视图。应当理解，示例性压缩机区段和燃烧区段326可并入燃气涡轮发动机，例如图1的燃气涡轮发动机中。另外，示例性实施例可以以与图3的压缩机的HP压缩机24的示例性后部和燃烧区段26的前部基本相同的方式配置，因此，相同或相似的标号可以指代相同或相似的部分。

例如，示例性实施例通常包括空气导向件134，该空气导向件134的至少一部分定位成邻近HP轴34的前线轴构件110，以限定空气流通道130，用于向前线轴构件110提供冷却空气流132。空气导向件134限定前导向通道131，该前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接。另外，空气导向件134限定后导向通道139，该后导向通道139将空气流通道与后轴间腔152流体地联接。此外，HP轴34通常部分地形成压缩机排放压力密封件112，并且前线轴构件110在压缩机排放压力密封件112和最后压缩机级80A之间延伸。

另外，空气导向件134通常包括将空气导向件134连接到HP压缩机324的最后压缩机级80A的前连接件136、将空气导向件134连接至HP轴34的后连接件138、密封构件146、以及突出到空气流通道130中的多个湍流器140。此外，由密封构件146形成的流体密封连接至少部分地限定前轴间腔151，用于将冷却空气流132从压缩机区段提供到空气导向件134，并且更具体地提供到空气流通道130。此外，由密封构件146形成的流体密封连接通常至少部分地限定后轴间腔152，该后轴间腔152提供离开空气流通道的冷却空气流132到后导向通道139下游的HP涡轮(例如图1的HP涡轮28)的一部分。

然而，对于图6的示例性实施例，空气导向件的前连接件136被配置为将空气导向件134联接到最后压缩机级80A的摩擦接头。更具体地，示例性实施例的前连接件136从空气导向件的密封构件朝最后压缩机级轴向地延伸。更具体地，前连接件136与密封构件146一体地形成，并且至少部分地限定前导向通道131，前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接，使得冷却空气流132可以冷却前线轴构件110。另外，空气导向件的前连接件136被最后压缩机级80A的部分141周向围绕，使得前连接件136和最后压缩机级的部分141可摩擦地联接。

应当理解，在替代示例性实施例中，前连接件136可以联接到密封构件或以任何其他合适的方式形成。

应当理解，由前连接件136限定的前导向通道131仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接前轴间腔151和空气流通道130。例如，前导向通道131可以是在前连接件136中周向间隔开并且流体地联接前轴间腔151和空气流通道130的多个前导向通道131。

另外，示例性实施例的后连接件138配置为从密封构件146轴向地延伸至压缩机排放压力密封件112的弯曲联接器。应当理解，示例性实施例的后连接件138限定了后导向通道139，该后导向通道139流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

应当理解，所示的后导向通道139仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。例如，后导向通道139可被配置为多个后导向通道139，并且这些多个后导向通道139在后连接件138中周向间隔开并且流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

现在参照图7，提供了根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的HP压缩机424的后部和燃烧区段426的前部的特写视图。应当理解，示例性压缩机区段和燃烧区段426可并入燃气涡轮发动机，例如图1的燃气涡轮发动机中。另外，示例性实施例可以以与图3的压缩机的HP压缩机24的示例性后部和燃烧区段26的前部基本相同的方式配置，因此，相同或相似的标号可以指代相同或相似的部分。

例如，示例性实施例通常包括空气导向件134，该空气导向件134的至少一部分定位成邻近HP轴34的前线轴构件110，以限定空气流通道130，用于向前线轴构件110提供冷却空气流132。空气导向件134限定前导向通道131，该前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接。另外，空气导向件134限定后导向通道139，该后导向通道139将空气流通道与后轴间腔152流体地联接。此外，HP轴34通常部分地形成压缩机排放压力密封件112，并且前线轴构件110在压缩机排放压力密封件112和最后压缩机级80A之间延伸。

另外，空气导向件134通常包括将空气导向件134连接至HP压缩机324的最后压缩机级80A的前连接件136、将空气导向件134连接至HP轴34的后连接件138、能够与燃气涡轮发动机的LP轴36一起操作以与LP轴36形成流体密封连接的密封构件146、以及突出到空气流通道130中的多个湍流器140。此外，由密封构件146形成的流体密封连接至少部分地限定前轴间腔151，用于将冷却空气流132从压缩机区段提供到空气导向件134，并且更具体地提供到空气流通道130。此外，由密封构件146形成的流体密封连接通常至少部分地限定后轴间腔152，其将离开空气流通道的冷却空气流132提供至后导向通道139下游的HP涡轮(例如图1的HP涡轮28)的一部分。

然而，对于图7的示例性实施例，空气导向件的前连接件136被配置为将空气导向件134联接到最后压缩机级80A的螺栓接头。更具体地，前连接件136是与密封构件146一体形成的螺栓接头，并且将空气导向件134、并且更具体地，将密封构件146联接到最后压缩机级80A。此外，前连接件136至少部分地限定前导向通道131，前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接，使得冷却空气流132可以冷却前线轴构件110。

应当理解，由前连接件136限定的前导向通道131仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接前轴间腔151和空气流通道130。例如，前导向通道131可以是在前连接件136中周向间隔开并且流体地联接前轴间腔151和空气流通道130的多个前导向通道131。

另外，示例性实施例的后连接件138配置为从密封构件146轴向地延伸至压缩机排放压力密封件112的摩擦接头。另外，空气导向件134的后连接件138周向围绕压缩机排放压力密封件112的部分143，使得后连接件138和压缩机排放压力密封件112的部分143可通过摩擦联接在一起。应当理解，示例性实施例的后连接件138限定了后导向通道139，该后导向通道139流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

应当理解，所示的后导向通道139仅以示例的方式提供，并且可以以任何合适的方式配置成流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。例如，后导向通道139可被配置为多个后导向通道139，并且这些多个后导向通道139在后连接件138中周向间隔开，并且流体地联接空气流通道130和后轴间腔152。

现在参照图8，提供了根据本公开的另一个示例性方面的压缩机区段的HP压缩机524的后部和燃烧区段526的前部的特写视图。应当理解，示例性压缩机区段和燃烧区段526可并入燃气涡轮发动机，例如图1的燃气涡轮发动机中。另外，示例性实施例可以以与图3的压缩机的HP压缩机24的示例性后部和燃烧区段26的前部基本相同的方式配置，因此，相同或相似的标号可以指代相同或相似的部分。

例如，示例性实施例通常包括空气导向件134，该空气导向件134的至少一部分定位成邻近HP轴34的前线轴构件110，以限定空气流通道130，用于向前线轴构件110提供冷却空气流132。HP轴34通常部分地形成压缩机排放压力密封件112，并且前线轴构件110在压缩机排放压力密封件112和最后压缩机级80A之间延伸。另外，空气导向件134通常包括将空气导向件134连接到HP压缩机324的最后压缩机级80A的前连接件136、将空气导向件134连接至HP轴34的后连接件138、以及突出到空气流通道130中的多个湍流器140。

然而，对于图8的示例性实施例，HP压缩机524限定引气流腔150，其具有已从工作气体流动路径的上游部分引导或输送的冷却空气流132(参见例如图2)，至少部分地由最后压缩机级80A限定。另外，最后压缩机级80A限定前导向通道131，其流体地联接引气流腔150和空气流通道。另外，对于所示的示例性实施例，最后压缩机级80A包括具有孔90A的转子84A。孔90A包括密封构件160，该密封构件160能够与燃气涡轮发动机的LP轴36一起操作以与LP轴36形成流体密封连接。密封构件160至少部分地限定引气流腔150和后轴间腔152。

空气导向件134限定前导向通道131，该前导向通道131将前轴间腔151与空气流通道130流体地联接。另外，空气导向件134限定后导向通道139，该后导向通道139将空气流通道与后轴间腔152流体地联接。此外，空气导向件包括导向管162，导向管162流体地联接空气流通道和后轴间腔152。另外，导向管162配置成在冷却空气流132被引导或输送到后轴间腔152中之前使冷却空气流132在周向方向C上打旋。

应当理解，导向管162可以以任何合适的方式配置以使冷却空气流132打旋。例如，导向管162可包括多个旋流器，其在冷却空气流132上产生涡流。另外，例如，导向管可配置成以与低速轴或高速轴相同的速度旋转，以在引气流上产生涡流。

进一步的方面由以下条项的主题提供：

1.一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机包括：压缩机区段，所述压缩机区段包括高压压缩机，所述高压压缩机包括最后压缩机级，所述最后压缩机级包括转子；低压轴；高压轴，所述高压轴驱动地联接到所述高压压缩机，所述高压轴包括中心线轴构件和前线轴构件，所述前线轴构件在所述中心线轴构件和所述最后压缩机级之间延伸；和空气导向件，所述空气导向件联接到所述最后压缩机级和所述高压轴，所述空气导向件和所述前线轴构件的径向向内侧一起限定用于提供冷却空气流的空气流通道。

2.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，进一步包括：密封构件，所述密封构件能够与所述低压轴一起操作以与所述低压轴形成流体密封连接。

3.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封构件与所述空气导向件一体地形成或联接到所述空气导向件。

4.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封构件至少部分地限定前轴间腔，并且其中，所述空气导向件限定前导向通道，所述前导向通道流体地联接所述前轴间腔和所述空气流通道。

5.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述空气导向件包括前连接件，并且其中，所述前连接件将所述空气导向件联接到所述最后压缩机级。

6.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述前连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合，并且其中，所述前连接件限定所述前导向通道。

7.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述密封构件至少部分地限定后轴间腔，并且其中，所述空气导向件限定后导向通道，所述后导向通道流体地联接所述空气流通道和所述后轴间腔。

8.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述空气导向件包括后连接件，其中，所述后连接件将所述空气导向件联接到所述高压轴。

9.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述后连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合，并且其中，所述后连接件限定所述后导向通道。

10.根据任一前述条项所述的燃气涡轮发动机，其中，所述空气导向件包括径向向外侧和从所述径向向外侧突出并进入所述空气流通道中的多个湍流器，其中，所述多个湍流器配置成扰乱所述空气流通道内的所述冷却空气流的边界层。

11.一种用于限定径向方向的燃气涡轮发动机的空气导向件，所述燃气涡轮发动机包括低压轴、包括最后压缩机级的高压压缩机、包括前线轴构件的高压轴，所述前线轴构件在所述高压压缩机和所述高压轴之间延伸，所述空气导向件包括：前连接件，所述前连接件配置成当所述空气导向件安装在所述燃气涡轮发动机中时联接到所述最后压缩机级；后连接件，所述后连接件配置成当所述空气导向件安装在所述燃气涡轮发动机中时联接到所述高压轴；和密封构件，所述密封构件能够与所述低压轴一起操作，以当所述空气导向件安装在所述燃气涡轮发动机中时与所述低压轴形成流体密封连接。

12.根据任一前述条项所述的空气导向件，进一步包括：多个湍流器，所述多个湍流器从所述空气导向件的径向向外侧突出。

13.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述前连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合。

14.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述前连接件限定前导向通道。

15.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述后连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合。

16.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述后连接件限定后导向通道。

17.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述密封构件与所述空气导向件一体地形成或联接到所述空气导向件。

18.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述密封构件至少部分地限定引气流腔。

19.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述密封构件至少部分地限定轴间腔。

20.根据任一前述条项所述的空气导向件，其中，所述空气导向件至少部分地限定气流通道。

本书面描述使用示例来公开本公开，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，其中包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本公开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。如果这些其他示例包括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书的字面语言没有实质差异的等效结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种限定径向方向和轴向方向的燃气涡轮发动机，其特征在于，所述燃气涡轮发动机包括：

压缩机区段，所述压缩机区段包括高压压缩机，所述高压压缩机包括最后压缩机级，所述最后压缩机级包括转子；

低压轴；

高压轴，所述高压轴驱动地联接到所述高压压缩机，所述高压轴包括中心线轴构件和前线轴构件，所述前线轴构件在所述中心线轴构件和所述最后压缩机级之间延伸；和

空气导向件，所述空气导向件联接到所述最后压缩机级和所述高压轴，所述空气导向件和所述前线轴构件的径向向内侧一起限定用于提供冷却空气流的空气流通道。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，进一步包括：

密封构件，所述密封构件能够与所述低压轴一起操作以与所述低压轴形成流体密封连接。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述密封构件与所述空气导向件一体地形成或联接到所述空气导向件。

4.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述密封构件至少部分地限定前轴间腔，并且其中，所述空气导向件限定前导向通道，所述前导向通道流体地联接所述前轴间腔和所述空气流通道。

5.根据权利要求4所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述空气导向件包括前连接件，并且其中，所述前连接件将所述空气导向件联接到所述最后压缩机级。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述前连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合，并且其中，所述前连接件限定所述前导向通道。

7.根据权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述密封构件至少部分地限定后轴间腔，并且其中，所述空气导向件限定后导向通道，所述后导向通道流体地联接所述空气流通道和所述后轴间腔。

8.根据权利要求7所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述空气导向件包括后连接件，其中，所述后连接件将所述空气导向件联接到所述高压轴。

9.根据权利要求8所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述后连接件是凸缘、弯曲联接器、槽口接头、摩擦接头或其组合，并且其中，所述后连接件限定所述后导向通道。

10.根据权利要求1所述的燃气涡轮发动机，其特征在于，其中，所述空气导向件包括径向向外侧和从所述径向向外侧突出并进入所述空气流通道中的多个湍流器，其中，所述多个湍流器配置成扰乱所述空气流通道内的所述冷却空气流的边界层。