DE102018130298A1 - Assembly with an output stator for a turbofan engine and turbofan engine with such an assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad für ein Turbofantriebwerk, die eine radiale innere Strömungspfadbegrenzung (65), eine radial äußere Strömungspfadbegrenzung (21) und ein Ausgangsleitrad (25) mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln (250), 253) aufweist, wobei zwei Leitschaufeln (250) in Umfangsrichtung jeweils einen Schaufelkanal (3) zwischen sich ausbilden. Es ist vorgesehen, dass den Leitschaufeln (250) jeweils ein gesondertes Wirbelgeneratorelement (7) zugeordnet ist, das an der radial inneren Strömungspfadbegrenzung (21) und/oder der radial äußeren Strömungspfadbegrenzung (65) angeordnet ist und sich von dieser ausgehend radial in den Sekundärstromkanal (4) erstreckt. Dabei weist das Wirbelgeneratorelement (7) jeweils eine Vorderkante (71), eine Hinterkante (72) und eine mittlere radiale Höhe (h) auf, die maximal 20% der radialen Höhe (H) der Leitschaufeln (250) beträgt. Das Wirbelgeneratorelement (7) erzeugt eine entgegen der Sekundärströmung im Schaufelkanal (3) gerichtete Wirbelströmung im Schaufelkanal (3). In weiteren Erfindungsaspekten werden ein Turbofantriebwerk mit einer solchen Baugruppe und ein Verfahren zur Beeinflussung der Strömung in einem Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln bereitgestellt.The invention relates to an assembly with an output stator for a turbofan engine, which has a radial inner flow path boundary (65), a radially outer flow path boundary (21) and an outlet stator (25) with a plurality of guide blades (250), 253), two guide blades (250) each form a blade channel (3) between them in the circumferential direction. It is provided that the guide vanes (250) are each assigned a separate vortex generator element (7), which is arranged on the radially inner flow path boundary (21) and / or the radially outer flow path boundary (65) and extends radially into the secondary flow duct from this (4) extends. The vortex generator element (7) each has a front edge (71), a rear edge (72) and an average radial height (h), which is a maximum of 20% of the radial height (H) of the guide vanes (250). The vortex generator element (7) generates a vortex flow in the blade channel (3) directed against the secondary flow in the blade channel (3). In further aspects of the invention, a turbofan engine with such an assembly and a method for influencing the flow in a blade duct between two guide blades are provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad für ein Turbofantriebwerk gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Turbofantriebwerk mit einer solchen Baugruppe.The invention relates to an assembly with an output stator for a turbofan engine according to the preamble of claim 1 and a turbofan engine with such an assembly.

Es ist bekannt, im Sekundärstromkanal eines Turbofantriebwerks hinter dem Fan ein Ausgangsleitrad anzuordnen, das auch als Fan-Ausgangsleitrad, Fanleitrad oder OGV („Outlet Guide Vane“) bezeichnet wird. Ein solches Leitrad dient dazu, durch den Fan erzeugten Drall aus dem Luftstrom zu nehmen.It is known to arrange an output guide wheel behind the fan in the secondary flow channel of a turbofan engine, which is also referred to as a fan output guide wheel, fan guide wheel or OGV (“Outlet Guide Vane”). Such a stator serves to take the swirl generated by the fan out of the air flow.

Durch die Reduzierung der Schaufelanzahl und des Schaufel-Höhen-Verhältnisses der Leitschaufeln eines Ausgangsleitrads ist es möglich, dass die Leitschaufeln auch strukturelle Aufgaben übernehmen und in das Zwischengehäuse („intermediate casing“) des Triebwerks integriert werden. Ein Vorteil besteht darin, dass keine gesonderten Streben des Zwischengehäuses, die den Sekundärstromkanal durchragen, erforderlich sind. Die veränderte Schaufelform führt jedoch zu einer hochgradig dreidimensionalen Strömung aus dem Ausgangsleitrad und damit zu einer verstärkten Interferenz mit Einbaukomponenten im Sekundärstromkanal. Damit einher gehen Verluste, die einen negativen Einfluss auf den Schub und den spezifischen Kraftstoffverbrauch des Triebwerks haben.By reducing the number of blades and the blade-to-height ratio of the guide blades of an output guide wheel, it is possible for the guide blades to also take on structural tasks and to be integrated into the intermediate casing of the engine. An advantage is that no separate struts of the intermediate housing that protrude through the secondary flow channel are required. The changed blade shape, however, leads to a highly three-dimensional flow from the outlet stator and thus to an increased interference with installation components in the secondary flow channel. This is associated with losses that have a negative impact on the thrust and the specific fuel consumption of the engine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad für ein Turbofantriebwerk, ein entsprechendes Turbofantriebwerk sowie ein Verfahren bereitzustellen, bei denen die Dreidimensionalität der Strömung auch bei einer reduzierten Schaufelanzahl und einem geringen Schaufel-Höhen-Verhältnis der Leitschaufeln reduziert ist.The present invention has for its object to provide an assembly with an output stator for a turbofan engine, a corresponding turbofan engine and a method in which the three-dimensionality of the flow is reduced even with a reduced number of blades and a low blade-to-height ratio of the guide blades.

Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Turbofantriebwerk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an assembly with the features of claim 1, a turbofan engine with the features of claim 20 and a method with the features of claim 22. Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Danach betrachtet die Erfindung eine Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad für ein Turbofantriebwerk. Die Baugruppe umfasst eine radiale innere Strömungspfadbegrenzung und eine radial äußere Strömungspfadbegrenzung, die den Sekundärstromkanal eines Turbofantriebwerks radial innen und radial außen begrenzen. Weiter ist ein Ausgangsleitrad mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln vorgesehen, die sich in radialer Richtung zwischen der radial inneren Strömungspfadbegrenzung und der radial äußeren Strömungspfadbegrenzung im Sekundärstromkanal des Turbofantriebwerks erstrecken. Die Leitschaufel weisen jeweils eine Druckseite, eine Saugseite, eine Vorderkante und eine Hinterkante auf. Dabei bilden zwei Leitschaufeln in Umfangsrichtung jeweils einen Schaufelkanal zwischen sich aus, in dem im Betrieb des Turbofantriebwerks eine Sekundärströmung von der Druckseite einer Leitschaufel zur Saugseite der benachbarten Leitschaufel strömt.The invention then considers an assembly with an output stator for a turbofan engine. The assembly includes a radially inner flow path boundary and a radially outer flow path boundary that delimit the secondary flow channel of a turbofan engine radially inside and radially outside. Furthermore, an output stator is provided with a plurality of guide vanes which extend in the radial direction between the radially inner flow path boundary and the radially outer flow path boundary in the secondary flow duct of the turbofan engine. The guide vanes each have a pressure side, a suction side, a front edge and a rear edge. Two guide blades each form a blade channel between them in the circumferential direction, in which a secondary flow flows from the pressure side of one guide blade to the suction side of the adjacent guide blade during operation of the turbofan engine.

Es ist vorgesehen, dass zumindest einigen der Leitschaufeln jeweils ein gesondertes Wirbelgeneratorelement zugeordnet ist, das an der radial inneren Strömungspfadbegrenzung und/oder der radial äußeren Strömungspfadbegrenzung angeordnet ist und sich von dieser ausgehend radial in den Sekundärstromkanal erstreckt. Das bereitgestellte Wirbelgeneratorelement weist jeweils eine Vorderkante, eine Hinterkante und eine mittlere radiale Höhe auf, die maximal 20% der radialen Höhe der Leitschaufeln beträgt, d. h. die Wirbelgeneratorelemente weisen eine substantiell geringere radiale Höhe als die Leitschaufeln auf. Das Wirbelgeneratorelement bewirkt jeweils die Erzeugung einer entgegen der Sekundärströmung im Schaufelkanal gerichteten Wirbelströmung im Schaufelkanal, so dass die Strömung im Schaufelkanal stärker zweidimensional ausgerichtet ist.It is provided that at least some of the guide vanes are each assigned a separate vortex generator element, which is arranged on the radially inner flow path boundary and / or the radially outer flow path boundary and extends radially into the secondary flow duct starting from the latter. The vortex generator element provided in each case has a leading edge, a trailing edge and an average radial height, which is a maximum of 20% of the radial height of the guide vanes, i. H. the vortex generator elements have a substantially lower radial height than the guide vanes. The vortex generator element in each case produces a vortex flow in the blade channel that is directed against the secondary flow in the blade channel, so that the flow in the blade channel is oriented more two-dimensionally.

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt zunächst den Umstand, dass im Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln eines Ausgangsleitrads bzw. allgemein eines Leitschaufelkranzes eine sogenannte Sekundärströmung vorhanden ist, die von der Druckseite zur Saugseite wirkt. Das Vorhandensein einer Sekundärströmung im Schaufelkanal ist grundsätzlich bekannt und wissenschaftlich beschrieben. Diese Sekundärströmung führt zu einer Dreidimensionalität der Strömung bzw. einer starken Krümmung der aus dem Leitrad austretenden Strömung. Die Dreidimensionalität der Strömung nimmt dabei bei Ausgangsleiträdern zu, die eine geringes Schaufel-Höhen-Verhältnis und eine geringe Schaufelzahl aufweisen.The present invention first takes into account the fact that a so-called secondary flow is present in the blade duct between two guide blades of an output stator or generally of a guide vane ring, which acts from the pressure side to the suction side. The existence of a secondary flow in the blade channel is generally known and scientifically described. This secondary flow leads to a three-dimensionality of the flow or a strong curvature of the flow emerging from the stator. The three-dimensionality of the flow increases in the case of output guide wheels which have a low blade-height ratio and a low number of blades.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es durch Bereitstellung eines Wirbelgeneratorelements, das einer Leitschaufel jeweils zugeordnet ist, möglich ist, eine Wirbelströmung im Schaufelkanal zu erzeugen, die der Sekundärströmung im Schaufelkanal entgegen gerichtet ist. Diese Wirbelströmung ist somit von der Saugseite zur Druckseite hingerichtet. Sie wirkt damit der Sekundärströmung, die von der Druckseite zur Saugseite gerichtet ist, entgegen. Hierdurch wird die Wirkung der Sekundärströmung reduziert und die Strömung im Schaufelkanal stärker zweidimensional ausgerichtet bzw. der Bereich einer zweidimensionalen Strömung vergrößert sich.The present invention is based on the knowledge that by providing a vortex generator element, which is assigned to a guide vane, it is possible to generate a vortex flow in the vane channel that is directed opposite the secondary flow in the vane channel. This vortex flow is thus executed from the suction side to the pressure side. It thus counteracts the secondary flow, which is directed from the pressure side to the suction side. As a result, the effect of the secondary flow is reduced and the flow in the blade channel is oriented more two-dimensionally, or the area of a two-dimensional flow increases.

Als zweidimensionale Strömung wird dabei eine Strömung bezeichnet, bei der die Vektoren der Strömungsgeschwindigkeit parallel zueinander angeordnet sind. Dass durch die Bereitstellung von Wirbelgeneratorelementen die Strömung im Schaufelkanal stärker zweidimensional ausgerichtet wird, bedeutet dabei, dass die Vektoren der Strömungsgeschwindigkeit zumindest teilweise stärker parallel ausgerichtet werden, ohne dabei notwendigerweise parallel zu sein.A two-dimensional flow is a flow in which the vectors of the Flow speed are arranged parallel to each other. The fact that the flow in the vane channel is aligned more two-dimensionally by the provision of vortex generator elements means that the vectors of the flow velocity are at least partially aligned more parallel without necessarily being parallel.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist sämtlichen Leitschaufeln des Ausgangsleitrads bzw. jedem Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln jeweils ein Wirbelgeneratorelement zugeordnet, so dass die Strömung in allen Umfangsbereichen in gleicher Weise durch die Wirbelgeneratorelemente in vorteilhafter Weise beeinflusst wird.According to one embodiment of the invention, a vortex generator element is assigned to each of the guide vanes of the output guide wheel or each blade channel between two guide vanes, so that the flow in all circumferential areas is influenced in the same way by the vortex generator elements in an advantageous manner.

Das Wirbelgeneratorelement ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung als Wirbelgenerator-Blech ausgebildet. Damit kann es insbesondere als Metallplatte mit einer Vorderkante und eine Hinterkante ausgebildet sein.According to one embodiment of the invention, the vortex generator element is designed as a vortex generator plate. It can thus be designed in particular as a metal plate with a leading edge and a trailing edge.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wirbelgeneratorelemente jeweils benachbart der Saugseite einer Leitschaufel angeordnet sind. Hierzu sieht ein Ausführungsbeispiel vor, dass der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der Vorderkante des Wirbelgeneratorelements und der Vorderkante der Leitschaufel im Bereich zwischen 0 % bis 30 % der Gitterteilung der Leitschaufeln liegt.One embodiment of the invention provides that the vortex generator elements are each arranged adjacent to the suction side of a guide vane. For this purpose, an exemplary embodiment provides that the distance in the circumferential direction between the front edge of the vortex generator element and the front edge of the guide vane lies in the range between 0% and 30% of the grid division of the guide vanes.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wirbelgeneratorelemente jeweils benachbart der Druckseite einer Leitschaufel angeordnet sind. Hierzu sieht ein Ausführungsbeispiel vor, dass der Abstand in Umfangsrichtung zwischen der Vorderkante des Wirbelgeneratorelements und der Vorderkante der Leitschaufel im Bereich zwischen 0 % und -15 %der Gitterteilung der Leitschaufeln liegt.Alternatively, it can be provided that the vortex generator elements are each arranged adjacent to the pressure side of a guide vane. For this purpose, an exemplary embodiment provides that the distance in the circumferential direction between the front edge of the vortex generator element and the front edge of the guide vane lies in the range between 0% and -15% of the grid division of the guide vanes.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Wirbelgeneratorelemente jeweils stromaufwärts der Vorderkante der Leitschaufeln angeordnet sind. Hierdurch wird in besonders effektiver Weise eine der Sekundärströmung im Schaufelkanal entgegen wirkende Wirbelströmung erzeugt. Ein Ausführungsbeispiel hierzu sieht vor, dass der axiale Abstand zwischen der Hinterkante des Wirbelgeneratorelements und der Vorderkante der Leitschaufel jeweils zwischen 0 % und 80 % der Sehnenlänge des Wirbelgeneratorelements beträgt.Another embodiment of the invention provides that the vortex generator elements are each arranged upstream of the front edge of the guide blades. As a result, a vortex flow which counteracts the secondary flow in the blade duct is generated in a particularly effective manner. One exemplary embodiment provides that the axial distance between the rear edge of the vortex generator element and the front edge of the guide vane is in each case between 0% and 80% of the chord length of the vortex generator element.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Wirbelgeneratorelemente zumindest mit ihrer Hinterkante jeweils stromabwärts der Vorderkante der Leitschaufeln im Schaufelkanal angeordnet sind. Ein Ausführungsbeispiel hierzu sieht vor, dass der axiale Abstand zwischen der Hinterkante des Wirbelgeneratorelements und der Vorderkante der Leitschaufel jeweils zwischen 0 % und -15 % der Sehnenlänge des Wirbelgeneratorelements beträgt. Dabei gilt allgemein, dass eine Anordnung der Wirbelgeneratorelemente innerhalb der Schaufelkanalpassage bis zu dem Bereich möglich ist, ab dem die wandnahen Stromlinien eine hohe Überkrümmung erfahren.Alternatively, it can be provided that the vortex generator elements are arranged at least with their rear edge downstream of the front edge of the guide blades in the blade channel. One exemplary embodiment provides that the axial distance between the rear edge of the vortex generator element and the front edge of the guide vane is in each case between 0% and -15% of the chord length of the vortex generator element. The general rule here is that an arrangement of the vortex generator elements within the vane passage is possible up to the area from which the streamlines close to the wall experience a high degree of curvature.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass bei den Leitschaufeln des Ausgangsleitrads das Verhältnis der Gitterteilung zur Profilsehnenlänge zwischen 0,6 und 1 liegt.A further embodiment of the invention provides that the ratio of the grating pitch to the chord length is between 0.6 and 1 in the guide vanes of the output guide wheel.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist die Sehnenlänge der Wirbelgeneratorelemente derart gewählt, dass die Sehnenlänge im Bereich zwischen 5 % und 15 % der Profilsehnenlänge der Leitschaufeln liegt.According to a further embodiment variant, the chord length of the vortex generator elements is selected such that the chord length is in the range between 5% and 15% of the chord length of the guide blades.

Die Wirbelgeneratorelemente weisen eine Spitze auf, die in den Sekundärstromkanal ragt. Diese Spitze kann gerade in dem Sinne ausgebildet sein, dass die Vorderkante und die Hinterkante der Wirbelgeneratorelemente die gleiche radiale Höhe aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die in den Sekundärstromkanal ragende Spitze des Wirbelgeneratorelements schräg verläuft und sich dabei zur Hinterkante hin weiter in den Sekundärstromkanal erstreckt, so dass die Hinterkante eine größere radiale Höhe aufweist als die Vorderkante. Hierdurch wird ein Spitzenkantenwinkel an der Spitze definiert, der gemäß einer Ausführungsvariante im Bereich zwischen 4° und 10° liegt. Als mittlere radiale Höhe der Wirbelgeneratorelemente wird dabei die Summe von radialer Höhe der Vorderkante und radialer Höhe der Hinterkante geteilt durch zwei definiert.The vortex generator elements have a tip that protrudes into the secondary flow channel. This tip can be designed in the sense that the front edge and the rear edge of the vortex generator elements have the same radial height. Alternatively, it can be provided that the tip of the vortex generator element protruding into the secondary flow channel extends obliquely and extends further towards the rear edge into the secondary flow channel, so that the rear edge has a greater radial height than the front edge. This defines a tip edge angle at the tip which, according to one embodiment variant, is in the range between 4 ° and 10 °. The sum of the radial height of the front edge and the radial height of the rear edge divided by two is defined as the mean radial height of the vortex generator elements.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist die Dicke der Wirbelgeneratorelemente derart gewählt, dass die maximale Dicke im Bereich zwischen 25 % und 50 % der maximalen Dicke der Leitschaufeln liegt.According to a further embodiment variant, the thickness of the vortex generator elements is selected such that the maximum thickness is in the range between 25% and 50% of the maximum thickness of the guide vanes.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die mittlere radiale Höhe der Wirbelgeneratorelemente im Bereich zwischen 5 % und 15 % der radialen Höhe der Leitschaufeln liegt.It can further be provided that the mean radial height of the vortex generator elements is in the range between 5% and 15% of the radial height of the guide vanes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist der Staffelungswinkel der Wirbelgeneratorelemente derart gewählt, dass der Staffelungswinkel größer ist als der Schaufeleintrittswinkel der Leitschaufeln, so dass die Wirbelgeneratorelemente stärker als die Leitschaufeln in die Strömung gedreht sind. Hierdurch wird eine Wirbelbildung durch die Wirbelgeneratorelemente begünstigt. Ein Ausführungsbeispiel hierzu sieht vor, dass der Staffelungswinkel der Wirbelgeneratorelemente sich um 10° bis 40°, insbesondere um 20° bis 28° vom Schaufeleintrittswinkel der Leitschaufeln unterscheidet.According to a further embodiment variant, the staggering angle of the vortex generator elements is selected such that the staggering angle is larger than the blade entry angle of the guide blades, so that the vortex generator elements are rotated into the flow more than the guide blades. As a result, vortex formation is promoted by the vortex generator elements. An exemplary embodiment provides that the stagger angle of the vortex generator elements differs from the blade entry angle of the guide blades by 10 ° to 40 °, in particular by 20 ° to 28 °.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Wirbelgeneratorelemente jeweils eine abgerundete Vorderkante und eine abgerundete Hinterkante auf, wobei der Rundungsradius von Vorderkante und Hinterkante beispielsweise jeweils im Bereich zwischen 25 % und 70 % der maximalen Dicke des Wirbelgeneratorelements liegt. According to a further embodiment of the invention, the vortex generator elements each have a rounded leading edge and a rounded trailing edge, the radius of curvature of the leading edge and trailing edge being, for example, in each case in the range between 25% and 70% of the maximum thickness of the vortex generator element.

Die Wirbelgeneratorelemente können als aerodynamisch geformte Elemente, insbesondere als aerodynamisch geformte Bleche, oder als nicht aerodynamisch geformte Elemente, insbesondere als nicht aerodynamisch geformte Bleche ausgebildet sein.The vortex generator elements can be designed as aerodynamically shaped elements, in particular as aerodynamically shaped sheets, or as non-aerodynamically shaped elements, in particular as non-aerodynamically shaped sheets.

In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Turbofantriebwerk, das aufweist: ein Kerntriebwerk, einen Fan, der stromaufwärts des Kerntriebwerks positioniert ist, einen Primärstromkanal, der durch das Kerntriebwerk führt, und einen Sekundärstromkanal, der an dem Kerntriebwerk vorbei führt. Dabei ist vorgesehen, dass das Turbofantriebwerk eine Baugruppe gemäß Patentanspruch 1 umfasst, wobei die Baugruppe in Strömungsrichtung hinter dem Fan im Sekundärstromkanal angeordnet ist.In another aspect of the invention, the present invention relates to a turbofan engine comprising: a core engine, a fan positioned upstream of the core engine, a primary flow channel that passes through the core engine, and a secondary flow channel that passes the core engine. It is provided that the turbofan engine comprises an assembly according to claim 1, the assembly being arranged in the flow direction behind the fan in the secondary flow duct.

Dabei kann vorgesehen sein, dass das Ausgangsleitrad als strukturelles Ausgangsleitrad ausgebildet ist und dementsprechend dafür geeignet ist und dazu dient, strukturelle Lasten aufzunehmen. Hierdurch kann auf Streben, die den Sekundärstromkanal radial durchqueren, jedenfalls im Bereich des Ausgangsleitrads verzichtet werden. Dabei ist beispielsweise vorgesehen, dass die Anzahl der Leitschaufel des Ausgangsleitrad unter 30, insbesondere unter 25 und das Schaufel-Höhen-Verhältnis der Leitschaufeln des Ausgangsleitrads im Bereich zwischen 0,8 und 1,3, insbesondere im Bereich zwischen 0,9 und 1,2 liegt.It can be provided that the output guide wheel is designed as a structural output guide wheel and is accordingly suitable for this purpose and serves to absorb structural loads. In this way, struts that radially cross the secondary flow channel can be dispensed with in the area of the output stator in any case. It is provided, for example, that the number of guide vanes of the output guide wheel is below 30th , especially under 25th and the blade-to-height ratio of the guide blades of the output stator is in the range between 0.8 and 1.3, in particular in the range between 0.9 and 1.2.

In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beeinflussung der Strömung in einem Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln einer Baugruppe, die sich zwischen einer radial inneren Strömungspfadbegrenzung und einer radial äußeren Strömungspfadbegrenzung erstrecken. Das Verfahren sieht vor, dass mittels eines den Leitschaufeln jeweils zugeordneten Wirbelgeneratorelements eine Wirbelströmung im Schaufelkanal erzeugt wird, die einer Sekundärströmung im Schaufelkanal entgegen gerichtet ist, so dass die Strömung im Schaufelkanal stärker als zweidimensionale Strömung ausgerichtet wird.In a further aspect of the invention, the invention relates to a method for influencing the flow in a blade channel between two guide blades of an assembly which extend between a radially inner flow path boundary and a radially outer flow path boundary. The method provides that a vortex flow is generated in the vane channel by means of a vortex generator element assigned to the guide vanes, which is directed against a secondary flow in the vane channel, so that the flow in the vane channel is oriented more than a two-dimensional flow.

Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung bezogen auf ein zylindrisches Koordinatensystem beschrieben ist, das die Koordinaten x, r und φ aufweist. Dabei gibt x die axiale Richtung, r die radiale Richtung und φ den Winkel in Umfangsrichtung an. Die axiale Richtung ist dabei identisch mit der Maschinenachse des Turbofantriebwerks, in dem die Erfindung realisiert ist.It is pointed out that the present invention is described with reference to a cylindrical coordinate system which has the coordinates x, r and φ. X indicates the axial direction, r the radial direction and φ the angle in the circumferential direction. The axial direction is identical to the machine axis of the turbofan engine in which the invention is implemented.

Wie hier an anderer Stelle angeführt wird, kann sich die vorliegende Offenbarung auf ein Gasturbinentriebwerk beziehen. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann einen Triebwerkskern umfassen, der eine Turbine, einen Brennraum, einen Verdichter und eine die Turbine mit dem Verdichter verbindende Kernwelle umfasst. Solch ein Gasturbinentriebwerk kann ein Gebläse (mit Gebläseschaufeln) umfassen, das stromaufwärts des Triebwerkskerns positioniert ist.As stated elsewhere herein, the present disclosure may relate to a gas turbine engine. Such a gas turbine engine may include an engine core that includes a turbine, a combustion chamber, a compressor, and a core shaft connecting the turbine to the compressor. Such a gas turbine engine may include a fan (with fan blades) positioned upstream of the engine core.

Anordnungen der vorliegenden Offenbarung können insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Gebläse, die über ein Getriebe angetrieben werden, von Vorteil sein. Entsprechend kann das Gasturbinentriebwerk ein Getriebe umfassen, das einen Eingang von der Kernwelle empfängt und Antrieb für das Gebläse zum Antreiben des Gebläses mit einer niedrigeren Drehzahl als die Kernwelle abgibt. Der Eingang für das Getriebe kann direkt von der Kernwelle oder indirekt von der Kernwelle, beispielsweise über eine Stirnwelle und/oder ein Stirnzahnrad, erfolgen. Die Kernwelle kann mit der Turbine und dem Verdichter starr verbunden sein, so dass sich die Turbine und der Verdichter mit derselben Drehzahl drehen (wobei sich das Gebläse mit einer niedrigeren Drehzahl dreht).Arrangements of the present disclosure may be particularly, but not exclusively, advantageous for fans that are driven by a transmission. Accordingly, the gas turbine engine may include a transmission that receives an input from the core shaft and drives the fan to drive the fan at a lower speed than the core shaft. The input for the transmission can take place directly from the core shaft or indirectly from the core shaft, for example via a spur shaft and / or a spur gear. The core shaft may be rigidly connected to the turbine and compressor so that the turbine and compressor rotate at the same speed (with the fan rotating at a lower speed).

Das Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige geeignete allgemeine Architektur aufweisen. Beispielsweise kann das Gasturbinentriebwerk eine beliebige gewünschte Anzahl an Wellen, die Turbinen und Verdichter verbinden, beispielsweise eine, zwei oder drei Wellen, aufweisen. Lediglich beispielhaft kann die mit der Kernwelle verbundene Turbine eine erste Turbine sein, der mit der Kernwelle verbundene Verdichter kann ein erster Verdichter sein und die Kernwelle kann eine erste Kernwelle sein. Der Triebwerkskern kann ferner eine zweite Turbine, einen zweiten Verdichter und eine zweite Kernwelle, die die zweite Turbine mit dem zweiten Verdichter verbindet, umfassen. Die zweite Turbine, der zweite Verdichter und die zweite Kernwelle können dahingehend angeordnet sein, sich mit einer höheren Drehzahl als die erste Kernwelle zu drehen.The gas turbine engine described and / or claimed herein can have any suitable general architecture. For example, the gas turbine engine may have any desired number of shafts connecting turbines and compressors, for example one, two or three shafts. For example only, the turbine connected to the core shaft may be a first turbine, the compressor connected to the core shaft may be a first compressor, and the core shaft may be a first core shaft. The engine core may further include a second turbine, a second compressor, and a second core shaft connecting the second turbine to the second compressor. The second turbine, the second compressor, and the second core shaft may be arranged to rotate at a higher speed than the first core shaft.

Bei solch einer Anordnung kann der zweite Verdichter axial stromabwärts des ersten Verdichters positioniert sein. Der zweite Verdichter kann dahingehend angeordnet sein, Strömung von dem ersten Verdichter aufzunehmen (beispielsweise direkt aufzunehmen, beispielsweise über einen allgemein ringförmigen Kanal).With such an arrangement, the second compressor may be positioned axially downstream of the first compressor. The second compressor may be arranged to receive flow from the first compressor (e.g., take up directly, e.g. via a generally annular channel).

Das Getriebe kann dahingehend angeordnet sein, von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise die erste Kernwelle in dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Beispielsweise kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, lediglich von der Kernwelle, die dazu konfiguriert ist, sich (beispielsweise im Gebrauch) mit der niedrigsten Drehzahl zu drehen, (beispielsweise nur von der ersten Kernwelle und nicht der zweiten Kernwelle bei dem obigen Beispiel) angetrieben zu werden. Alternativ dazu kann das Getriebe dahingehend angeordnet sein, von einer oder mehreren Wellen, beispielsweise der ersten und/oder der zweiten Welle in dem obigen Beispiel, angetrieben zu werden. The transmission may be arranged to be driven by the core shaft configured to rotate at the lowest speed (e.g., in use) (e.g., the first core shaft in the example above). For example, the transmission may be arranged to be driven only by the core shaft configured to rotate at the lowest speed (for example, in use) (for example, only the first core shaft and not the second core shaft in the example above) will. Alternatively, the transmission may be arranged to be driven by one or more shafts, for example the first and / or the second shaft in the example above.

Bei einem Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann ein Brennraum axial stromabwärts des Gebläses und des Verdichters (der Verdichter) vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Brennraum direkt stromabwärts des zweiten Verdichters (beispielsweise an dessen Ausgang) liegen, wenn ein zweiter Verdichter vorgesehen ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung am Ausgang des Verdichters dem Einlass der zweiten Turbine zugeführt werden, wenn eine zweite Turbine vorgesehen ist. Der Brennraum kann stromaufwärts der Turbine (der Turbinen) vorgesehen sein.In a gas turbine engine described and / or claimed herein, a combustion chamber may be provided axially downstream of the blower and the compressor (s). For example, the combustion chamber can be located directly downstream of the second compressor (for example at the outlet thereof) if a second compressor is provided. As another example, the flow at the outlet of the compressor can be supplied to the inlet of the second turbine if a second turbine is provided. The combustion chamber can be provided upstream of the turbine (s).

Der oder jeder Verdichter (beispielsweise der erste Verdichter und der zweite Verdichter gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln, bei denen es sich um variable Statorschaufeln (dahingehend, dass ihr Anstellwinkel variabel sein kann) handeln kann, umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each compressor (for example the first compressor and the second compressor as described above) can comprise any number of stages, for example several stages. Each stage can include a series of rotor blades and a series of stator blades, which can be variable stator blades (in that their angle of attack can be variable). The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Die oder jede Turbine (beispielsweise die erste Turbine und die zweite Turbine gemäß obiger Beschreibung) kann eine beliebige Anzahl an Stufen, beispielsweise mehrere Stufen, umfassen. Jede Stufe kann eine Reihe von Rotorschaufeln und eine Reihe von Statorschaufeln umfassen. Die Reihe von Rotorschaufeln und die Reihe von Statorschaufeln können axial voneinander versetzt sein.The or each turbine (e.g., the first turbine and the second turbine as described above) may include any number of stages, for example multiple stages. Each stage can include a series of rotor blades and a series of stator blades. The row of rotor blades and the row of stator blades can be axially offset from one another.

Jede Gebläseschaufel kann mit einer radialen Spannweite definiert sein, die sich von einem Fuß (oder einer Nabe) an einer radial innenliegenden von Gas überströmten Stelle oder an einer Position einer Spannbreite von 0 % zu einer Spitze an einer Position einer Spannbreite von 100 % erstreckt. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann weniger als (oder in der Größenordnung von): 0,4, 0,39, 0,38, 0,37, 0,36, 0,35, 0,34, 0,33, 0,32, 0,31, 0,3, 0,29, 0,28, 0,27, 0,26 oder 0,25 liegen. Das Verhältnis des Radius der Gebläseschaufel an der Nabe zu dem Radius der Gebläseschaufel an der Spitze kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Diese Verhältnisse können allgemeinen als das Nabe-Spitze-Verhältnis bezeichnet werden. Der Radius an der Nabe und der Radius an der Spitze können beide an dem vorderen Randteil (oder dem axial am weitesten vorne liegenden Rand) der Schaufel gemessen werden. Das Nabe-Spitze-Verhältnis bezieht sich natürlich auf den von Gas überströmten Abschnitt der Gebläseschaufel, d. h. den Abschnitt, der sich radial außerhalb jeglicher Plattform befindet.Each fan blade may be defined with a radial span that extends from a foot (or hub) at a radially inner gas-flowed location or at a 0% span position to a tip at a 100% span position. The ratio of the radius of the fan blade on the hub to the radius of the fan blade on the tip may be less than (or on the order of): 0.4, 0.39, 0.38, 0.37, 0.36, 0, 35, 0.34, 0.33, 0.32, 0.31, 0.3, 0.29, 0.28, 0.27, 0.26 or 0.25. The ratio of the radius of the fan blade at the hub to the radius of the fan blade at the tip can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can form upper or lower limits). These ratios can generally be referred to as the hub-to-tip ratio. The radius at the hub and the radius at the tip can both be measured at the front edge portion (or the axially most forward edge) of the blade. The hub-to-tip ratio, of course, refers to the portion of the fan blade over which gas flows, i.e. H. the section that is radially outside of any platform.

Der Radius des Gebläses kann zwischen der Mittellinie des Triebwerks und der Spitze der Gebläseschaufel an ihrem vorderen Rand gemessen werden. Der Durchmesser des Gebläses (der einfach das Doppelte des Radius des Gebläses sein kann) kann größer als (oder in der Größenordnung von): 250 cm (etwa 100 Inch), 260 cm, 270 cm (etwa 105 Inch), 280 cm (etwa 110 Inch), 290 cm (etwa 115 Inch), 300 cm (etwa 120 Inch), 310 cm, 320 cm (etwa 125 Inch), 330 cm (etwa 130 Inch), 340 cm (etwa 135 Inch), 350 cm, 360 cm (etwa 140 Inch), 370 cm (etwa 145 Inch), 380 cm (etwa 150 Inch) oder 390 cm (etwa 155 Inch) sein (liegen). Der Gebläsedurchmesser kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The radius of the fan can be measured between the center line of the engine and the tip of the fan blade at its front edge. The diameter of the blower (which can simply be twice the radius of the blower) can be greater than (or on the order of): 250 cm (about 100 inches), 260 cm, 270 cm (about 105 inches), 280 cm (about 110 inches), 290 cm (about 115 inches), 300 cm (about 120 inches), 310 cm, 320 cm (about 125 inches), 330 cm (about 130 inches), 340 cm (about 135 inches), 350 cm, About 360 cm (about 140 inches), 370 cm (about 145 inches), 380 cm (about 150 inches) or 390 cm (about 155 inches). The fan diameter can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can be upper or lower limits).

Die Drehzahl des Gebläses kann im Gebrauch variieren. Allgemein ist die Drehzahl geringer für Gebläse mit einem größeren Durchmesser. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen weniger als 2500 U/min, beispielsweise weniger als 2300 U/min, betragen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann auch die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 250 cm bis 300 cm (beispielsweise 250 cm bis 280 cm) im Bereich von 1700 U/min bis 2500 U/min, beispielsweise im Bereich von 1800 U/min bis 2300 U/min, beispielsweise im Bereich von 1900 U/min bis 2100 U/min, liegen. Lediglich als ein weiteres nicht einschränkendes Beispiel kann die Drehzahl des Gebläses bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen für ein Triebwerk mit einem Gebläsedurchmesser im Bereich von 320 cm bis 380 cm in dem Bereich von 1200 U/min bis 2000 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1300 U/min bis 1800 U/min, beispielsweise in dem Bereich von 1400 U/min bis 1600 U/min, liegen.The speed of the fan can vary in use. In general, the speed is lower for fans with a larger diameter. For example only, as a non-limiting example, the fan speed may be less than 2500 rpm, for example less than 2300 rpm, under constant speed conditions. Just as another, non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 250 cm to 300 cm (for example 250 cm to 280 cm) in the range from 1700 rpm to 2500 rpm, for example in the range from 1800 rpm to 2300 rpm, for example in the range from 1900 rpm to 2100 rpm. Just as another non-limiting example, the speed of the fan under constant speed conditions for an engine with a fan diameter in the range from 320 cm to 380 cm can be in the range from 1200 rpm to 2000 rpm, for example in the range from 1300 rpm. min to 1800 rpm, for example in the range from 1400 rpm to 1600 rpm.

Im Gebrauch des Gasturbinentriebwerks dreht sich das Gebläse (mit zugehörigen Gebläseschaufeln) um eine Drehachse. Diese Drehung führt dazu, dass sich die Spitze der Gebläseschaufel mit einer Geschwindigkeit USpitze bewegt. Die von den Gebläseschaufeln an der Strömung verrichtete Arbeit resultiert in einem Anstieg der Enthalpie dH der Strömung. Eine Gebläsespitzenbelastung kann als dH/Uspitze 2 definiert werden, wobei dH der Enthalpieanstieg (beispielsweise der durchschnittliche 1-D-Enthalpieanstieg) über das Gebläse hinweg ist und USpitze die (Translations-) Geschwindigkeit der Gebläsespitze, beispielsweise an dem vorderen Rand der Spitze, ist (die als Gebläsespitzenradius am vorderen Rand multipliziert mit der Winkelgeschwindigkeit definiert werden kann). Die Gebläsespitzenbelastung bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann mehr als (oder in der Größenordnung von): 0,3, 0,31, 0,32, 0,33, 0,34, 0,35, 0,36, 0,37, 0,38, 0,39 oder 0,4 betragen (liegen) (wobei alle Einheiten in diesem Abschnitt Jkg-1K-1/(ms-1)2 sind). Die Gebläsespitzenbelastung kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). When using the gas turbine engine, the blower (with associated blower blades) rotates about an axis of rotation. This rotation causes the tip of the fan blade to move at a speed U top emotional. The work performed by the fan blades on the flow results in an increase in the enthalpy dH of the flow. A blower peak load can be defined as dH / U peak 2 , where dH is the enthalpy increase (e.g. the average 1-D enthalpy increase) across the blower and U top is the (translation) speed of the fan tip, for example at the front edge of the tip (which can be defined as the fan tip radius at the front edge multiplied by the angular speed). The blower peak load under constant speed conditions can be more than (or on the order of): 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38 , 0.39 or 0.4 are (lie) (all units in this section being Jkg -1 K -1 / (ms -1 ) 2 ). The blower peak load can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can be upper or lower limits).

Gasturbinentriebwerke gemäß der vorliegenden Offenbarung können ein beliebiges gewünschtes Bypassverhältnis aufweisen, wobei das Bypassverhältnis als das Verhältnis des Massendurchsatzes der Strömung durch den Bypasskanal zu dem Massendurchsatz der Strömung durch den Kern bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen definiert wird. Bei einigen Anordnungen kann das Bypassverhältnis mehr als (in der Größenordnung von): 10, 10,5, 11, 11,5, 12, 12,5, 13, 13,5, 14, 14,5, 15, 15,5, 16, 16,5 oder 17 betragen (liegen). Das Bypassverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Bypasskanal kann im Wesentlichen ringförmig sein. Der Bypasskanal kann sich radial außerhalb des Triebwerkskerns befinden. Die radial äußere Fläche des Bypasskanals kann durch eine Triebwerksgondel und/oder ein Gebläsegehäuse definiert werden.Gas turbine engines in accordance with the present disclosure may have any desired bypass ratio, the bypass ratio being defined as the ratio of the mass flow rate of flow through the bypass channel to the mass flow rate of flow through the core at constant speed conditions. In some arrangements, the bypass ratio can be more than (on the order of): 10th , 10th , 5 , 11 , 11 , 5 , 12 , 12 , 5 , 13 , 13 , 5 , 14 , 14 , 5 , 15 , 15 , 5 , 16 , 16 , 5 or 17th amount (lie). The bypass ratio can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can form upper or lower limits). The bypass channel can be essentially ring-shaped. The bypass channel can be located radially outside of the engine core. The radially outer surface of the bypass duct can be defined by an engine nacelle and / or a blower housing.

Das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann als das Verhältnis des Staudrucks stromaufwärts des Gebläses zu dem Staudruck am Ausgang des Höchstdruckverdichters (vor dem Eingang in den Brennraum) definiert werden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann das Gesamtdruckverhältnis eines Gasturbinentriebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei Konstantgeschwindigkeit mehr als (oder in der Größenordnung von): 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 betragen (liegen). Das Gesamtdruckverhältnis kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden).The total pressure ratio of a gas turbine engine described and / or claimed herein can be defined as the ratio of the back pressure upstream of the fan to the back pressure at the output of the supercharger (prior to entering the combustion chamber). As a non-limiting example, the total pressure ratio of a gas turbine engine described and / or claimed herein at constant speed may be more than (or on the order of): 35 , 40 , 45 , 50 , 55 , 60 , 65 , 70 , 75 amount (lie). The total pressure ratio can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can be upper or lower limits).

Der spezifische Schub eines Triebwerks kann als der Nettoschub des Triebwerks dividiert durch den Gesamtmassenstrom durch das Triebwerk hindurch definiert werden. Bei Konstantgeschwindigkeitsbedingungen kann der spezifische Schub eines Triebwerks, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, weniger als (oder in der Größenordnung von): 110 Nkg-1s, 105 Nkg-1s, 100 Nkg-1s, 95 Nkg-1s, 90 Nkg-1s, 85 Nkg-1s oder 80 Nkg-1s betragen (liegen). Der spezifische Schub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Solche Triebwerke können im Vergleich zu herkömmlichen Gasturbinentriebwerken besonders effizient sein.The specific thrust of an engine can be defined as the net thrust of the engine divided by the total mass flow through the engine. Under constant speed conditions, the specific thrust of an engine described and / or claimed herein may be less than (or on the order of): 110 Nkg -1 s, 105 Nkg -1 s, 100 Nkg -1 s, 95 Nkg -1 s, 90 Nkg -1 s, 85 Nkg -1 s or 80 Nkg -1 s. The specific thrust can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (ie the values can be upper or lower limits). Such engines can be particularly efficient compared to conventional gas turbine engines.

Ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen beliebigen gewünschten Höchstschub aufweisen. Lediglich als ein nicht einschränkendes Beispiel kann eine Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, zur Erzeugung eines Höchstschubs von mindestens (oder in der Größenordnung von): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN, 450kN, 500kN oder 550kN in der Lage sein. Der Höchstschub kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Der Schub, auf den oben Bezug genommen wird, kann der Nettohöchstschub bei standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen auf Meereshöhe plus 15 Grad C (Umgebungsdruck 101,3 kPa, Temperatur 30 Grad C) bei statischem Triebwerk sein.A gas turbine engine described and / or claimed herein can have any desired maximum thrust. By way of non-limiting example only, a gas turbine described and / or claimed herein can produce a maximum thrust of at least (or on the order of): 160kN, 170kN, 180kN, 190kN, 200kN, 250kN, 300kN, 350kN, 400kN , 450kN, 500kN or 550kN. The maximum thrust can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (ie the Values can form upper or lower limits). The thrust referred to above can be the maximum net thrust under standard atmospheric conditions at sea level plus 15 degrees C (ambient pressure 101.3 kPa, temperature 30 degrees C) for static engines.

Im Gebrauch kann die Temperatur der Strömung am Eingang der Hochdruckturbine besonders hoch sein. Diese Temperatur, die als TET bezeichnet werden kann, kann an dem Ausgang zum Brennraum, beispielsweise unmittelbar stromaufwärts der ersten Turbinenschaufel, die wiederum als eine Düsenleitschaufel bezeichnet werden kann, gemessen werden. Bei Konstantgeschwindigkeit kann die TET mindestens (oder in der Größenordnung von): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K oder 1650K betragen (liegen). Die TET bei Konstantgeschwindigkeit kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET im Gebrauch des Triebwerks kann beispielsweise mindestens (oder in der Größenordnung von): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K oder 2000K betragen (liegen). Die maximale TET kann in einem einschließenden Bereich liegen, der von zwei der Werte im vorhergehenden Satz begrenzt wird (d. h. die Werte können obere oder untere Grenzen bilden). Die maximale TET kann beispielsweise bei einer Bedingung von hohem Schub, beispielsweise bei einer MTO-Bedingung (MTO - Maximum Take-Off thrust - maximaler Startschub), auftreten.In use, the temperature of the flow at the inlet of the high pressure turbine can be particularly high. This temperature, which can be referred to as TET, can be measured at the exit to the combustion chamber, for example immediately upstream of the first turbine blade, which in turn can be referred to as a nozzle guide blade. At constant speed, the TET can be at least (or in the order of magnitude): 1400K, 1450K, 1500K, 1550K, 1600K or 1650K. The constant velocity TET can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). For example, the maximum TET in use of the engine may be at least (or on the order of): 1700K, 1750K, 1800K, 1850K, 1900K, 1950K or 2000K. The maximum TET can be in an inclusive range limited by two of the values in the previous sentence (i.e. the values can be upper or lower limits). The maximum TET can occur, for example, in a condition of high thrust, for example an MTO condition (MTO - maximum take-off thrust - maximum start thrust).

Eine Gebläseschaufel und/oder ein Blattabschnitt einer Gebläseschaufel, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann aus einem beliebigen geeigneten Material oder einer Kombination aus Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Verbundstoff, beispielsweise einem Metallmatrix-Verbundstoff und/oder einem Verbundstoff mit organischer Matrix, wie z. B. Kohlefaser, hergestellt werden. Als ein weiteres Beispiel kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufel und/oder des Blatts zumindest zum Teil aus einem Metall, wie z. B. einem auf Titan basierendem Metall oder einem auf Aluminium basierenden Material (wie z. B. einer Aluminium-Lithium-Legierung) oder einem auf Stahl basierenden Material hergestellt werden. Die Gebläseschaufel kann mindestens zwei Bereiche umfassen, die unter Verwendung verschiedener Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Gebläseschaufel einen vorderen Schutzrand aufweisen, der unter Verwendung eines Materials hergestellt wird, das dem Aufschlagen (beispielsweise von Vögeln, Eis oder anderem Material) besser widerstehen kann als der Rest der Schaufel. Solch ein vorderer Rand kann beispielsweise unter Verwendung von Titan oder einer auf Titan basierenden Legierung hergestellt werden. Somit kann die Gebläseschaufel lediglich als ein Beispiel einen auf Kohlefaser oder Aluminium basierenden Körper (wie z. B. eine Aluminium-Lithium-Legierung) mit einem vorderen Rand aus Titan aufweisen.A fan blade and / or a blade portion of a fan blade described and / or claimed herein can be made from any suitable material or combination of materials. For example, at least a part of the fan blade and / or the blade can be made at least in part of a composite, for example a metal matrix composite and / or a composite with an organic matrix, such as, for example. B. carbon fiber. As another example, at least a portion of the fan blade and / or the blade may be at least partially made of a metal, such as. B. a titanium-based metal or an aluminum-based material (such as an aluminum-lithium alloy) or a steel-based material. The fan blade may include at least two areas made using different materials. For example, the fan blade may have a protective front edge that is made using a material that is more resistant to impact (e.g., birds, ice, or other material) than the rest of the blade. Such a leading edge can be produced, for example, using titanium or a titanium-based alloy. Thus, as an example only, the fan blade may include a carbon fiber or aluminum based body (such as an aluminum-lithium alloy) with a titanium leading edge.

Ein Gebläse, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann einen mittleren Abschnitt umfassen, von dem sich die Gebläseschaufeln, beispielsweise in einer radialen Richtung, erstrecken können. Die Gebläseschaufeln können auf beliebige gewünschte Art und Weise an dem mittleren Abschnitt angebracht sein. Beispielsweise kann jede Gebläseschaufel eine Fixierungsvorrichtung umfassen, die mit einem entsprechenden Schlitz in der Nabe (oder Scheibe) in Eingriff gelangen kann. Lediglich als ein Beispiel kann solch eine Fixierungsvorrichtung in Form eines Schwalbenschwanzes vorliegen, der zur Fixierung der Gebläseschaufel an der Nabe/Scheibe in einen entsprechenden Schlitz in der Nabe/Scheibe eingesteckt und/oder damit in Eingriff gebracht werden kann. Als ein weiteres Beispiel können die Gebläseschaufeln integral mit einem mittleren Abschnitt ausgebildet sein. Solch eine Anordnung kann als eine Blisk oder ein Bling bezeichnet werden. Ein beliebiges geeignetes Verfahren kann zur Herstellung solch einer Blisk oder solch eines Bling verwendet werden. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Gebläseschaufeln aus einem Block maschinell herausgearbeitet werden und/oder mindestens ein Teil der Gebläseschaufeln kann durch Schweißen, wie z. B. lineares Reibschweißen, an der Nabe/Scheibe angebracht werden.A fan described and / or claimed herein may include a central portion from which the fan blades may extend, for example in a radial direction. The fan blades can be attached to the central section in any desired manner. For example, each fan blade can include a fixation device that can engage a corresponding slot in the hub (or disc). Such a fixing device in the form of a dovetail, which can be inserted into and / or brought into engagement with a corresponding slot in the hub / disc for fixing the fan blade, can be present only as an example. As another example, the fan blades can be integrally formed with a central portion. Such an arrangement can be referred to as a blisk or a bling. Any suitable method can be used to make such a blisk or bling. For example, at least some of the fan blades can be machined out of a block and / or at least some of the fan blades can be welded, e.g. B. linear friction welding, attached to the hub / disc.

Die Gasturbinentriebwerke, die hier beschrieben und/oder beansprucht werden, können oder können nicht mit einer VAN (Variable Area Nozzle - Düse mit variablem Querschnitt) versehen sein. Solch eine Düse mit variablem Querschnitt kann eine Variation des Ausgangsquerschnitts des Bypasskanals im Gebrauch gestatten. Die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können auf Triebwerke mit oder ohne eine VAN zutreffen.The gas turbine engines described and / or claimed herein may or may not be provided with a VAN (Variable Area Nozzle - nozzle with a variable cross-section). Such a variable cross-section nozzle can allow the output cross-section of the bypass channel to be varied in use. The general principles of the present disclosure may apply to engines with or without a VAN.

Das Gebläse einer Gasturbine, die hier beschrieben und/oder beansprucht wird, kann eine beliebige gewünschte Anzahl an Gebläseschaufeln, beispielsweise 16, 18, 20 oder 22 Gebläseschaufeln, aufweisen.The blower of a gas turbine described and / or claimed herein can be any desired number of blower blades, for example 16 , 18th , 20th or 22 Blower blades have.

Gemäß der hier erfolgenden Verwendung können Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Konstantgeschwindigkeitsbedingungen eines Luftfahrzeugs, an dem das Gasturbinentriebwerk angebracht ist, bedeuten. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können herkömmlicherweise als die Bedingungen während des mittleren Teils des Flugs definiert werden, beispielsweise die Bedingungen, denen das Luftfahrzeug und/oder das Triebwerk zwischen (hinsichtlich Zeit und/oder Entfernung) dem Ende des Steigflugs und dem Beginn des Sinkflugs ausgesetzt wird bzw. werden.As used herein, constant speed conditions may mean constant speed conditions of an aircraft to which the gas turbine engine is attached. Such constant speed conditions can conventionally be defined as the conditions during the middle part of the flight, for example the conditions to which the aircraft and / or the engine is exposed between (in terms of time and / or distance) the end of the climb and the start of the descent. will.

Lediglich als ein Beispiel kann die Vorwärtsgeschwindigkeit bei der Konstantgeschwindigkeitsbedingung bei einem beliebigen Punkt im Bereich von Mach 0,7 bis 0,9, beispielsweise 0,75 bis 0,85, beispielsweise 0,76 bis 0,84, beispielsweise 0,77 bis 0,83, beispielsweise 0,78 bis 0,82, beispielsweise 0,79 bis 0,81, beispielsweise in der Größenordnung von Mach 0,8, in der Größenordnung von Mach 0,85 oder in dem Bereich von 0,8 bis 0,85 liegen. Eine beliebige Geschwindigkeit innerhalb dieser Bereiche kann die Konstantfahrtbedingung sein. Bei einigen Luftfahrzeugen können die Konstantfahrtbedingungen außerhalb dieser Bereiche, beispielsweise unter Mach 0,7 oder über Mach 0,9, liegen.For example only, the forward speed at the constant speed condition at any point may range from Mach 0.7 to 0.9, for example 0.75 to 0.85, for example 0.76 to 0.84, for example 0.77 to 0 , 83, for example 0.78 to 0.82, for example 0.79 to 0.81, for example in the order of Mach 0.8, in the order of Mach 0.85 or in the range of 0.8 to 0, 85 lie. Any speed within these ranges can be the constant travel condition. For some aircraft, constant speed conditions may be outside of these ranges, for example below Mach 0.7 or above Mach 0.9.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer Höhe, die im Bereich von 10.000 m bis 15.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.000 m bis 12.000 m, beispielsweise im Bereich von 10.400 m bis 11.600 m (etwa 38.000 Fuß) beispielsweise im Bereich von 10.500 m bis 11.500 m, beispielsweise im Bereich von 10.600 m bis 11.400 m, beispielsweise im Bereich von 10.700 m (etwa 35.000 Fuß) bis 11.300 m, beispielsweise im Bereich von 10.800 m bis 11.200 m, beispielsweise im Bereich von 10.900 m bis 11.100 m, beispielsweise in der Größenordnung von 11.000 m, liegt, entsprechen. Die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können standardmäßigen atmosphärischen Bedingungen bei einer beliebigen gegebenen Höhe in diesen Bereichen entsprechen.For example only, the constant speed conditions may be standard atmospheric conditions at an altitude that is in the range of 10,000 m to 15,000 m, for example in the range of 10,000 m to 12,000 m, for example in the range of 10,400 m to 11,600 m (approximately 38,000 feet), for example in Range of 10,500 m to 11,500 m, for example in the range of 10,600 m to 11,400 m, for example in the range of 10,700 m (approximately 35,000 feet) to 11,300 m, for example in the range from 10,800 m to 11,200 m, for example in the range from 10,900 m to 11,100 m, for example in the order of 11,000 m. The constant velocity conditions can correspond to standard atmospheric conditions at any given altitude in these areas.

Lediglich als ein Beispiel können die Konstantgeschwindigkeitsbedingungen Folgendem entsprechen: einer Vorwärts-Mach-Zahl von 0,8; einem Druck von 23.000 Pa und einer Temperatur von -55 Grad C.As an example only, the constant speed conditions may correspond to: a forward Mach number of 0.8; a pressure of 23,000 Pa and a temperature of -55 degrees C.

So wie sie hier durchweg verwendet werden, können „Konstantgeschwindigkeit“ oder „Konstantgeschwindigkeitsbedingungen“ den aerodynamischen Auslegungspunkt bedeuten. Solch ein aerodynamischer Auslegungspunkt (oder ADP - Aerodynamic Design Point) kann den Bedingungen (darunter beispielsweise die Mach-Zahl, Umgebungsbedingungen und Schubanforderung), für die der Gebläsebetrieb ausgelegt ist, entsprechen. Dies kann beispielsweise die Bedingungen, bei denen das Gebläse (oder das Gasturbinentriebwerk) konstruktionsgemäß den optimalen Wirkungsgrad aufweist, bedeuten.As used throughout, "constant speed" or "constant speed conditions" can mean the aerodynamic design point. Such an aerodynamic design point (or ADP - Aerodynamic Design Point) can correspond to the conditions (including, for example, the Mach number, ambient conditions and thrust requirement) for which the fan operation is designed. This can mean, for example, the conditions in which the blower (or the gas turbine engine) has the optimal efficiency by design.

Im Gebrauch kann ein Gasturbinentriebwerk, das hier beschrieben und/oder beansprucht wird, bei den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen, die hier an anderer Stelle definiert werden, betrieben werden. Solche Konstantgeschwindigkeitsbedingungen können von den Konstantgeschwindigkeitsbedingungen (beispielsweise den Bedingungen während des mittleren Teils des Fluges) eines Luftfahrzeugs, an dem mindestens ein (beispielsweise 2 oder 4) Gasturbinentriebwerk zur Bereitstellung von Schubkraft befestigt sein kann, bestimmt werden.In use, a gas turbine engine described and / or claimed herein may be operated at the constant speed conditions defined elsewhere herein. Such constant speed conditions can be determined from the constant speed conditions (e.g., mid-flight conditions) of an aircraft to which at least one (e.g., 2 or 4) gas turbine engine may be attached to provide thrust.

Für den Fachmann ist verständlich, dass ein Merkmal oder Parameter, das bzw. der in Bezug auf einen der obigen Aspekte beschrieben wird, bei einem beliebigen anderen Aspekt angewendet werden kann, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Des Weiteren kann ein beliebiges Merkmal oder ein beliebiger Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, bei einem beliebigen Aspekt angewendet werden und/oder mit einem beliebigen anderen Merkmal oder Parameter, das bzw. der hier beschrieben wird, kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen.It will be understood by those skilled in the art that a feature or parameter described in relation to one of the above aspects can be applied to any other aspect, unless they are mutually exclusive. Furthermore, any feature or parameter described here can be applied to any aspect and / or combined with any other feature or parameter described here, if they are not mutually exclusive.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Turbofantriebwerks, in dem die vorliegende Erfindung realisierbar ist;
  • 2 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Baugruppe, die ein Fan-Ausgangsleitrad mit Leitschaufeln und den Leitschaufeln jeweils zugeordnete Wirbelgenerator-Bleche umfasst;
  • 3 schematisch eine Ansicht von oben und eine Seitenansicht eines Wirbelgenerator-Blechs;
  • 4 schematisch die axialen Abstände und die Abstände in Umfangsrichtung zwischen einem Wirbelgenerator-Blech und einer zugeordneten Leitschaufel;
  • 5 schematisch einen Längsschnitt durch eine Baugruppe gemäß der 2 unter Darstellung der Schaufelhöhe und der Profilsehnenlänge der Leitschaufeln des Ausgangsleitrads;
  • 6 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad und Wirbelgenerator-Blechen, die jeweils den Leitschaufeln des Ausgangsleitrads zugeordnet sind, wobei die Wirbelgenerator-Bleche auf einer eigenen Nabenstruktur angeordnet sind;
  • 7 an einem Ausführungsbeispiel die Stromlinien einer Strömung durch einen Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln eines Ausgangsleitrads, wobei die Strömung durch ein Wirbelgenerator-Blech beeinflusst und dadurch stärker zweidimensional ausgebildet ist;
  • 8 als Vergleich zur 7 die Stromlinien einer Strömung durch einen Schaufelkanal zwischen zwei Leitschaufeln eines Ausgangsleitrads, wobei die Strömung nicht durch ein Wirbelgenerator-Blech beeinflusst ist;
  • 9 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Wirbelgenerator-Blechs, das aerodynamisch geformt ist; und
  • 10 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Wirbelgenerator-Blechs, dass nicht aerodynamisch geformt ist.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures of the drawing using several exemplary embodiments. Show it:
  • 1 a simplified schematic sectional view of a turbofan engine in which the present invention can be implemented;
  • 2nd schematically shows a perspective view of an embodiment of an assembly comprising a fan output stator with guide vanes and vortex generator plates respectively assigned to the guide vanes;
  • 3rd schematically a view from above and a side view of a vortex generator sheet;
  • 4th schematically the axial distances and the distances in the circumferential direction between a vortex generator plate and an associated guide vane;
  • 5 schematically shows a longitudinal section through an assembly according to the 2nd showing the blade height and chord length of the guide vanes of the output guide wheel;
  • 6 a perspective view of another embodiment of an assembly with an output stator and vortex generator sheets, each associated with the guide vanes of the output stator, the vortex generator sheets being arranged on their own hub structure;
  • 7 in one exemplary embodiment, the streamlines of a flow through a vane channel between two guide vanes of an output stator, the flow being influenced by a vortex generator plate and thus being more two-dimensional;
  • 8th as a comparison to 7 the streamlines of a flow through a vane channel between two guide vanes of an output stator, the flow not being influenced by a vortex generator plate;
  • 9 schematically an embodiment of a vortex generator sheet, which is aerodynamically shaped; and
  • 10th schematically an embodiment of a vortex generator sheet that is not aerodynamically shaped.

Die 1 zeigt schematisch ein Turbofantriebwerk 100, das eine Fanstufe mit einem Fan 10 als Niederdruckverdichter, einen Mitteldruckverdichter 20, einen Hochdruckverdichter 30, eine Brennkammer 40, eine Hochdruckturbine 50, eine Mitteldruckturbine 60 und eine Niederdruckturbine 70 aufweist.The 1 shows schematically a turbofan engine 100 having a fan level with a fan 10th as a low pressure compressor, a medium pressure compressor 20th , a high pressure compressor 30th , a combustion chamber 40 , a high pressure turbine 50 , a medium pressure turbine 60 and a low pressure turbine 70 having.

Der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 weisen jeweils eine Mehrzahl von Verdichterstufen auf, die jeweils einen Rotor und einen Stator umfassen. Das Turbofantriebwerk 100 der 1 weist des Weiteren drei separate Wellen auf, eine Niederdruckwelle 81, die die Niederdruckturbine 70 mit dem Fan 10 verbindet, eine Mitteldruckwelle 82, die die Mitteldruckturbine 60 mit dem Mitteldruckverdichter 20 verbindet und eine Hochdruckwelle 83, die die Hochdruckturbine 50 mit dem Hochdruckverdichter 30 verbindet. Dies ist jedoch lediglich beispielhaft zu verstehen. Wenn das Turbofantriebwerk beispielsweise keinen Mitteldruckverdichter und keine Mitteldruckturbine besitzt, wären nur eine Niederdruckwelle und eine Hochdruckwelle vorhanden.The medium pressure compressor 20th and the high pressure compressor 30th each have a plurality of compressor stages, each comprising a rotor and a stator. The turbofan engine 100 the 1 also has three separate shafts, a low pressure shaft 81 that the low pressure turbine 70 with the fan 10th connects, a medium pressure wave 82 that the medium pressure turbine 60 with the medium pressure compressor 20th connects and a high pressure wave 83 that the high pressure turbine 50 with the high pressure compressor 30th connects. However, this is only to be understood as an example. For example, if the turbofan engine had no medium pressure compressor and no medium pressure turbine, there would only be a low pressure shaft and a high pressure shaft.

Das Turbofantriebwerk kann alternativ als Getriebefan ausgebildet sein, wobei der Fan über ein Untersetzungsgetriebe, typischerweise ein Planetengetriebe mit der Turbinenwelle gekoppelt ist.The turbofan engine can alternatively be designed as a gear fan, the fan being coupled to the turbine shaft via a reduction gear, typically a planetary gear.

Das Turbofantriebwerk 100 weist eine Triebwerksgondel 1 auf (auch als Triebwerksverkleidung bezeichnet), die eine Einlauflippe 14 umfasst und innenseitig einen Triebwerkseinlauf 11 ausbildet, der einströmende Luft dem Fan 10 zuführt. Der Fan 10 weist eine Mehrzahl von Fanschaufeln 101 auf, die mit einer Fanscheibe 102 verbunden sind. Der Annulus der Fanscheibe 102 bildet dabei die radial innere Begrenzung des Strömungspfads durch den Fan 10. Radial außen wird der Strömungspfad durch ein Fangehäuse 2 begrenzt. Stromaufwärts der Fanscheibe 102 ist ein Nasenkonus 103 angeordnet.The turbofan engine 100 has an engine nacelle 1 on (also known as engine cowling), which has an inlet lip 14 includes and an engine inlet on the inside 11 trains the inflowing air to the fan 10th feeds. The fan 10th has a plurality of fan blades 101 on that with a fan disk 102 are connected. The annulus of the fan disc 102 forms the radially inner boundary of the flow path through the fan 10th . The flow path is radially outside through a fan housing 2nd limited. Upstream of the fan disc 102 is a nose cone 103 arranged.

Hinter dem Fan 10 bildet das Turbofantriebwerk 100 einen Sekundärstromkanal 4 und einen Primärstromkanal 5 aus. Dabei wird der vom Triebwerk insgesamt angesaugte Luftmassenstrom hinter dem Fan 10 - aber noch vor dessen Leitapparat - durch einen so genannten Splitter 61 in den Sekundärstromkanal 4 und den Primärstromkanal 5 aufgesplittet. Dabei befindet sich ein Leitrad 15 ins Kerntriebwerk am Eingang des Primärstromkanals 5. Des Weiteren befindet sich hinter dem Fan 10 im Sekundärstromkanal 4 ein Fan-Ausgangsleitrad 25.Behind the fan 10th forms the turbofan engine 100 a secondary flow channel 4th and a primary power channel 5 out. The total air mass flow sucked in by the engine is behind the fan 10th - but before its guide system - by a so-called splitter 61 into the secondary flow channel 4th and the primary power channel 5 split up. There is a guide wheel 15 into the core engine at the entrance of the primary flow channel 5 . Furthermore there is behind the fan 10th in the secondary flow channel 4th a fan output stator 25th .

Der Primärstromkanal 5 führt durch das Kerntriebwerk (Gasturbine), das den Mitteldruckverdichter 20, den Hochdruckverdichter 30, die Brennkammer 40, die Hochdruckturbine 50, die Mitteldruckturbine 60 und die Niederdruckturbine 70 umfasst. Dabei sind der Mitteldruckverdichter 20 und der Hochdruckverdichter 30 von einem Umfangsgehäuse 6 umgeben, dass innenseitig eine Ringraumfläche bildet, die den Primärstromkanal 5 radial außen begrenzt. Radial innen ist der Primärstromkanal 5 durch entsprechende Kranzoberflächen der Rotoren und Statoren der jeweiligen Verdichterstufen bzw. durch die Nabe oder mit der Nabe verbundene Elemente der entsprechenden Antriebswelle begrenzt.The primary power channel 5 leads through the core engine (gas turbine), which is the medium pressure compressor 20th , the high pressure compressor 30th , the combustion chamber 40 , the high pressure turbine 50 , the medium pressure turbine 60 and the low pressure turbine 70 includes. Here are the medium pressure compressors 20th and the high pressure compressor 30th from a peripheral housing 6 surround that forms an annular space on the inside, which forms the primary flow channel 5 limited radially outside. Radially inside is the primary flow channel 5 limited by corresponding ring surfaces of the rotors and stators of the respective compressor stages or by the hub or elements of the corresponding drive shaft connected to the hub.

Im Betrieb des Turbofantriebwerks 100 durchströmt ein Primärstrom den Primärstromkanal 5, der auch als Hauptströmungskanal bezeichnet wird. Der Sekundärstromkanal 4, auch als Nebenstromkanal, Mantelstromkanal oder Bypass-Kanal bezeichnet, leitet im Betrieb des Turbofantriebwerks 100 vom Fan 10 angesaugte Luft am Kerntriebwerk vorbei.In operation of the turbofan engine 100 a primary current flows through the primary current channel 5 , which is also called the main flow channel. The secondary flow channel 4th , also referred to as a bypass duct, bypass duct or bypass duct, conducts during operation of the turbofan engine 100 from the fan 10th Air drawn in past the core engine.

Die beschriebenen Komponenten besitzen eine gemeinsame Rotations- bzw. Maschinenachse 90. Die Rotationsachse 90 definiert eine axiale Richtung des Turbofantriebwerks. Eine radiale Richtung des Turbofantriebwerks verläuft senkrecht zur axialen Richtung.The components described have a common axis of rotation or machine 90 . The axis of rotation 90 defines an axial direction of the turbofan engine. A radial direction of the turbofan engine is perpendicular to the axial direction.

Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist die Ausgestaltung des am Anfang des Sekundärstromkanals 4 angeordneten Fan-Ausgangsleitrads 25 bzw. einer Baugruppe, die dieses umfasst, von Bedeutung.In the context of the present invention, the configuration is at the beginning of the secondary flow channel 4th arranged fan output stator 25th or an assembly that includes this is important.

Die 2 zeigt in perspektivischer Ansicht anhand eines Ausführungsbeispiels die Komponenten der erfindungsgemäßen Baugruppe.The 2nd shows a perspective view based on an embodiment of the components of the assembly according to the invention.

Die Baugruppe umfasst ein Ausgangsleitrad 25, das eine Mehrzahl von Leitschaufeln 250 umfasst, die sich jeweils in radialer Richtung und äquidistantem Abstand zwischen einer radial inneren, nabenseitigen Strömungspfadbegrenzung 65 und einer radial äußeren, gehäuseseitigen Strömungspfadbegrenzung erstrecken. Dabei verhält es sich so, dass zwei Leitschaufeln 250 in Umfangsrichtung jeweils einen Schaufelkanal 3 zwischen sich ausbilden. Jede Leitschaufel 250 umfasst eine Saugseite 251 und eine Druckseite 252. Der Schaufelkanal 3 erstreckt sich zwischen der Druckseite 252 einer Leitschaufel 250 und der Saugseite 251 der benachbarten Leitschaufel 250.The assembly includes an output stator 25th that have a plurality of guide vanes 250 comprises, each in the radial direction and equidistant distance between a radially inner, hub-side flow path boundary 65 and a radially outer flow path boundary on the housing side. It is the case that two guide vanes 250 one blade channel in the circumferential direction 3rd train between themselves. Every vane 250 includes a suction side 251 and a print page 252 . The scoop channel 3rd extends between the printed page 252 a guide vane 250 and the suction side 251 of the neighboring guide vane 250 .

Die Baugruppe umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Wirbelgeneratorelementen, die als Wirbelgenerator-Bleche 7 ausgebildet sind und nachfolgend als solche bezeichnet werden. Die Wirbelgenerator-Bleche 7 bestehen jedoch nicht notwendigerweise aus Metall und können alternativ beispielsweise aus einer Keramik bestehen.The assembly also includes a plurality of vortex generator elements, which act as vortex generator sheets 7 are trained and are referred to below as such. The vortex generator sheets 7 However, they do not necessarily consist of metal and can alternatively consist of a ceramic, for example.

Die in der 2 dargestellten Wirbelgenerator-Bleche 7 erstrecken sich ausgehend von der nabenseitigen Strömungspfadbegrenzung 65 in radialer Richtung nach außen. Die Sehnenlänge, die radiale Höhe und die Ausrichtung der Wirbelgenerator-Bleche 7 sind dabei unterschiedlich verglichen mit der Profilsehnenlänge, der radialen Höhe und der Ausrichtung der Leitschaufeln 250. Insbesondere ist die radiale Höhe der Wirbelgenerator-Bleche 7 deutlich geringer als die radiale Höhe der Leitschaufeln 250 und beträgt maximal 20 % der radialen Höhe der Leitschaufeln 250. Auch die Sehnenlänge der Wirbelgenerator-Bleche 7 ist deutlich geringer als die Profilsehnenlänge der Leitschaufeln 250 und liegt bei maximal 20 % der Profilsehnenlänge der Leitschaufeln 250. Die Ausrichtung der Generatorbleche 7 ist derart, dass sie stärker in die Strömung gedreht sind als die Vorderkanten der Leitschaufeln 250. Diese Unterschiede werden anhand der 3 bis 6 weitergehend erläutert.The in the 2nd shown vortex generator sheets 7 extend from the hub-side flow path boundary 65 in the radial direction to the outside. The chord length, the radial height and the alignment of the vortex generator sheets 7 are different compared to the chord length, the radial height and the alignment of the guide vanes 250 . In particular, the radial height of the vortex generator sheets 7 significantly less than the radial height of the guide vanes 250 and is a maximum of 20% of the radial height of the guide vanes 250 . Also the chord length of the vortex generator sheets 7 is significantly less than the chord length of the guide vanes 250 and is included maximum 20% of the chord length of the guide vanes 250 . The alignment of the generator sheets 7 is such that they are rotated more into the flow than the leading edges of the guide vanes 250 . These differences are shown in the 3rd to 6 further explained.

Im Ausführungsbeispiel der 2 erstrecken sich die Wirbelgenerator-Bleche 7 von der nabenseitigen Strömungspfadbegrenzung 65 in den Sekundärstromkanal 4. In entsprechender Weise ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass sich Wirbelgenerator-Bleche von der gehäuseseitigen Strömungspfadbegrenzung radial nach innen in den Sekundärstromkanal 4 erstrecken. Sofern nachfolgend die Ausgestaltung der Wirbelgenerator-Bleche 7 anhand einer Anordnung an der nabenseitigen Strömungspfadbegrenzung beschrieben wird, so gelten diese Ausführungen in entsprechender Weise für Wirbelgenerator-Bleche, die an der gehäuseseitigen Strömungspfadbegrenzung angeordnet sind.In the embodiment of the 2nd the vortex generator sheets extend 7 from the hub-side flow path limitation 65 into the secondary flow channel 4th . In a corresponding manner, it is alternatively or additionally possible for vortex generator sheets to radially inward from the flow path boundary on the housing side into the secondary flow channel 4th extend. Provided below the design of the vortex generator sheets 7 is described using an arrangement on the hub-side flow path delimitation, these explanations apply in a corresponding manner to vortex generator sheets which are arranged on the housing-side flow path delimitation.

Die Wirbelgenerator-Bleche 7 sind jeweils einer Leitschaufel 250 zugeordnet und erzeugen jeweils eine Wirbelströmung im Schaufelkanal 3. Diese Wirbelströmung wirkt einer im Schaufelkanal stets vorhandenen Sekundärströmung, die von der Druckseite 252 der einen Leitschaufel 250, die den Schaufelkanal 3 begrenzt, zur Saugseite 251 der benachbarten Leitschaufel 250, die den Schaufelkanal 3 begrenzt, strömt, entgegen. The vortex generator sheets 7 are each a guide vane 250 assigned and each generate a vortex flow in the blade channel 3rd . This vortex flow acts on a secondary flow that is always present in the vane duct, that from the pressure side 252 the one vane 250 that the scoop channel 3rd limited, to the suction side 251 of the neighboring guide vane 250 that the scoop channel 3rd limited, flows, towards.

Damit erzeugen die Wirbelgenerator-Bleche 7 eine entgegen der Sekundärströmung im Schaufelkanal 3 gerichtete Wirbelströmung. Dies wird anhand der 7 und 8 weitergehend erläutert.The vortex generator sheets thus produce 7 one against the secondary flow in the blade channel 3rd directed vortex flow. This is based on the 7 and 8th further explained.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Wirbelgenerator-Bleche 7 beim Ausführungsbeispiel der 2 bezogen auf die Strömungsrichtung vor der durch die Verbindungslinie der Vorderkanten der Leitschaufeln 250 gebildeten Linie liegen und dabei zur Saugseite 251 der Leitschaufeln 250 hin angeordnet sind. Dies ist in Ausgestaltungen der Erfindung der Fall, wobei auch andere Anordnungen der Wirbelgenerator-Bleche 7 möglich sind.It should be noted that the vortex generator sheets 7 in the embodiment of 2nd based on the flow direction in front of the through the connecting line of the leading edges of the guide vanes 250 formed line and lie to the suction side 251 the guide vanes 250 are arranged. This is the case in embodiments of the invention, with other arrangements of the vortex generator sheets also 7 possible are.

Gemäß der 2 ist jedem Schaufelkanal 3 bzw. jeder Leitschaufel 250 ein Wirbelgenerator-Blech 7 zugeordnet. In alternativen Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass den Schaufelkanälen 3 mehr als ein Wirbelgenerator-Blech 7 zugeordnet ist. Des Weiteren kann in alternativen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass nicht jedem Schaufelkanal 3 bzw. jeder Leitschaufel 250 ein Wirbelgenerator-Blech zugeordnet ist, sondern nur einigen der Schaufelkanäle 3 bzw. Leitschaufeln 250, wobei beispielsweise Gruppen von Schaufelkanälen und Leitschaufeln definiert sind, bei denen eine solche Ausgestaltung vorliegt.According to the 2nd is every blade channel 3rd or each guide vane 250 a vortex generator sheet 7 assigned. In alternative exemplary embodiments it can be provided that the blade channels 3rd more than a vortex generator sheet 7 assigned. Furthermore, it can be provided in alternative exemplary embodiments that not every blade channel 3rd or each guide vane 250 a vortex generator plate is assigned, but only some of the blade channels 3rd or guide vanes 250 , for example, groups of vane channels and guide vanes are defined in which such a configuration is present.

Anhand der 3 bis 6 werden mehrere Parameter, die die Ausbildung der Wirbelgenerator-Bleche 7 und deren Positionierung und Ausrichtung in Bezug auf die Leitschaufeln 250 definieren, erläutert. Die 3 zeigt in der Abbildung oben eine Ansicht von oben auf ein Wirbelgenerator-Blech 7 und in der Abbildung unten eine Seitenansicht eines Wirbelgenerator-Blechs 7. Das Wirbelgenerator-Blech 7 umfasst eine abgerundete Vorderkante 71, eine abgerundete Hinterkante 72, eine Vorderseite 74 und eine Hinterseite 73. Die Vorderkante 71 weist dabei einen Rundungsradius R1 und die Hinterkante einen Rundungsradius R2 auf. Weiter weist das Wirbelgenerator-Blech 7 eine maximale Dicke dmax auf. Es ist in Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass die Rundungsradius R1, R2 jeweils einen Wert aufweisen, der im Intervall zwischen 25 % und 50 % der maximalen Dicke dmax des Wirbelgenerator-Blechs 7 liegt.Based on 3rd to 6 are several parameters that determine the formation of the vortex generator sheets 7 and their positioning and alignment with respect to the guide vanes 250 define, explained. The 3rd shows a top view of a vortex generator plate in the figure above 7 and in the figure below a side view of a vortex generator sheet 7 . The vortex generator sheet 7 includes a rounded front edge 71 , a rounded rear edge 72 , a front 74 and a back 73 . The leading edge 71 has a radius of curvature R1 and the trailing edge has a radius of curvature R2 on. The vortex generator sheet also points 7 a maximum thickness dmax. It is provided in exemplary embodiments that the radius of curvature R1 , R2 each have a value in the interval between 25% and 50% of the maximum thickness dmax of the vortex generator sheet 7 lies.

Hinsichtlich der maximalen Dicke dmax des Wirbelgenerator-Blechs 7 gilt, dass diese in Ausführungsbeispielen zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 25 % und 50 % der maximalen Dicke der Leitschaufel 250 beträgt.With regard to the maximum thickness dmax of the vortex generator sheet 7 applies that in exemplary embodiments this is between 10% and 50%, in particular between 25% and 50% of the maximum thickness of the guide vane 250 is.

An der Vorderkante 71 weist das Wirbelgenerator-Blech eine radiale Höhe hLE und an der Hinterkante eine radiale Höhe hTE auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel, jedoch nicht notwendigerweise, sind diese beiden Höhen unterschiedlich, so dass die Spitze 75 einen Spitzenkantenwinkel α ausbildet, der größer als 0° ist. Der Winkel wird dabei im mathematisch positiven Drehsinn betrachtet, so dass ein Winkel größer als 0° bedeutet, dass die radiale Höhe hTE an der Hinterkante 72 größer ist als die radiale Höhe hLE an der Vorderkante 71. Es ist in Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der Spitzenkantenwinkel α im Intervall zwischen 4° und 10° liegt.At the front edge 71 the vortex generator sheet has a radial height h LE and a radial height at the rear edge h TE on. In the illustrated embodiment, but not necessarily, these two heights are different, so the top 75 forms a tip edge angle α which is greater than 0 °. The angle is considered in the mathematically positive sense of rotation, so that an angle greater than 0 ° means that the radial height h TE at the rear edge 72 is greater than the radial height h LE at the front edge 71 . It is provided in exemplary embodiments that the tip edge angle α lies in the interval between 4 ° and 10 °.

Anhand der 3 ist auch die mittlere Höhe hm erkennbar, die gleich der Summe der radialen Höhe an der Vorderkante 71 und der radialen Höhe an der Hinterkante 72 geteilt durch zwei ist: h m = ( h LE + h TE ) / 2

Figure DE102018130298A1_0001
Based on 3rd is also the average height h m recognizable, which is equal to the sum of the radial height at the leading edge 71 and the radial height at the rear edge 72 divided by two is: H m = ( H LE + H TE ) / 2nd
Figure DE102018130298A1_0001

Dabei gilt, dass die mittlere Höhe hm des Wirbelgenerator-Blechs 7 in Ausführungsbeispielen zwischen 5 % und 15 % der radialen Höhe H der Leitschaufeln 250 beträgt. Die radiale Höhe H der Leitschaufeln 250 ist in der 5 schematisch dargestellt. Sie entspricht der radialen Erstreckung der Leitschaufeln 250 im Sekundärstromkanal 4.The average height applies h m of the vortex generator sheet 7 in exemplary embodiments between 5% and 15% of the radial height H the guide vanes 250 is. The radial height H the guide vanes 250 is in the 5 shown schematically. It corresponds to the radial extension of the guide vanes 250 in the secondary flow channel 4th .

Die 3 verdeutlicht des Weiteren die Sehnenlänge c des Wirbelgenerator-Blechs 7, wobei die Sehnenlänge c definiert ist durch die Verbindungslinie zwischen der Vorderkante 71 und der Hinterkante 72 des Wirbelgenerator-Blechs 7.The 3rd also illustrates the length of the chord c of the vortex generator sheet 7 , the chord length c is defined by the connecting line between the front edge 71 and the trailing edge 72 of the vortex generator sheet 7 .

Dabei gilt, dass die Sehnenlänge c des Wirbelgenerator-Blech 7 im Bereich zwischen 5 % und 15 % der Sehnenlänge Sk der Leitschaufeln 250 des Ausgangsleitrads liegt. Die Sehnenlänge Sk der Leitschaufeln 250 des Ausgangsleitrads ist dabei schematisch in der 5 dargestellt. Sofern die Sehnenlänge Sk der Leitschaufeln 250 in Abhängigkeit von der radialen Höhe variiert, so wird als Sehnenlänge diejenige Länge betrachtet, die die Leitschaufeln in der Mitte zwischen den beiden Strömungspfadbegrenzungen aufweisen. Das gleiche gilt auch für andere Parameter, die abhängig von der radialen Höhe sind. The chord length applies c of the vortex generator sheet 7 in the range between 5% and 15% of the tendon length S k the guide vanes 250 of the output idler. The tendon length S k the guide vanes 250 the output stator is schematically in the 5 shown. Provided the tendon length S k the guide vanes 250 varies depending on the radial height, the length that the guide vanes have in the middle between the two flow path boundaries is regarded as the chord length. The same applies to other parameters that depend on the radial height.

Die 4 verdeutlicht zum einen den axialen Abstand zwischen dem Wirbelgenerator-Blech 7 und der zugeordneten Leitschaufel 250 und zum anderen den Versatz in Umfangsrichtung zwischen dem Wirbelgenerator-Blech 7 und der zugeordneten Leitschaufel 250.The 4th illustrates the axial distance between the vortex generator plate 7 and the associated guide vane 250 and on the other hand the offset in the circumferential direction between the vortex generator plate 7 and the associated guide vane 250 .

Dabei wird eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Linie 91 als Verbindungslinie zwischen den Vorderkanten 253 der Leitschaufeln 250 definiert. In der 4 ist diese Verbindungslinie 91 nicht exakt an die Vorderkante 253 der dargestellten Leitschaufel 250 angelegt. Dies ist jedoch nur der schematischen Darstellung geschuldet. Es soll angenommen werden, dass die Umfangslinie 91 an den Vorderkanten 253 der Leitschaufel 250 anliegt.This will be a line extending in the circumferential direction 91 as a connecting line between the front edges 253 the guide vanes 250 Are defined. In the 4th is this connecting line 91 not exactly to the front edge 253 of the guide vane shown 250 created. However, this is only due to the schematic representation. It should be assumed that the perimeter 91 on the front edges 253 the guide vane 250 is present.

Der axiale Versatz zwischen der Hinterkante 72 des Wirbelgenerator-Blechs 7 und der Umfangslinie 91 wird mit L bezeichnet. Sofern L größer als Null ist, befindet sich die Hinterkante 72 des Wirbelgenerator-Blechs 7 bezogen auf die axiale Richtung vor der Umfangslinie 91. Sofern L kleiner als Null ist, befindet sich die Hinterkante 72 und gegebenenfalls auch die Vorderkante 71 des Wirbelgenerator-Blechs 7 bezogen auf die axiale Richtung hinter der Umfangslinie 91 und damit im Schaufelkanal 3 bzw. der Strömungspassage zwischen zwei Leitschaufeln 250.The axial offset between the rear edge 72 of the vortex generator sheet 7 and the circumference 91 will with L designated. Provided L is greater than zero, the rear edge is 72 of the vortex generator sheet 7 related to the axial direction in front of the circumference 91 . Provided L is less than zero, the rear edge is 72 and possibly also the leading edge 71 of the vortex generator sheet 7 based on the axial direction behind the circumference 91 and thus in the blade channel 3rd or the flow passage between two guide vanes 250 .

Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist L positiv und liegt im Bereich zwischen 0 und 80 % der Sehnenlänge c der Wirbelgenerator-Bleche 7. Eine derartige Position der Wirbelgenerator-Bleche 7 zeigt die 2. Alternativ ist L negativ und liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0 % und minus 15 % der Sehnenlänge der Wirbelgenerator-Bleche 7. Dabei gilt, dass sich die Wirbelgenerator-Bleche nur bis zu dem Bereich in den Schaufelkanal 3 hinein erstrecken, ab dem die wandnahen Stromlinien eine hohe Überkrümmung erfahren.According to a first embodiment L positive and lies in the range between 0 and 80% of the tendon length c the vortex generator sheets 7 . Such a position of the vortex generator sheets 7 show the 2nd . Alternative is L negative and is, for example, in the range between 0% and minus 15% of the chord length of the vortex generator sheets 7 . It applies that the vortex generator plates only up to the area in the blade channel 3rd into which the streamlines close to the wall experience a high degree of curvature.

Für den Abstand in Umfangsrichtung p zwischen der Vorderkante 71 des Wirbelgenerator-Blechs 7 und der Vorderkante 253 der Leitschaufel 250 gilt ebenfalls, dass dieser positive oder negative Werte annehmen kann. Der Abstand p in Umfangsrichtung wird auch als „pitch“ bezeichnet. Sofern der Abstand in Umfangsrichtung p größer als Null ist, ist das Wirbelgenerator-Blech 7 benachbart der Saugseite 251 der Leitschaufel 250 angeordnet. Eine derartige Position der Wirbelgenerator-Bleche 7 zeigt die 2. In Ausführungsbeispielen liegt p im Bereich zwischen 0 % und 30 % der Gitterteilung t der Leitschaufeln 250 des Ausgangsleitrads 25. Die Gitterteilung t des Ausgangsleitrads 25 ist schematisch in der 6 dargestellt.For the distance in the circumferential direction p between the leading edge 71 of the vortex generator sheet 7 and the leading edge 253 the guide vane 250 it also applies that this can take positive or negative values. The distance p in the circumferential direction is also referred to as "pitch". If the distance in the circumferential direction p is greater than zero, the vortex generator sheet is 7 adjacent to the suction side 251 the guide vane 250 arranged. Such a position of the vortex generator sheets 7 show the 2nd . In exemplary embodiments p in the range between 0% and 30% of the grating pitch t of the guide vanes 250 of the output stator 25th . The grating pitch t of the output stator 25th is schematically in the 6 shown.

Alternativ ist p kleiner als 0 und weist beispielsweise einen Wert auf, der im Bereich zwischen 0 % und minus 15 % der Gitterteilung t der Leitschaufeln 250 des Ausgangsleitrads 25 liegt.Alternative is p less than 0 and has, for example, a value that is in the range between 0% and minus 15% of the grating pitch t of the guide vanes 250 of the output stator 25th lies.

In der 4 ist des Weiteren schematisch dargestellt, dass die Ausrichtung des Wirbelgenerator-Blechs 7 variieren kann. So sind die Wirbelgenerator-Bleche 7 unter einem Staffelungswinkel γ angeordnet. Der Staffelungswinkel γ gibt die Neigung der Wirbelgenerator-Bleche 7 an. Der Staffelungswinkel γ ist dabei definiert als Winkel zwischen der Sehne des Wirbelgenerator-Blechs und der Senkrechten auf einer gedachten Linie, auf der die Vorderkanten 71 der Wirbelgenerator-Bleche 7 liegen.In the 4th is also shown schematically that the orientation of the vortex generator plate 7 can vary. Such are the vortex generator sheets 7 at a graduation angle γ arranged. The graduation angle γ gives the inclination of the vortex generator sheets 7 at. The graduation angle γ is defined as the angle between the chord of the vortex generator plate and the vertical on an imaginary line, on which the leading edges 71 the vortex generator sheets 7 lie.

Ebenfalls eingezeichnet in der 4 ist der Schaufeleintrittswinkel Ä der Leitschaufel 250, der definiert ist als Winkel zwischen einer Tangenten an die Skelettlinie der Leitschaufel 250 und der Senkrechten auf der Linie 91, die die Vorderkanten 153 der Leitschaufeln verbindet. Es ist erkennbar, dass der Staffelungswinkel γ des Wirbelgenerator-Blechs 7 größer ist als der Schaufeleintrittswinkel λ der Leitschaufel 250. Ausgestaltungen sehen vor, dass der Staffelungswinkel γ zwischen 10° und 40°, insbesondere zwischen 20° und 28° größer ist als der Schaufeleintrittswinkel λ der Leitschaufel 250.Also drawn in the 4th is the blade entry angle Ä of the guide blade 250 , which is defined as the angle between a tangent to the skeletal line of the guide vane 250 and the perpendicular on the line 91 that the leading edges 153 the guide vanes connect. It can be seen that the graduation angle γ of the vortex generator sheet 7 is larger than the blade entry angle λ the guide vane 250 . Refinements provide that the graduation angle γ between 10 ° and 40 °, in particular between 20 ° and 28 °, is greater than the blade entry angle λ the guide vane 250 .

Die 5 zeigt in einer Schnittansicht die Vorderkante 253, die Hinterkante 254, die radiale Höhe H und die Profilsehnenlänge Sk der Leitschaufel 250, die im Sekundärstromkanal 4 angeordnet ist und sich zwischen einer nabenseitigen Strömungspfadbegrenzung 65 und einer gehäuseseitigen Strömungspfadbegrenzung 21 radial erstreckt.The 5 shows the front edge in a sectional view 253 , the trailing edge 254 , the radial height H and the chord length S k the guide vane 250 that in the secondary flow channel 4th is arranged and between a hub-side flow path boundary 65 and a flow path limitation on the housing side 21st extends radially.

Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Wirbelgenerator-Bleche 7 auf einer gesonderten nabenseitigen Struktur 7 angeordnet sind, die in axialer Richtung vor dem Ausgangsleitrad 25 angeordnet ist. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass die Wirbelgenerator-Bleche 7 unabhängig vom Ausgangsleitrad 25 hergestellt werden können. Die 6 zeigt auch Teile eines Gehäuses 22, das innenseitig die radial äußere Strömungspfadbegrenzung 21 ausbildet.The 6 shows an embodiment in which the vortex generator sheets 7 on a separate hub-side structure 7 are arranged in the axial direction in front of the output stator 25th is arranged. This is associated with the advantage that the vortex generator sheets 7 regardless of the output idler 25th can be produced. The 6 also shows parts of a housing 22 , the inside of the radially outer flow path limitation 21st trains.

Die 7 verdeutlicht die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorteile. Durch die Wirbelgenerator-Bleche 7 wird erreicht, dass die Strömung S im Schaufelkanal 3 zwischen zwei Leitschaufeln 250 weniger stark gekrümmt verläuft. Hierdurch wird die Gefahr reduziert, dass die Strömung mit Einbaukomponenten im Sekundärstromkanal 4 interferiert. Die geringere Krümmung wird dadurch erreicht, dass die Wirbelgenerator-Bleche 7 jeweils eine Wirbelströmung erzeugen, die der Sekundärströmung im Schaufelkanal 3 entgegen gerichtet ist.The 7 illustrates the advantages associated with the present invention. Through the vortex generator sheets 7 is achieved that the flow S in the blade channel 3rd between two guide vanes 250 is less curved. This reduces the risk that the flow with built-in components in the secondary flow channel 4th interferes. The lower curvature is achieved in that the vortex generator sheets 7 each generate a vortex flow that is the secondary flow in the blade channel 3rd is directed against.

Die 8 zeigt zum Vergleich die entsprechenden Strömungsverhältnisse an einem Ausgangsleitrad, dem keine Wirbelgenerator-Bleche zugeordnet sind. Die Strömung S0 im Schaufelkanal 3 zwischen zwei Leitschaufeln 250 ist deutlich stärker gekrümmt.The 8th shows for comparison the corresponding flow conditions at an output stator to which no vortex generator plates are assigned. The current S0 in the blade channel 3rd between two guide vanes 250 is much more curved.

Die 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele von Wirbelgenerator-Blechen 7a, 7b. Das Wirbelgenerator-Blech 7a des Ausführungsbeispiels der 9 ist aerodynamisch geformt. Dies bedeutet, dass aus der Richtung Z zuströmende Luft einen Inzidenzwinkel β1 aufweist, der sich vom Deviationswinkel β2 unterscheidet. Der Inzidenzwinkel ist dabei der Winkel zwischen der Zuströmrichtung und der Tangenten an die Skelettlinie SL des Wirbelgenerator-Blechs 7a an der Vorderkante 71. Der Deviationswinkel ist der Winkel zwischen der Abströmrichtung E und der Tangenten an die Skelettlinie SL an der Hinterkante 72 des Wirbelgenerator-Blech 7a. Durch die aerodynamische Formgebung des Wirbelgenerator-Blechs 7 unterscheiden sich der Inzidenzwinkel β1 und der Deviationswinkel β2 .The 9 and 10th show two embodiments of vortex generator sheets 7a , 7b . The vortex generator sheet 7a of the embodiment of the 9 is aerodynamically shaped. This means that air flowing in from direction Z has an angle of incidence β 1 which differs from the angle of deviation β 2 differs. The angle of incidence is the angle between the inflow direction and the tangent to the skeleton line SL of the vortex generator sheet 7a at the front edge 71 . The angle of deviation is the angle between the outflow direction E and the tangent to the skeletal line SL at the rear edge 72 of the vortex generator sheet 7a . Due to the aerodynamic shape of the vortex generator sheet 7 the incidence angle differ β 1 and the angle of deviation β 2 .

Dagegen zeigt die 10 ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Wirbelgenerator-Blech 7b nicht aerodynamisch geformt ist. Dementsprechend sind der Inzidenzwinkel β1 und der Deviationswinkel β2 identisch.In contrast, the 10th an embodiment in which the vortex generator sheet 7b is not aerodynamically shaped. Accordingly, the angle of incidence β 1 and the angle of deviation β 2 identical.

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Des Weiteren können beliebige der Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen, und die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale, die hier beschrieben werden, aus und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.It is understood that the invention is not limited to the embodiments described above and various modifications and improvements can be made without departing from the concepts described here. Furthermore, any of the features may be used separately or in combination with any other features, unless they are mutually exclusive, and the disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein. If areas are defined, they include all values within these areas as well as all sub-areas that fall within one area.

Claims (22)

Baugruppe mit einem Ausgangsleitrad für ein Turbofantriebwerk, die aufweist: - eine radiale innere Strömungspfadbegrenzung (65) und eine radial äußere Strömungspfadbegrenzung (21), die den Sekundärstromkanal (4) eines Turbofantriebwerks radial innen und radial außen begrenzen, - ein Ausgangsleitrad (25) mit einer Mehrzahl von Leitschaufeln (250), die sich in radialer Richtung zwischen der radial inneren Strömungspfadbegrenzung (65) und der radial äußeren Strömungspfadbegrenzung (21) im Sekundärstromkanal (4) des Turbofantriebwerks erstrecken, und die jeweils eine Druckseite (252), eine Saugseite (251), eine Vorderkante (253) und eine Hinterkante (254) aufweisen, - wobei zwei Leitschaufeln (250) in Umfangsrichtung jeweils einen Schaufelkanal (3) zwischen sich ausbilden, in dem im Betrieb des Turbofantriebwerks eine Sekundärströmung von der Druckseite (252) einer Leitschaufel (250) zur Saugseite (251) der benachbarten Leitschaufel (250) strömt, dadurch gekennzeichnet, - dass zumindest einigen der Leitschaufeln (250) jeweils ein gesondertes Wirbelgeneratorelement (7) zugeordnet ist, das an der radial inneren Strömungspfadbegrenzung (21) und/oder der radial äußeren Strömungspfadbegrenzung (65) angeordnet ist und sich von dieser ausgehend radial in den Sekundärstromkanal (4) erstreckt, - wobei das Wirbelgeneratorelement (7) jeweils eine Vorderkante (71), eine Hinterkante (72) und eine mittlere radiale Höhe (hmax) aufweist, die maximal 20% der radialen Höhe (H) der Leitschaufeln (250) beträgt, und - das Wirbelgeneratorelement (7) eine entgegen der Sekundärströmung im Schaufelkanal (3) gerichtete Wirbelströmung im Schaufelkanal (3) erzeugt.Assembly with an output stator for a turbofan engine, which has: - a radial inner flow path boundary (65) and a radially outer flow path boundary (21) which delimit the secondary flow channel (4) of a turbofan engine radially inside and radially outside, - an output stator (25) with a plurality of guide vanes (250) which extend in the radial direction between the radially inner flow path boundary (65) and the radially outer flow path boundary (21) in the secondary flow duct (4) of the turbofan engine, and which each have a pressure side (252), a suction side ( 251), a front edge (253) and a rear edge (254), - two guide blades (250) each forming a blade channel (3) between them in the circumferential direction, in which a secondary flow from the pressure side (252) during operation of the turbofan engine Guide vane (250) flows to the suction side (251) of the adjacent guide vane (250), characterized in that - at least e In some of the guide vanes (250), a separate vortex generator element (7) is assigned, which is arranged on the radially inner flow path boundary (21) and / or the radially outer flow path boundary (65) and extends radially into the secondary flow duct (4) , wherein the vortex generator element (7) each has a front edge (71), a rear edge (72) and an average radial height (h max ), which is a maximum of 20% of the radial height (H) of the guide vanes (250), and - the vortex generator element (7) generates a vortex flow directed against the secondary flow in the blade channel (3) in the blade channel (3). Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) jeweils benachbart der Saugseite (251) einer Leitschaufel (250) angeordnet sind.Assembly after Claim 1 , characterized in that the vortex generator elements (7) are each arranged adjacent to the suction side (251) of a guide vane (250). Baugruppe nach 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (p) in Umfangsrichtung zwischen der Vorderkante (71) des Wirbelgeneratorelements (7) und der Vorderkante (253) der Leitschaufel (250) im Bereich zwischen 0 % bis 30 % der Gitterteilung (t) der Leitschaufeln (250) liegt.Module according to 2, characterized in that the distance (p) in the circumferential direction between the front edge (71) of the vortex generator element (7) and the front edge (253) of the guide vane (250) in the range between 0% to 30% of the grid pitch (t) the guide vanes (250) are located. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) jeweils benachbart der Druckseite (252) einer Leitschaufel (250) angeordnet sind.Assembly after Claim 1 , characterized in that the vortex generator elements (7) are each arranged adjacent to the pressure side (252) of a guide vane (250). Baugruppe nach 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (p) in Umfangsrichtung zwischen der Vorderkante (71) des Wirbelgeneratorelements (7) und der Vorderkante (253) der Leitschaufel (250) im Bereich zwischen 0 % und -15 %der Gitterteilung (t) der Leitschaufeln (250) liegt.Assembly according to 4, characterized in that the distance (p) in the circumferential direction between the front edge (71) of the vortex generator element (7) and the leading edge (253) of the guide vane (250) is in the range between 0% and -15% of the grid pitch (t) of the guide vanes (250). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) jeweils stromaufwärts der Vorderkante (253) der Leitschaufeln (250) angeordnet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator elements (7) are each arranged upstream of the front edge (253) of the guide vanes (250). Baugruppe nach 6, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand (L) zwischen der Hinterkante (72) des Wirbelgeneratorelements (7) und der Vorderkante (253) der Leitschaufel (250) jeweils zwischen 0 % und 80 % der Sehnenlänge des Wirbelgeneratorelements (7) beträgt.Assembly according to 6, characterized in that the axial distance (L) between the rear edge (72) of the vortex generator element (7) and the front edge (253) of the guide vane (250) each between 0% and 80% of the chord length of the vortex generator element (7) is. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) zumindest mit ihrer Hinterkante (72) jeweils stromabwärts der Vorderkante (253) der Leitschaufeln (250) im Schaufelkanal angeordnet sind.Assembly according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the vortex generator elements (7) are arranged at least with their rear edge (72) downstream of the front edge (253) of the guide blades (250) in the blade channel. Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen der Hinterkante (72) des Wirbelgeneratorelements (7) und der Vorderkante (253) der Leitschaufel (250) jeweils zwischen 0 % und -15 % der der Sehnenlänge des Wirbelgeneratorelements (7) beträgt.Assembly after Claim 8 , characterized in that the axial distance between the rear edge (72) of the vortex generator element (7) and the front edge (253) of the guide vane (250) is in each case between 0% and -15% of the chord length of the vortex generator element (7). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehnenlänge (c) der Wirbelgeneratorelemente (7) im Bereich zwischen 5 % und 15 % der Profilsehnenlänge (Sk) der Leitschaufeln (250) liegt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the chord length (c) of the vortex generator elements (7) is in the range between 5% and 15% of the chord length (S k ) of the guide blades (250). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Sekundärstromkanal (4) ragende Spitze (75) des Wirbelgeneratorelements (7) schräg verläuft und sich dabei zur Hinterkante (72) hin weiter in den Sekundärstromkanal (4) erstreckt, wobei der Spitzenkantenwinkel (α) im Bereich zwischen 4° und 10° liegt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the tip (75) of the vortex generator element (7) projecting into the secondary flow channel (4) extends obliquely and extends further towards the rear edge (72) into the secondary flow channel (4), the Point edge angle (α) is in the range between 4 ° and 10 °. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Dicke (dmax) der Wirbelgeneratorelemente (7) im Bereich zwischen 25 % und 50 % der maximalen Dicke der Leitschaufeln (250) liegt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum thickness (dmax) of the vortex generator elements (7) is in the range between 25% and 50% of the maximum thickness of the guide vanes (250). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere radiale Höhe (hm) der Wirbelgeneratorelemente (7) im Bereich zwischen 5 % und 15 % der radialen Höhe (H) der Leitschaufeln (250) liegt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the mean radial height (h m ) of the vortex generator elements (7) is in the range between 5% and 15% of the radial height (H) of the guide vanes (250). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Staffelungswinkel (γ) der Wirbelgeneratorelemente (7) größer ist als der Schaufeleintrittswinkel (λ) der Leitschaufeln (250), so dass die Wirbelgeneratorelemente (7) stärker als die Leitschaufeln (250) in die Strömung gedreht sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the staggering angle (γ) of the vortex generator elements (7) is greater than the blade entry angle (λ) of the guide blades (250), so that the vortex generator elements (7) are stronger than the guide blades (250) in the flow is turned. Baugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Staffelungswinkel (γ) der Wirbelgeneratorelemente (7) sich um 10° bis 40°, insbesondere um 20° bis 28° vom Schaufeleintrittswinkel (λ) der Leitschaufeln (250) unterscheidet.Assembly after Claim 14 , characterized in that the stagger angle (γ) of the vortex generator elements (7) differs by 10 ° to 40 °, in particular by 20 ° to 28 °, from the blade entry angle (λ) of the guide blades (250). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) jeweils eine abgerundete Vorderkante (71) und eine abgerundete Hinterkante (72) aufweisen, wobei der Rundungsradius (R1, R2) von Vorderkante und Hinterkante jeweils im Bereich zwischen 25 % und 70 % der maximalen Dicke (dmax) des Wirbelgeneratorelements (7) liegt.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator elements (7) each have a rounded leading edge (71) and a rounded trailing edge (72), the radius of curvature (R1, R2) of the leading edge and trailing edge each in the range between 25% and 70% of the maximum thickness (dmax) of the vortex generator element (7). Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7a) als aerodynamisch geformte Wirbelgeneratorelemente ausgebildet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator elements (7a) are designed as aerodynamically shaped vortex generator elements. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7b) als nicht aerodynamisch geformte Wirbelgeneratorelemente ausgebildet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator elements (7b) are designed as non-aerodynamically shaped vortex generator elements. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelgeneratorelemente (7) als Wirbelgenerator-Bleche ausgebildet sind.Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the vortex generator elements (7) are designed as vortex generator sheets. Turbofantriebwerk, das aufweist: - ein Kerntriebwerk (20, 30, 40, 50, 60, 70), - einen Fan (10), der stromaufwärts des Kerntriebwerks (20, 30, 40, 50, 60, 70) positioniert ist, - einen Primärstromkanal (5), der durch das Kerntriebwerk (20, 30, 40, 50, 60, 70) führt, und - einen Sekundärstromkanal (4), der an dem Kerntriebwerk (20, 30, 40, 50, 60, 70) vorbei führt, gekennzeichnet durch eine Baugruppe gemäß Anspruch 1, die in Strömungsrichtung hinter dem Fan (10) im Sekundärstromkanal (4) angeordnet ist.A turbofan engine comprising: a core engine (20, 30, 40, 50, 60, 70), a fan (10) positioned upstream of the core engine (20, 30, 40, 50, 60, 70), a primary flow duct (5) leading through the core engine (20, 30, 40, 50, 60, 70), and - a secondary flow duct (4) connected to the core engine (20, 30, 40, 50, 60, 70) leads past, characterized by an assembly according to Claim 1 , which is arranged in the flow direction behind the fan (10) in the secondary flow channel (4). Turbofantriebwerk nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsleitrad (25) als strukturelles Ausgangsleitrad ausgebildet ist, wobei die Anzahl der Leitschaufel (250) des Ausgangsleitrad unter 30 und das Schaufel-Höhen-Verhältnis der Leitschaufeln (250) des Ausgangsleitrads im Bereich zwischen 0,8 und 1,3 liegt.Turbo engine after Claim 20 , characterized in that the output guide wheel (25) is designed as a structural output guide wheel, the number of guide vanes (250) of the output guide wheel being less than 30 and the blade-height ratio of the guide vanes (250) of the output guide wheel in the range between 0.8 and 1 , 3 lies. Verfahren zur Beeinflussung der Strömung in einem Schaufelkanal (3) zwischen zwei Leitschaufeln (250) eines Austrittsleitrads (25), die sich zwischen einer radial inneren Strömungspfadbegrenzung (65) und einer radial äußeren Strömungspfadbegrenzung (21) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines den Leitschaufeln (250) jeweils zugeordneten Wirbelgeneratorelements (7) eine Wirbelströmung im Schaufelkanal (3) erzeugt wird, die einer Sekundärströmung im Schaufelkanal (3) entgegen gerichtet ist, so dass die Strömung im Schaufelkanal stärker als zweidimensionale Strömung ausgerichtet wird.Method for influencing the flow in a blade channel (3) between two guide blades (250) of an outlet guide wheel (25), which extend between a radially inner flow path boundary (65) and a radially outer flow path boundary (21), characterized in that A vortex flow is generated in the blade channel (3) by means of a vortex generator element (7) respectively assigned to the guide blades (250), which is directed against a secondary flow in the blade channel (3), so that the flow in the blade channel is oriented more strongly than a two-dimensional flow.
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