JP2004170064A - 境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ - Google Patents

境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ Download PDF

Info

Publication number
JP2004170064A
JP2004170064A JP2003387314A JP2003387314A JP2004170064A JP 2004170064 A JP2004170064 A JP 2004170064A JP 2003387314 A JP2003387314 A JP 2003387314A JP 2003387314 A JP2003387314 A JP 2003387314A JP 2004170064 A JP2004170064 A JP 2004170064A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
annular
blow
diffuser
assembly
blow air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003387314A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3977797B2 (ja
JP2004170064A5 (ja
Inventor
David Louis Burrus
デビッド・ルイス・ビュラス
Jack Rogers Taylor
ジャック・ロジャズ・テイラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2004170064A publication Critical patent/JP2004170064A/ja
Publication of JP2004170064A5 publication Critical patent/JP2004170064A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3977797B2 publication Critical patent/JP3977797B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/10Air inlet arrangements for primary air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/16Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/545Ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/68Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
    • F04D29/681Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/684Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps by fluid injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/26Controlling the air flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

【課題】 ディフューザ流路を囲む環状の壁の境界層への空気のブローイングに関する。
【解決手段】 ディフューザ組立体37は、流路表面139を含む発散形の環状の壁38を有する。環状のブロースロット140が、環状の壁38に沿って軸方向に設置され、また環状のブロー空気流路156は、ブロースロット140と流体連通している。ブロースロットの下流においてスクープ160の環状配列が上流側に向いた開口部142を有し、かつブロー空気流路156と流体連通している。中空ストラット64は、スクープ160からのブロー空気58をブロー空気流路156に導くための通路170を有する。ブロースロット140は、ディフューザ流路39に対して下流方向に向いて開口している。ブロー空気流路156を横切って設置されたブロー空気圧縮機ブレード182の列を使用して、ブロー空気58の圧力を上昇させる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、一般的にガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザに関し、より具体的には、ディフューザ流路を囲む環状の壁の境界層への空気のブローイングに関する。
従来型のガスタービンエンジンは、直列に流れ連通した状態で、圧縮機と、環状の内側及び外側壁間に配置された入口段の圧縮機出口ガイドベーン(OGV)を有する吐出流路とを含み、これら環状の内側及び外側壁は次ぎに、エンジンケーシング内に機械的に固定されたOGV支持構造体内に取付けられる。一般的に出口ガイドベーンは、前縁と、比較的厚い中央部と、薄い後縁とを備えた翼形状断面を有する。OGVの下流には、燃焼器入口ディフューザと、燃焼器と、タービンノズルと、高圧タービンとが配置される。一般的にOGVの内側及び外側壁は、対応する環状の内側及び外側ディフューザ入口壁により支持されてそれらの間に比較的漏れのない流路を形成し、またOGVとディフューザとを支持している。OGVと、内側及び外側壁と、ディフューザとは、単一部品の一体鋳造組立体とすることができ、或いは一部の他の構造においては、その間にOGVを備えた対応する内側及び外側OGV壁は、ディフューザケーシングに溶接される。
エンジン作動中、圧縮機は流入空気流を加圧し、従って該流入空気流は加圧によって加熱される。次に、加圧されかつ加熱された吐出空気流は、OGV及びディフューザを通して燃焼器に導かれ、該燃焼器において、空気流は、通常通り燃料と混合され点火されて燃焼ガスを形成する。燃焼ガスは、タービンノズルを通って高圧タービンに導かれ、該高圧タービンが、燃焼ガスからエネルギーを取り出して圧縮機を回転させかつ該圧縮機に動力を与える。
一般的に圧縮機出口における高圧空気は、燃焼器内で使用するために、旋回が少なくかつ低マッハ数を持つように調整され、また出口ガイドベーン及びディフューザを使用して、圧縮機吐出空気は燃焼器に適したものになるように調整される。また、一部のエンジン構成では、OGVが構造部材として働くことを必要とし、このことが、設計において付加的な制約をもたらす。従来では、出口ガイドベーンは、一定の環状空間高さの流路内に配置されている。流路は、流れを下流の燃焼器と整列させるために、該流れを半径方向外向きに方向転換させるのを助けるようにすることができる。OGVは、圧縮機吐出空気から接線方向の旋回を取り除くように設計されているため、OGVを出た時点では空気流は意図どおり軸方向に流れる。旋回をなくす過程において、流れの接線方向の運動量は静圧に変換されて、流れの絶対マッハ数が減少する。ディフューザは、OGV後縁の下流におけるディフューザ流路を形成し、このディフューザ流路が、1つ又は複数の発散形の環状通路により、流れのマッハ数を更に減少させる。これらの通路により、流れは更に半径方向外向きに導かれ、所定の環状空間高さに更に拡散させられる。適切な効率及び失速マージンは、十分な翼形部剛性を採用し、適当な翼形部取付け角度を選定し、表面速度分布を最適化し、かつ十分なディフューザの長さ/面積比を与えて流れのはく離を回避することによって得られる。
エンジン長さ、従って重量及びコストを最小にしながら、可能な限り効率的に十分な失速マージンが得られるように、高圧圧縮機の出口空気を燃焼器に供給することが望ましい。一般的に、エンジン長さを減少させることは、結果的に拡散比をより大きくすることになり、このことにより、境界層は、性能及び失速マージンに悪影響を与えるはく離を一層受け易くなる。このように、長さを減少させることと拡散比を大きくすることとは競合する要求事項となりがちである。性能及び失速マージンを維持しながら、この高圧空気を送給するために必要とされる軸方向長さを減少させ、従ってエンジン長さ、重量及びコストを減少させることが望ましい。
非常に高い圧縮機出口マッハ数で作動する最新式の圧縮機を用いる新規なガスタービンエンジン設計が、提案されている。海水準での離陸条件において、圧縮機出口マッハ数は、0.45ほどの大きさとなり、動速度ヘッドは全圧の約12.5%となる。これらの条件で設計された従来型の燃焼器入口ディフューザは、高い圧力損失を生じ、この圧力損失がエンジンの燃料消費率の著しい増加を引き起こす。これらの損失を最小にするためには、ディフューザは可能な限り多くのこの速度ヘッドを回復させなくてはならない。非常に長い従来型のディフューザは、この速度ヘッドの1/2を回復させることができるが、圧力損失は依然として大きくしかもエンジンは著しく長くかつ重くなることになる。これらの最新式のエンジン用途においては、長さが短くかつ低圧力損失のディフューザ設計が必要とされている。
この問題を解決する1つの提案された解決策は、ディフューザの外側及び内側壁上において境界層ブリードを使用して、短い長さの高拡散面積比のディフューザにおける流れのはく離を防止することである。しかしながら、ブリード式ディフューザは、良好なディフューザ性能のためには圧縮機出口流量の8〜12%を取り出す必要がある。良好なエンジン性能のためには、この流れは、最小の圧力損失でエンジン内に再導入されなければならない。この流れの一部はタービン冷却用に使用されることができるが、エンジンサイクル中におけるこの位置では、圧力は圧縮機出口圧力に比べ著しく低く、このことによりブリード流における相当大きい圧力損失が生じることになる。
ガスタービンエンジン産業、特に航空機用ガスタービンエンジン産業においては、短い燃焼器入口ディフューザを設計し製作することが非常に望ましい。これを実現するためには、効率的な方法で境界層のはく離を防止するか又は遅らせる装置を備えたガスタービンエンジン用のディフューザを製作することが望ましい。
ガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザ組立体は、少なくとも1つの発散形の環状の壁を有し、該環状の壁がディフューザ流路を境界づける流路表面を有しているディフューザと、環状の壁に沿って軸方向に設置された環状のブロースロットとを含む。燃焼器入口ディフューザ組立体の1つの例示的な実施形態は更に、ブロースロットにつながりかつ該ブロースロットと流体連通した環状のブロー空気流路を含む。中空ストラット上に取付けられた空気スクープの環状配列は、ブロースロットの下流においてディフューザ流路内に配置される。
空気スクープの各々は、上流側に面した開口を有し、支持中空ストラットの1つを通るブロー空気流路と流体連通している。各中空ストラットは、スクープから半径方向に延び、ブロー空気流路に接続されかつ該ブロー空気流路と流体連通した少なくとも1つの半径方向に延びる流れ通路を有する。各中空ストラットは、翼形状の断面と、ストラット前縁と、絶壁上の本体下流端とを有する。空気スクープは、ディフューザ流路に対して上流方向に向かって開口している。
ディフューザ組立体のより具体的な実施形態は、半径方向に間隔を置いて離して配置された発散形の環状の内側及び外側壁を含み、この内側及び外側壁の各々が、該内側及び外側壁間で延びるディフューザ流路を境界づける流路表面を有する。環状の半径方向内側及び外側ブロースロットが、それぞれ内側及び外側壁に沿って軸方向に設置される。環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路が、それぞれ環状の半径方向内側及び外側ブロースロットにつながりかつ該環状の半径方向内側及び外側ブロースロットと流体連通している。スクープ及び該スクープを支持する中空ストラットが、ブロースロットの下流においてディフューザ流路内に配置され、スクープは、上流側に面した開口を有する。該スクープは、ブロー空気流路と流体連通している。中空ストラットの半径方向内側及び外側ストラット部分は、それぞれ環状のスクープの各々から半径方向内向き及び外向きに延びており、また該半径方向内側及び外側ストラット部分は、それぞれスクープの内部と環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路との間にそれぞれ半径方向内向き及び外向きに延びる流れ通路を有する。空気スクープは、ディフューザ流路に対して上流方向に向かって開口している。
ディフューザ組立体の別の例示的な実施形態は、半径方向に間隔を置いて離して配置された発散形の環状の内側及び外側壁を含み、この内側及び外側壁の各々が、ディフューザ流路を境界づける流路表面を含む。環状の半径方向内側及び外側ブロースロットが、それぞれ内側及び外側壁に沿って軸方向に設置される。それぞれ環状の半径方向内側及び外側ブロースロットにつながりかつ該環状の半径方向内側及び外側ブロースロットと流体連通した環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路が、該スロットの下流においてディフューザ流路と流体連通している。環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路は、スロットの下流に位置する開口部又はブリード孔を通してディフューザ流路と流体連通している。
別の例示的な実施形態は、環状の半径方向内側及び外側ブロースロットの上流において、それぞれエンジンの圧縮機に取付けられかつ環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路を横切って半径方向に配置された、ブロー空気圧縮機ブレードの少なくとも1つの半径方向内側環状列及び少なくとも1つの半径方向外側環状列を含む。
本発明は、ディフューザの軸方向長さを減少させたガスタービンエンジン設計を提供する。本発明は、エンジンの性能及び失速マージンを許容可能なレベルに維持しながら、ディフューザの環状壁に沿った流れのはく離を防止することにより、エンジンの長さ、重量及びコストを減少させる。
発明の新規な特徴的形状が、特許請求の範囲に記載されかつ特定されている。発明を、好ましくかつ例示的な実施形態により、添付の図面に関連してなされる以下の詳細な記述において更に具体的に説明する。
図1に示すのはガスタービンエンジン10の一部であり、該エンジン10は、軸方向中心軸線12の周りで直列に流れ連通した状態で、軸流圧縮機14と燃焼器16とを含む従来形の環状かつ軸対称形の構造体を有する。圧縮機14は、入口空気流を受けて、該空気を比較的高温の加圧空気流24に加圧し、この比較的高温の加圧空気流24は、ガスタービンエンジンの出口ガイドベーン・ディフューザ組立体36を通って燃焼器16に流れ、該燃焼器16内において、空気流は、従来通り燃料と混合され点火されて、燃焼ガス26を発生する。ガス26はタービン(図示せず)内に流れ、該タービンが燃焼ガスから該タービンを回転させているエネルギーを取り出して、このエネルギーにより次ぎにシャフト28によって圧縮機14を回転させ、該圧縮機14に動力を与える。
出口ガイドベーン・ディフューザ組立体36は、一体の出口ガイドベーンセクション48及び燃焼器入口ディフューザ50を有する。出口ガイドベーンセクション48は、ディフューザ50の前方又は上流に設置されている。出口ガイドベーンセクション48は、それぞれ環状の外側及び内側バンド31及び33間の圧縮機流路29を横切って半径方向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配置された半径方向に延びる出口ガイドベーン(OGV)42を含む。環状の外側及び内側バンド31及び33は、OGV42を支持し、中心軸線12の周りに同軸に配置される。出口ガイドベーン42は、前縁62と後縁66とを備えた翼形断面を有する。
ディフューザ50は、OGV42から下流方向に延びる。外側ディフューザ支持体44は、環状の外側壁38から軸方向後向きかつ半径方向外向きに延びており、半径方向外側エンジンケーシング34に固定結合される。環状の内側ディフューザ支持体46は、環状の内側壁40から半径方向内側燃焼器ケーシング125まで軸方向後向きかつ半径方向内向きに延びている。ここに示した出口ガイドベーン・ディフューザ組立体36の一体の出口ガイドベーン48及びディフューザ50の例示的な実施形態は、溶接又は他の結合方法により組み立てられることができる一体化ユニットである。本発明の組立体の例示的な実施形態においては、出口ガイドベーン・ディフューザ組立体36は、単一部品として鋳造されるなどにより、一体に形成される。ディフューザ50はまた、溶接又は鋳造により一体に形成されるなどの他の結合方法で組み立てられた個別部品の一体化ユニットとすることもできる。ディフューザ50は、燃焼器ディフューザとも呼ばれる。
図2に示すのは、ガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザ組立体37の第1の例示的な実施形態であり、この燃焼器入口ディフューザ組立体37は、ディフューザ50を含む。ディフューザ組立体37は、半径方向に間隔を置いて離して配置された発散形の環状の内側及び外側壁40及び38を含み、この内側及び外側壁の各々は、該内側及び外側壁間で延びるディフューザ流路39を境界づける流路表面139を有する。圧縮機14により生成された高温の加圧空気流24は、ディフューザ流路39を通って流れる。環状の半径方向内側及び外側ブロースロット140及び138は、それぞれ内側及び外側壁40及び38に沿って軸方向に設置され、発散形の環状の内側及び外側壁40及び38の流路表面139に沿ってブロー空気58を導く。環状の内側及び外側ブロースロット140及び138は、内側及び外側壁40及び38の上流側端部74近くに軸方向に設置されており、ブロー空気58を外側壁38の流路表面139に沿って境界層内に吹き込み(ブロー又はブローイングし)、境界層のはく離を防止するか又は遅らせるように設計されている。ブロースロットの代わりに他のタイプの開口を使用することもできる。
ブロー空気58は、それぞれ環状の半径方向内側及び外側ブロースロット140及び138につながりかつ該環状の半径方向内側及び外側ブロースロット140及び138に流体連通した環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154を通して導かれる。圧縮機吐出圧力(CDP)空気131を含むディフューザ流路39は、ブロー空気58の1つの供給源として働く。ブロー空気58は、圧縮機吐出圧力空気の全ヘッドを捕捉する位置で圧縮機吐出圧力空気131から抽気されることができる。ブロー空気58は、空気が境界層内にブローされるか又は噴射されるのに十分な大きさの全圧を有するような、ガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザ組立体37内の位置又はエンジンの他の部分から抽気されることができる。低い圧力損失のためにはブロー空気流路156及び154内で低い速度が維持されることが有利である。ブロー空気58は、下流方向へ方向転換され、環状の内側及び外側ブロースロット140及び138内に向けて加速されて、ディフューザ壁の境界層にエネルギーを与え、ディフューザ内での流れのはく離を防止する。
ディフューザ50の環状の内側及び外側壁40及び38の流路表面139に沿ったブローイングは、境界層が、はく離が発生する前に、より大きな拡散を行うことを可能にする。この増加した余分な拡散を用いて、ディフューザの拡散面積比を増加させる一方で、ディフューザ長さを減少させることができる。また、この増加した余分な拡散を用いて、同一のディフューザ出口面積を得ながらディフューザ長さを減少させる、及び/又は、同一のディフューザ長さを維持しながらディフューザ出口面積を増加させることもできる。より高い充填性(loading)を持つより短いディフューザは、低圧力損失でガスタービン全体の構成をより短くすることを可能にする。
ブローイング供給源の1つの実施形態は、図2、図3、図4及び図5に示すように、空気スクープ160の環状配列であり、この空気スクープ160は、中空ストラット64上に取付けられかつ該中空ストラット64と流体連通しており、ブロースロット140の下流に位置するディフューザ流路39の中間区域内に配置されている。空気スクープ160は、ディフューザ流路39内の全圧が最も高い区域内に配置される。空気スクープ160の各々は、上流側に面した開口142を有し、支持中空ストラット64の1つを通して、環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154と流体連通している。中空ストラット64の半径方向内側及び外側ストラット部分164及び162は、それぞれ環状のスクープ160から半径方向内向き及び外向きに延びている。半径方向内側及び外側ストラット部分164及び162は、それぞれスクープ160の内部68と環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154との間で延びている、半径方向内向き及び外向きに延びる流れ通路170及び168を有する。各中空ストラット64は、翼形状の断面80と、ストラット前縁82と、絶壁状の本体下流端とを有する。空気スクープ160は、ディフューザ流路39に対して上流方向141に向かって開口している。
図1を参照すると、燃焼器16は、形状がほぼ環状であり、中心軸線12上に中心を持ち、外側燃焼器ライナ117と、内側燃焼器ライナ119と、ドーム入口モジュール120とを含む。燃焼器16は、半径方向外側でエンジンケーシング34により固定され、半径方向内側で内側燃焼器ケーシング125に固定される。ドーム入口モジュール120は、その上流に位置するディフューザ組立体37と直接流体連通している。ドーム入口モジュール120は、燃焼器吐出圧力(CDP)空気131と呼ばれているもののうちの多量の第1の部分である圧縮機空気流130を受けるように設計されている。CDP空気131は、一般的に圧縮機出口ガイドベーンにおけるのを意味する、高圧圧縮機の最終回転段127の出口における加圧空気流として従来通り定義される。CDP空気131(圧縮機14により生成された加圧空気流)の第2の部分152は、それぞれドーム入口モジュール120と外側及び内側燃焼器ライナ117及び119との周りに流される。
ブロー空気58の一層の圧力上昇が望まれる場合には、図8に示すように、ブロー空気圧縮機ブレード182の少なくとも1つの半径方向内側環状列180及び少なくとも1つの半径方向外側環状列178が、環状の半径方向内側及び外側ブロースロット140及び138の上流において、それぞれ環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154を横切って半径方向に配置されることができる。ブロー空気圧縮機ブレード182の半径方向内側及び外側環状列180及び178は、圧縮機14の最終回転段127に固定取付けされる。
別の実施形態としては、図7に示すうように、ブロー空気58の供給源は、ディフューザ流路39とすることができる。内側及び外側壁40及び38内に位置し、かつディフューザ組立体37の後端部240又は内側及び外側壁40及び38の後端部に設置されたブリード孔238は、ディフューザ流路39を、環状の内側及び外側ブロー空気流路156及び154と流体連通した状態にする。ブリード孔238は、該ブリード孔がブロースロットから十分下流に設置され、その結果、その設置位置におけるディフューザ流が環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154を通してディフューザ流路から抽気されるのに十分な静圧を持つようになる限り、壁に沿った如何なる位置にでも設置されることができる。ブリード孔238は、ブロー空気58の供給源として働く。この特定の実施形態は、ブロースロットを境界層へエネルギーを与えるために使用し、ブリード孔238を通して抽出されたブリード流を使用して、残存するあらゆる弱い境界層を除去する。この組み合わせは、比較的平坦なディフューザ出口速度プロフィール及び低い圧力損失をもたらす。ここで今一度、ブロー空気58の一層の圧力上昇が望まれる場合には、図9に示すように、ブロー空気圧縮機ブレード182の少なくとも1つの半径方向内側環状列180及び少なくとも1つの半径方向外側環状列178が、環状の半径方向内側及び外側ブロースロット140及び138の上流において、それぞれ環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路156及び154を横切って半径方向に配置されることができる。
上記したディフューザとブロースロットとを有する航空機用ガスタービンは、約0.40〜0.60の範囲内とすることができる圧縮機出口マッハ数を含む海水準での離陸条件で、設計され、製作され、かつ作動されることができる。圧縮機出口のマッハ数及び動速度ヘッドは、一般的に圧縮機出口ガイドベーンの後縁におけるのを意味する、高圧圧縮機の最終回転段127の出口における、圧縮機吐出圧力(CDP)空気131の条件である。
本発明を例示の方法で説明した。使用した専門用語は、限定としてではなく、説明のための用語の性質をもつものであることを理解されたい。本明細書では、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものを説明してきたが、当業者には、本明細書での教示から本発明のその他の改良が明らかであろうし、また特許請求の範囲に記載した参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるためのものではなく、その理解を容易にするためのものである。
軸流ガスタービンエンジンの燃焼器とブロースロットを備えた例示的なディフューザを有するエンジンの圧縮機吐出セクションとを示す断面図。 図1に示す圧縮機吐出セクションとブロー空気をブロースロットに供給するための空気スクープを含むディフューザ組立体との拡大断面図。 図1の線3−3に沿った、空気スクープの概略図。 中空ストラット上に取付けられた、図2に示す空気スクープの1つの斜視図。 図4の線5−5に沿った、ストラットと空気スクープとの断面図。 ディフューザ組立体の下流にブロー空気源を有する第1の別の例示的なディフューザを示す図。 ディフューザ内にブロー空気源を有する第2の別の例示的なディフューザを示す図。 図6に示す組立体を有し、更にブロー空気源をスロットに接続する環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路を横切って設置された、圧縮機により駆動されるブースタ段の圧縮機ブレードを含む、第3の別の例示的なディフューザを示す図。 図7に示す組立体を有し、更にブロー空気源をスロットに接続する環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路を横切って設置された、圧縮機により駆動されるブースタ段の圧縮機ブレードを含む、第4の別の例示的なディフューザを示す図。
符号の説明
10 ガスタービンエンジン
12 軸方向中心軸線
14 軸流圧縮機
16 燃焼器
24 加圧空気流
26 燃焼ガス
29 圧縮機流路
31 外側バンド
33 内側バンド
36 出口ガイドベーン・ディフューザ組立体
37 燃焼器入口ディフューザ組立体
38 環状の外側壁
39 ディフューザ流路
40 環状の内側壁
42 出口ガイドベーン(OGV)
44 外側ディフューザ支持体
46 内側ディフューザ支持体
50 燃焼器入口ディフューザ
117 外側燃焼器ライナ
119 内側燃焼器ライナ
120 ドーム入口モジュール

Claims (11)

  1. ガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザ組立体(37)であって、
    少なくとも1つの発散形の環状の壁(38)を有し、該環状の壁が、ディフューザ流路(39)を境界づける流路表面(139)を有しているディフューザ(50)と、
    前記環状の壁(38)に沿って軸方向に設置された環状の内側ブロースロット(140)と、
    を含むことを特徴とする組立体(37)。
  2. 前記ブロースロット(140)につながりかつ該ブロースロット(140)と流体連通した環状のブロー空気流路(156)を更に含むことを特徴とする、請求項1に記載の組立体(37)。
  3. 前記ディフューザ流路(39)に関して前記ブロースロット(140)の下流において該ディフューザ流路(39)内に配置された中空ストラット(64)上に取付けられかつ該中空ストラット(64)と流体連通した空気スクープ(160)の環状配列を更に含み、
    前記スクープ(160)の各々が、上流側に面した開口(142)を有し、
    前記スクープ(160)が、前記ブロー空気流路(156)と流体連通している、
    ことを特徴とする、請求項2に記載の組立体(37)。
  4. 前記中空ストラット(64)の各々内に位置し、前記スクープ(160)から半径方向に延び、前記ブロー空気流路(156)に接続されかつ該ブロー空気流路(156)と流体連通した少なくとも1つの半径方向に延びる流れ通路(170)を更に含むことを特徴とする、請求項3に記載の組立体(37)。
  5. 前記ブロー空気流路(156)に関して前記ブロースロット(140)の上流において該ブロー空気流路(156)を横切って半径方向に配置された、ブロー空気圧縮機ブレード(182)の少なくとも1つの環状列(180)を更に含むことを特徴とする、請求項2に記載の組立体(37)。
  6. 前記環状の壁(38)内にブリード孔(238)を更に含み、前記ブリード孔(238)が、前記環状のブロー空気流路(156)と流体連通した状態で前記環状の壁(38)の後端部(240)に設置されていることを特徴とする、請求項2に記載の組立体(37)。
  7. ガスタービンエンジンの燃焼器入口ディフューザ組立体(37)であって、
    半径方向に間隔を置いて離して配置された発散形の環状の内側及び外側壁(40及び38)を有し、前記内側及び外側壁の各々が、該内側及び外側壁間で延びるディフューザ流路(39)を境界づける流路表面(139)を有するディフューザ(50)と、
    それぞれ前記内側及び外側壁(40及び38)に沿って軸方向に設置された環状の半径方向内側及び外側ブロースロット(140及び138)と、
    を含むことを特徴とする組立体(37)。
  8. 前記環状の半径方向内側及び外側ブロースロット(140及び138)につながりかつ該環状の半径方向内側及び外側ブロースロット(140及び138)と流体連通した環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路(156及び154)を更に含むことを特徴とする、請求項7に記載の組立体(37)。
  9. 前記ブロースロット(140)の下流において前記ディフューザ流路(39)内に配置された中空ストラット(64)上に取付けられかつ該中空ストラット(64)と流体連通した空気スクープ(160)の環状配列を更に含み、
    前記スクープ(160)の各々が、上流側に面した開口(142)を有し、
    前記スクープ(160)が、前記ブロー空気流路(156及び154)と流体連通している、
    ことを特徴とする、請求項8に記載の組立体(37)。
  10. 前記中空ストラット(64)の各々内に位置し、前記スクープ(160)から半径方向内向き及び外向きに延び、前記環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路(156及び154)に接続されかつ該環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路(156及び154)と流体連通した半径方向内向き及び外向きに延びる流れ通路(170及び168)を更に含むことを特徴とする、請求項9に記載の組立体(37)。
  11. 前記環状の半径方向内側及び外側ブロー空気流路(156及び154)を横切って半径方向に配置された、ブロー空気圧縮機ブレード(182)の少なくとも1つの半径方向内側環状列(180)及び少なくとも1つの半径方向外側環状列(178)を更に含み、前記ブロー空気圧縮機ブレード(182)の内側及び外側環状列(180及び178)が、前記環状の半径方向内側及び外側ブロースロット(140及び148)の上流に設置されていることを特徴とする、請求項8に記載の組立体(37)。
JP2003387314A 2002-11-19 2003-11-18 境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ Expired - Fee Related JP3977797B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/299,230 US6843059B2 (en) 2002-11-19 2002-11-19 Combustor inlet diffuser with boundary layer blowing

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004170064A true JP2004170064A (ja) 2004-06-17
JP2004170064A5 JP2004170064A5 (ja) 2007-01-11
JP3977797B2 JP3977797B2 (ja) 2007-09-19

Family

ID=32297640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003387314A Expired - Fee Related JP3977797B2 (ja) 2002-11-19 2003-11-18 境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6843059B2 (ja)
EP (1) EP1426688B1 (ja)
JP (1) JP3977797B2 (ja)
CN (1) CN100416062C (ja)
DE (1) DE60309272T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102122737B1 (ko) * 2020-03-11 2020-06-15 주식회사 성일터빈 가스 터빈의 출구 안내익 조립 구조체

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2390890B (en) * 2002-07-17 2005-07-06 Rolls Royce Plc Diffuser for gas turbine engine
FR2860041B1 (fr) * 2003-09-22 2005-11-25 Snecma Moteurs Realisation de l'etancheite dans un turboreacteur pour le prelevement cabine par tube a double rotule
US7302802B2 (en) * 2003-10-14 2007-12-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Aerodynamic trip for a combustion system
DE102005060704A1 (de) * 2005-12-19 2007-06-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenbrennkammer
FR2904035B1 (fr) * 2006-07-19 2008-08-29 Snecma Sa Systeme de refroidissement du rouet d'un compresseur centrifuge.
US8258611B2 (en) * 2007-07-23 2012-09-04 Nxp B.V. Leadframe structure for electronic packages
US8240974B2 (en) * 2008-03-21 2012-08-14 United Technologies Corporation Cold air buffer supply tube
US8438855B2 (en) * 2008-07-24 2013-05-14 General Electric Company Slotted compressor diffuser and related method
US8133017B2 (en) * 2009-03-19 2012-03-13 General Electric Company Compressor diffuser
FR2945589B1 (fr) * 2009-05-14 2015-08-07 Snecma Diffuseur.
US8919127B2 (en) 2011-05-24 2014-12-30 General Electric Company System and method for flow control in gas turbine engine
CN102913950B (zh) * 2012-08-07 2015-03-25 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法
US9957895B2 (en) 2013-02-28 2018-05-01 United Technologies Corporation Method and apparatus for collecting pre-diffuser airflow and routing it to combustor pre-swirlers
WO2014158243A1 (en) 2013-03-14 2014-10-02 Rolls-Royce Corporation Multi-passage diffuser with reactivated boundry layer
EP2781692A1 (de) * 2013-03-20 2014-09-24 Siemens Aktiengesellschaft Diffusor und Strömungsmaschine mit dem Diffusor
EP2803822B1 (fr) * 2013-05-13 2019-12-04 Safran Aero Boosters SA Système de prélèvement d'air de turbomachine axiale
US11732892B2 (en) * 2013-08-14 2023-08-22 General Electric Company Gas turbomachine diffuser assembly with radial flow splitters
WO2015031796A1 (en) * 2013-08-29 2015-03-05 United Technologies Corporation Hybrid diffuser case for a gas turbine engine combustor
FR3019879A1 (fr) * 2014-04-09 2015-10-16 Turbomeca Moteur d'aeronef comprenant un calage azimutal du diffuseur, par rapport a la chambre de combustion
EP3026346A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-01 Alstom Technology Ltd Combustor liner
CN105716114B (zh) * 2014-12-04 2018-05-08 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种可拆换的矩形扩压器
US20170022834A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 John A. Orosa High pressure compressor diffuser for an industrial gas turbine engine
CN106226056A (zh) * 2016-08-12 2016-12-14 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种扩压器
US11384936B2 (en) * 2019-04-05 2022-07-12 Raytheon Technologies Corporation Pre-diffuser for a gas turbine engine
US11371704B2 (en) 2019-04-05 2022-06-28 Raytheon Technologies Corporation Pre-diffuser for a gas turbine engine
US11136995B2 (en) 2019-04-05 2021-10-05 Raytheon Technologies Corporation Pre-diffuser for a gas turbine engine
JP7358280B2 (ja) * 2020-03-23 2023-10-10 三菱重工業株式会社 ダクテッドファン及び航空機
US11578869B2 (en) 2021-05-20 2023-02-14 General Electric Company Active boundary layer control in diffuser
CN114508768A (zh) * 2022-01-13 2022-05-17 南京航空航天大学 一种带涡控扩压器的航空燃气轮机燃烧室
US11859515B2 (en) 2022-03-04 2024-01-02 General Electric Company Gas turbine engines with improved guide vane configurations
CN115289499B (zh) * 2022-10-08 2023-01-10 成都中科翼能科技有限公司 一种燃气轮机燃烧室进气口的空心支板

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2556161A (en) * 1944-03-21 1951-06-12 Power Jets Res & Dev Ltd Gas diffusers for air supplied to combustion chambers
US3216455A (en) * 1961-12-05 1965-11-09 Gen Electric High performance fluidynamic component
US3879939A (en) * 1973-04-18 1975-04-29 United Aircraft Corp Combustion inlet diffuser employing boundary layer flow straightening vanes
US3877221A (en) * 1973-08-27 1975-04-15 Gen Motors Corp Combustion apparatus air supply
US4029430A (en) 1975-09-02 1977-06-14 Fonda Bonardi Giusto Short subsonic diffuser for large pressure ratios
GB1573926A (en) * 1976-03-24 1980-08-28 Rolls Royce Fluid flow diffuser
US4796429A (en) * 1976-11-15 1989-01-10 General Motors Corporation Combustor diffuser
FI782193A (fi) * 1977-07-16 1979-01-17 Jastram Werke Foerfarande foer aostadkommande av skjutkraft vid styrdrivanordningar foer fartyg och en haerfoer avsedd styrdrivanordning
US4194359A (en) * 1977-12-12 1980-03-25 United Technologies Corporation Means for improving the performance of burner shroud diffusers
US4320304A (en) * 1978-01-30 1982-03-16 New Environment Energy Development Aktiebolag (Need) Apparatus for increasing the flow speed of a medium and for recovering its kinetic energy
US4279569A (en) * 1979-10-16 1981-07-21 Harloff Gary J Cross-flow turbine machine
US4482290A (en) * 1983-03-02 1984-11-13 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Diffuser for augmenting a wind turbine
US5152661A (en) * 1988-05-27 1992-10-06 Sheets Herman E Method and apparatus for producing fluid pressure and controlling boundary layer
US5115642A (en) * 1991-01-07 1992-05-26 United Technologies Corporation Gas turbine engine case with intergral shroud support ribs
US5211003A (en) * 1992-02-05 1993-05-18 General Electric Company Diffuser clean air bleed assembly
FR2694962B1 (fr) * 1992-08-19 1994-10-21 Snecma Turboréacteur dont la chambre de combustion est protégée contre les effets d'une ingestion massive d'eau.
US5316437A (en) 1993-02-19 1994-05-31 General Electric Company Gas turbine engine structural frame assembly having a thermally actuated valve for modulating a flow of hot gases through the frame hub
FR2706534B1 (fr) * 1993-06-10 1995-07-21 Snecma Diffuseur-séparateur multiflux avec redresseur intégré pour turboréacteur.
US6672072B1 (en) * 1998-08-17 2004-01-06 General Electric Company Pressure boosted compressor cooling system
US6390418B1 (en) 1999-02-25 2002-05-21 United Technologies Corporation Tangentially directed acoustic jet controlling boundary layer
GB9917957D0 (en) * 1999-07-31 1999-09-29 Rolls Royce Plc A combustor arrangement
DE10009655C1 (de) * 2000-02-29 2001-05-23 Mtu Aero Engines Gmbh Kühlluftsystem
US6360763B1 (en) 2001-04-20 2002-03-26 United Technologies Corporation Control of flow separation with harmonic forcing and induced separation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102122737B1 (ko) * 2020-03-11 2020-06-15 주식회사 성일터빈 가스 터빈의 출구 안내익 조립 구조체

Also Published As

Publication number Publication date
US6843059B2 (en) 2005-01-18
DE60309272D1 (de) 2006-12-07
JP3977797B2 (ja) 2007-09-19
EP1426688A1 (en) 2004-06-09
DE60309272T2 (de) 2007-05-31
EP1426688B1 (en) 2006-10-25
CN1510258A (zh) 2004-07-07
CN100416062C (zh) 2008-09-03
US20040093871A1 (en) 2004-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3977797B2 (ja) 境界層ブローイングを備えた燃焼器入口ディフューザ
EP1731734B1 (en) Counterrotating turbofan engine
CN107448300B (zh) 用于涡轮发动机的翼型件
US6651439B2 (en) Methods and apparatus for supplying air to turbine engine combustors
JP4658618B2 (ja) 分岐形の出口ガイドベーン
CN101178013B (zh) 复合式喷嘴冷却的发动机
US9163510B2 (en) Strut for a gas turbine engine
JP4746484B2 (ja) 一体形二重反転ターボファン
JP4958736B2 (ja) 二重段間冷却エンジン
EP2584142B1 (en) Gas turbine engine cooling systems having hub-bleed impellers
JP5019721B2 (ja) ガスタービンエンジンを組立てるための方法及び装置
JP4138297B2 (ja) ガスタービンエンジン用タービンブレード及び該タービンブレードを冷却する方法
US6708482B2 (en) Aircraft engine with inter-turbine engine frame
CN100357568C (zh) 补充冷却的涡轮喷嘴
EP3258115B1 (en) Service routing configuration for gas turbine engine diffuser systems
EP1780381A2 (en) Multi-slot inter-turbine duct assembly for use in a turbine engine
CN101178029A (zh) 级间冷却式涡轮发动机
JP2002349287A (ja) タービン冷却回路
US20070110566A1 (en) Methods and apparatuses for gas turbine engines
JP2017145826A (ja) ガスタービンエンジン後縁排出穴
CA2964988C (en) Assembly and method for influencing flow through a fan of a gas turbine engine
US20040101400A1 (en) Cooled turbine assembly
CN109477388B (zh) 具有旋流器的涡轮发动机

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061117

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20061117

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20061214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070220

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070522

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070621

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100629

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110629

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120629

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130629

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees