RU2820100C2

RU2820100C2 - Gas turbine engine blade with improved cooling

Info

Publication number: RU2820100C2
Application number: RU2022100290A
Authority: RU
Inventors: Эрвен Даниэль БОТРЕЛЬ; Кевин Янник ГАРЛЕС; Лоран Патрик Роберт КУДЕР
Original assignee: Сафран Эркрафт Энджинз
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2020-06-11
Publication date: 2024-05-29

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: present invention relates to a turbine blade comprising a shank, blade (12), which comprises an inlet edge, outlet edge (17), a back and a trough, and also comprises cooling outlet holes (26, 27) on outlet edge (17), wherein said feather also comprises first (T1) and second (T2) serpentine circuits, wherein each serpentine circuit (T1, T2) comprises several channels (CA1, CM1, CT1, CA2, CM2, CV2, CT2) extending in direction (EV) of span and connected to each other by curved sections, wherein each serpentine circuit (T1, T2) is supplied with air through its channel (CA1, CA2), located closest to inlet edge (16), wherein outlets (26, 27) are supplied with air from the first and second serpentine circuits (T1, T2).

EFFECT: improved cooling.

11 cl, 3 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к лопатке газотурбинного двигателя, такого как турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель, и применимо, в частности, к лопатке турбины высокого давления.The present invention relates to a blade of a gas turbine engine, such as a turbojet engine or a turboprop engine, and is particularly applicable to a high pressure turbine blade.

Уровень техникиState of the art

В турбореактивном двигателе, обозначенном на фиг. 1 ссылочной позицией 1, воздух входит во впускной канал 2, чтобы пройти через вентилятор, содержащий ряд вращающихся лопаток 3, прежде чем разделиться на центральный, основной поток и вторичный поток, окружающий основной поток.In the turbojet engine shown in FIG. 1 at reference numeral 1, air enters the inlet passage 2 to pass through a fan comprising a row of rotating blades 3 before being divided into a central, main stream and a secondary stream surrounding the main stream.

Основной поток сжимается компрессором 4 низкого давления и компрессором 5 высокого давления, прежде чем попасть в камеру 6 сгорания, после которой он расширяется, проходя через турбину 7 высокого давления и турбину 8 низкого давления, после которой он сбрасываться в атмосферу, создавая вспомогательную тягу. В свою очередь вторичный поток непосредственно продвигается вентилятором для создания главной тяги.The main stream is compressed by a low pressure compressor 4 and a high pressure compressor 5 before entering the combustion chamber 6, after which it expands, passing through a high pressure turbine 7 and a low pressure turbine 8, after which it is discharged into the atmosphere, creating auxiliary thrust. In turn, the secondary flow is directly propelled by the fan to create the main thrust.

Каждая турбина 7, 8 содержит ряд радиально ориентированных лопаток, расположенных равномерно вокруг оси АХ вращения, при этом весь двигатель окружен внешним кожухом 9.Each turbine 7, 8 contains a number of radially oriented blades located evenly around the axis AX of rotation, while the entire engine is surrounded by an outer casing 9.

Охлаждение лопаток турбины обеспечивается за счет циркуляции воздуха в каждой лопатке, отбираемого выше по потоку относительно камеры сгорания и впускаемого в хвостовик лопатки, при этом этот воздух выпускается через высверленные отверстия и/или щели в стенках этих лопаток.Cooling of the turbine blades is provided by the circulation of air in each blade, taken upstream of the combustion chamber and admitted into the root of the blade, with this air being released through drilled holes and/or slots in the walls of these blades.

В целом, эффективность охлаждения и, в частности, сокращение расхода воздуха, требуемого для охлаждения лопаток турбины высокого давлениям, позволяют уменьшить потребление топлива турбореактивным двигателем и увеличить срок службы лопаток.In general, cooling efficiency, and in particular the reduction in air flow required to cool high-pressure turbine blades, reduces turbojet engine fuel consumption and increases blade life.

Тем не менее, как представляется, охлаждение лопаток турбин высокого давления требует постоянных усилий по его улучшению, особенно в связи с постоянно меняющимися условиями работы, производственными процессами и эксплуатационными требованиями.However, it appears that high pressure turbine blade cooling requires continuous improvement efforts, especially due to constantly changing operating conditions, manufacturing processes and operational requirements.

В этом контексте задача изобретения состоит в том, чтобы предложить новую конструкцию лопатки с улучшенной схемой охлаждения.In this context, the object of the invention is to provide a new blade design with an improved cooling circuit.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

С этой целью одним из объектов изобретения является лопатка турбины газотурбинного двигателя, такого как турбовинтовой или турбореактивный двигатель, включающая в себя хвостовик, на котором расположено перо, продолжающееся в направлении размаха, причем упомянутое перо имеет выходную кромку с охлаждающими выходными отверстиями, а также первый змеевидный контур и второй змеевидный контур, при этом:To this end, one object of the invention is a turbine blade of a gas turbine engine, such as a turboprop or turbojet engine, including a tail on which is located a blade extending in a span direction, said blade having a trailing edge with cooling outlets, and a first serpentine contour and a second serpentine contour, with:

- каждый змеевидный контур содержит несколько каналов, продолжающихся в направлении размаха и связанных друг с другом изогнутыми участками;- each serpentine contour contains several channels extending in the span direction and connected to each other by curved sections;

- каждый змеевидный контур снабжается воздухом из входного отверстия, расположенного в хвостовике, посредством своего канала, наиболее удаленного от выходной кромки;- each serpentine circuit is supplied with air from the inlet located in the shank, through its own channel, furthest from the outlet edge;

- выходные отверстия снабжаются охлаждающим воздухом из первого змеевидного контура и второго змеевидного контура.- the outlets are supplied with cooling air from the first serpentine circuit and the second serpentine circuit.

При такой схеме расположения количество контуров лопатки ограничено, поскольку нет необходимости создавать контур, предназначенный для охлаждения выходной кромки, что позволяет облегчить изготовление лопатки, особенно ее хвостовика.With this arrangement, the number of blade contours is limited, since there is no need to create a circuit designed to cool the trailing edge, which makes it easier to manufacture the blade, especially its shank.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, в которой первый змеевидный контур снабжает воздухом ближайшие к хвостовику выходные отверстия, а второй змеевидный контур снабжает воздухом другие выходные отверстия.The present invention also relates to the above-mentioned blade, in which the first serpentine circuit supplies air to the outlets closest to the shank, and the second serpentine circuit supplies air to the other outlets.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, в которой второй змеевидный контур снабжает воздухом ближайшие к концевой части лопатки выходные отверстия, а первый змеевидный контур снабжает воздухом другие выходные отверстия.The present invention also relates to the above-mentioned blade, in which the second serpentine circuit supplies air to the outlets closest to the end portion of the blade, and the first serpentine circuit supplies air to the other outlets.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, в которой первый змеевидный контур имеет четное количество каналов, а второй змеевидный контур имеет нечетное количество каналов, или наоборот, при этом первый и второй змеевидные контуры заканчиваются первым и вторым концевыми каналами соответственно, причем эти два концевых канала продолжаются вдоль выходной кромки в качестве продолжения друг друга и отделены друг от друга внутренней разделительной стенкой пера.The present invention also relates to the above-mentioned blade, in which the first serpentine contour has an even number of channels and the second serpentine contour has an odd number of channels, or vice versa, wherein the first and second serpentine contours end in first and second end channels, respectively, and these two end channels extend along the trailing edge as a continuation of each other and are separated from each other by the internal dividing wall of the feather.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, в которой первый змеевидный контур включает в себя первый верхний по потоку канал, первый средний канал и первый концевой канал, а второй змеевидный контур включает в себя второй верхний по потоку канал, второй средний канал, второй нижний по потоку канал и второй концевой канал, причем эти каналы являются удлиненными.The present invention also relates to the above blade, in which the first serpentine contour includes a first upstream channel, a first middle channel and a first end channel, and the second serpentine circuit includes a second upstream channel, a second middle channel, a second downstream channel. a flow channel and a second end channel, these channels being elongated.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, в которой каналы первого змеевидного контура продолжаются со стороны корытца, проходя вдоль корытца лопатки, а каналы второго змеевидного контура продолжаются со стороны спинки, проходя вдоль спинки.The present invention also relates to the above-mentioned blade, in which the channels of the first serpentine contour continue on the trough side, passing along the trough of the blade, and the channels of the second serpentine contour continue on the back side, passing along the back.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, которая содержит корытце, имеющее охлаждающие отверстия, снабжаемые воздухом из первого змеевидного контура.The present invention also relates to the above-mentioned blade, which contains a trough having cooling holes supplied with air from the first serpentine circuit.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, полученной путем литья металлического материала.The present invention also relates to the above blade obtained by casting a metal material.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, изготовленной посредством аддитивной технологии.The present invention also relates to the above-mentioned blade manufactured by additive technology.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, выполненной из композиционного или керамического материала.The present invention also relates to the above-mentioned blade made of a composite or ceramic material.

Настоящее изобретение также относится к вышеуказанной лопатке, имеющей входную кромку и верхний по потоку контур, предназначенный для охлаждения этой входной кромки.The present invention also relates to the above-mentioned blade having an upstream edge and an upstream circuit for cooling the upstream edge.

Настоящее изобретение также относится к турбине, содержащей лопатку по одному из предшествующих пунктов.The present invention also relates to a turbine comprising a blade according to one of the preceding claims.

Настоящее изобретение также относится к авиационному газотурбинному двигателю, содержащему вышеуказанную турбину.The present invention also relates to an aircraft gas turbine engine comprising the above turbine.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

На фиг. 1 показано сечение известного турбореактивного двигателя;In fig. 1 shows a cross-section of a known turbojet engine;

на фиг. 2 - внешний вид в перспективе лопатки согласно настоящему изобретению;in fig. 2 is a perspective view of a blade according to the present invention;

на фиг. 3 - внутреннее строение лопатки согласно настоящему изобретению в трех плоскостях поперечного сечения, проходящих в нижней, средней и верхней частях лопатки, а также ее внутренние контуры охлаждения.in fig. 3 shows the internal structure of the blade according to the present invention in three cross-sectional planes passing through the lower, middle and upper parts of the blade, as well as its internal cooling circuits.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Предлагаемая в настоящем изобретении лопатка, обозначенная на фиг. 2 ссылочной позицией 11, содержит хвостовик P, с помощью которого она крепиться в пазу диска ротора, и перо 12, которое расположено на упомянутом хвостовике P, с полкой 13, соединяющей хвостовик P с пером 12. Упомянутая лопатка 11, являющаяся полой, имеет внутренние контуры, в которых движется охлаждающий воздух, впускаемый через входные отверстия, расположенные на радиально внутренней поверхности 14 хвостовика P.The blade of the present invention, indicated in FIG. 2 with reference position 11, contains a shank P, with the help of which it is attached to the groove of the rotor disk, and a feather 12, which is located on the mentioned shank P, with a shelf 13 connecting the shank P with the feather 12. The mentioned blade 11, which is hollow, has internal circuits in which cooling air moves, admitted through inlets located on the radially inner surface 14 of shank P.

В примере, показанном на чертежах, такая лопатка представляет собой цельную деталь, изготовленную путем литья металлического материала, которую изготавливают с использованием набора сердечников для образования ее внутренних каналов охлаждения, причем упомянутые сердечники удаляют после литья и охлаждения, например, посредством химического травления. Лопатка может изготавливаться также из композиционных или керамических материалов или посредством аддитивной технологии.In the example shown in the drawings, such a blade is a one-piece piece made by casting a metal material, which is manufactured using a set of cores to form its internal cooling channels, said cores being removed after casting and cooling, for example by chemical etching. The blade can also be made from composite or ceramic materials or using additive technology.

Перо 12 продолжается вдоль так называемой оси EV размаха, по существу перпендикулярной оси АХ вращения ротора, на котором расположена лопатка, являющейся продольной осью двигателя. Перо имеет входную кромку 16, по существу параллельную направлению оси EV размаха и расположенную в верхней по потоку части AM или спереди лопатки относительно общего направления движения газа в двигателе. Она имеет выходную кромку 17, по существу параллельную входной кромке 16 и отстоящую от нее вдоль оси АХ, чтобы располагаться в нижней по потоку части AV или сзади лопатки. У него также имеется концевая часть S, по существу параллельная основанию В и отстоящая от основания B в направлении оси EV размаха.The blade 12 extends along the so-called span axis EV, essentially perpendicular to the axis AX of rotation of the rotor on which the blade is located, which is the longitudinal axis of the engine. The airfoil has an inlet edge 16 substantially parallel to the direction of the span axis EV and located in the upstream portion AM or in front of the blade relative to the general direction of gas movement in the engine. It has a downstream edge 17 substantially parallel to and spaced from the upstream edge 16 along the axis AX so as to be located in the downstream portion AV or behind the blade. It also has an end portion S substantially parallel to the base B and spaced from the base B in the direction of the span axis EV.

Двумя главными стенками этой лопатки являются ее корытце 19, видимое на фиг. 2, и ее спинка 21, которые отстоят друг от друга, соединяясь при этом на входной кромке 16, на выходной кромке 17 и в области концевой части S, которая включает в себя стенку, ориентированную перпендикулярно направлению оси EV размаха.The two main walls of this blade are its trough 19, visible in FIG. 2, and its back 21, which are spaced apart from each other, connecting at the leading edge 16, the trailing edge 17 and in the region of the end part S, which includes a wall oriented perpendicular to the direction of the span axis EV.

Входная кромка 16 является изогнутой и имеет охлаждающие отверстия 22, проходящие через ее стенку. Эти отверстия 22 снабжаются воздухом из верхнего по потоку контура А лопатки, схематично показанного на фиг. 3. На фиг. 3 представлена внутренняя структура лопатки, показанной на фиг. 2, в виде трех поперечных сечений в плоскостях, нормальных к направлению оси EV размаха. Первое поперечное сечение I-I находится вблизи основания B, второе поперечное сечение II-II расположено по существу посередине между основанием B и концевой частью S, а третье поперечное сечение III-III расположено вблизи концевой части S.The entrance edge 16 is curved and has cooling holes 22 extending through its wall. These openings 22 are supplied with air from the upstream blade circuit A, shown schematically in FIG. 3. In FIG. 3 shows the internal structure of the blade shown in FIG. 2, in the form of three cross sections in planes normal to the direction of the span axis EV. The first cross section I-I is located near the base B, the second cross section II-II is located substantially midway between the base B and the end portion S, and the third cross section III-III is located near the end portion S.

Как видно из фиг. 3, верхний по потоку контур, главным образом состоит из канала A1, продолжающегося вдоль внутренней поверхности входной кромки и снабжаемого воздухом из входного отверстия, расположенного на внутренней поверхности 14 лопатки. Воздух, проходящий по этому каналу A1, выходит наружу через отверстия 22 для образования пленки охлаждающего воздуха на внешней поверхности входной кромки.As can be seen from Fig. 3, the upstream circuit mainly consists of a channel A1 extending along the inner surface of the inlet edge and supplied with air from an inlet located on the inner surface 14 of the blade. The air passing through this channel A1 exits out through the holes 22 to form a film of cooling air on the outer surface of the entrance edge.

Корытце содержит первый ряд отверстий 23 и второй ряд отверстий 24, которые проходят сквозь него и снабжаются воздухом из первого змеевидного контура T1 для образования пленки на внешней поверхности корытца 19, чтобы защищать ее от перегрева. Первый ряд отверстий 23 продолжается в направлении размаха и расположен ниже по потоку относительно входной кромки, а второй ряд отверстий 24 расположен ниже по потоку относительно первого ряда и выше по потоку относительно выходной кромки 17.The trough contains a first row of holes 23 and a second row of holes 24, which pass through it and are supplied with air from the first serpentine circuit T1 to form a film on the outer surface of the trough 19 to protect it from overheating. The first row of holes 23 extends in the span direction and is located downstream of the inlet edge, and the second row of holes 24 is located downstream of the first row and upstream of the outlet edge 17.

Отверстия 22, 23, 24, являющиеся дополнительными, могут быть цилиндрическими, продолговатыми, расширяющимися или иной формы, имеют соответствующие размеры и расположены с соответствующим шагом друг от друга. Они оптимизированы для обеспечения оптимальной с точки зрения охлаждения внешней воздушной пленки.The holes 22, 23, 24, which are additional, can be cylindrical, oblong, flared or another shape, have appropriate sizes and are located at appropriate intervals from each other. They are optimized to provide an optimal external air film in terms of cooling.

Первый змеевидный контур T1 включает в себя верхний по потоку канал CA1, средний канал CM1, соединенный с верхним по потоку каналом CA1 изогнутым участком, расположенным вблизи концевой части S, и концевой канал CT1, связанный со средним каналом изогнутым участком, расположенным вблизи основания B. Эти три канала CA1, CM1 и CT1 продолжаются в направлении EV размаха и проходят вдоль внутренней поверхности корытца, чтобы охлаждать его, при этом они ограничены внутренними стенками лопатки. Верхний по потоку канал CA1 расположен непосредственно ниже по потоку относительно канала A1 верхнего по потоку контура A, средний канал CM1 расположен непосредственно ниже по потоку относительно верхнего по потоку канала CA1, а концевой канал CT1 расположен непосредственно ниже по потоку относительно среднего канала CM1, то есть вблизи выходной кромки.The first serpentine circuit T1 includes an upstream channel CA1, a middle channel CM1 connected to the upstream channel CA1 by a curved portion located near the end portion S, and a tail channel CT1 connected to the middle channel by a curved portion located near the base B. These three channels CA1, CM1 and CT1 continue in the EV span direction and run along the inner surface of the trough to cool it, while they are limited by the inner walls of the blade. The upstream channel CA1 is located immediately downstream of the upstream channel A1 of circuit A, the middle channel CM1 is located immediately downstream of the upstream channel CA1, and the end channel CT1 is located immediately downstream of the middle channel CM1, that is, near the exit edge.

Верхний по потоку канал CA1 снабжается воздухом из входного отверстия, расположенного на радиально внутренней поверхности 14 лопатки, причем радиальное направление соответствует направлению EV размаха, когда лопатка установлена на диске. Таким образом, воздух движется в этой лопатке от основания до концевой части и, необязательно, поступает в первый ряд отверстий 23. Средний канал CM1 снабжается воздухом из верхнего по потоку канала CA1 через изогнутый участок, так что воздух движется от концевой части S к основанию B и, необязательно, поступает во второй ряд отверстий 24. Концевой канал CT1 снабжается воздухом из среднего канала CM1 через соответствующий изогнутый участок, так что воздух движется там от основания B к концевой части S.The upstream channel CA1 is supplied with air from an inlet located on the radially inner surface 14 of the blade, the radial direction corresponding to the swing direction EV when the blade is mounted on the disk. Thus, air moves in this blade from the base to the tip portion and optionally enters the first row of holes 23. The middle channel CM1 is supplied with air from the upstream channel CA1 through the curved portion, so that the air moves from the tip portion S to the base B and optionally enters the second row of holes 24. The end channel CT1 is supplied with air from the middle channel CM1 through a corresponding curved portion, so that the air moves there from the base B to the end portion S.

Аналогично, спинка может иметь охлаждающие отверстия, которые проходят сквозь нее для образования охлаждающей пленки на ее радиально внешней поверхности, причем эти отверстия снабжаются воздухом из второго змеевидного контура T2.Likewise, the backrest may have cooling openings which extend therethrough to form a cooling film on its radially outer surface, these openings being supplied with air from the second serpentine circuit T2.

Упомянутый второй змеевидный контур T2 включает в себя верхний по потоку канал CA2, средний канал CM2, связанный с верхним по потоку каналом CA2 изогнутым участком, расположенным вблизи концевой части S, нижний по потоку канал CV2, связанный со средним каналом CM2 изогнутым участком, расположенным вблизи основания B, и концевой канал CT2, связанный с нижним по потоку каналом CV2 изогнутым участком, расположенным вблизи концевой части S. Эти четыре канала CA2, CM2, CV2 и CT2 продолжаются в направлении EV размаха, причем они проходят вдоль внутренней поверхности спинки, чтобы охлаждать ее, при этом они ограничены внутренними стенками лопатки.Said second serpentine circuit T2 includes an upstream channel CA2, a middle channel CM2 connected to the upstream channel CA2 by a curved portion located near the end portion S, a downstream channel CV2 connected to the middle channel CM2 by a curved portion located adjacent base B, and an end channel CT2 connected to the downstream channel CV2 by a curved portion located near the end portion S. These four channels CA2, CM2, CV2 and CT2 continue in the span direction EV, and they extend along the inner surface of the back to cool it, while they are limited by the inner walls of the scapula.

Верхний по потоку канал CA2 расположен непосредственно ниже по потоку относительно канала A1 верхнего по потоку контура A, средний канал CM2 расположен непосредственно ниже по потоку относительно верхнего по потоку канала CA2, нижний по потоку канал CV2 расположен непосредственно ниже по потоку относительно среднего канала CM2, а концевой канал CT1 расположен непосредственно ниже по потоку относительно нижнего по потоку канала CV2, то есть вблизи выходной кромки.Upstream channel CA2 is located immediately downstream of channel A1 of upstream circuit A, middle channel CM2 is located immediately downstream of upstream channel CA2, downstream channel CV2 is located immediately downstream of middle channel CM2, and the end channel CT1 is located immediately downstream of the downstream channel CV2, that is, near the exit edge.

Верхний по потоку канал CA2 снабжается воздухом из входного отверстия, расположенного на радиально внутренней поверхности 14 хвостовика лопатки, так что воздух движется там от основания до концевой части. Средний канал CM2 снабжается воздухом из верхнего по потоку канала CA2 через изогнутый участок, так что воздух движется там от концевой части S к основанию B. Нижний по потоку канал CV2 снабжается воздухом из среднего канала CM2 через другой изогнутый участок, так что воздух движется там от основания B к концевой части S. Концевой канал CT2 снабжается воздухом из нижнего по потоку канала CV2 через соответствующий изогнутый участок, так что воздух движется там от концевой части до основания B.The upstream channel CA2 is supplied with air from an inlet located on the radially inner surface 14 of the blade root, so that the air flows there from the base to the tip. The middle channel CM2 is supplied with air from the upstream channel CA2 through a curved section so that the air moves there from the end part S to the base B. The downstream channel CV2 is supplied with air from the middle channel CM2 through another curved section so that the air moves there from the base B to the end part S. The end channel CT2 is supplied with air from the downstream channel CV2 through a corresponding curved section, so that the air flows there from the end part to the base B.

В дополнение к снабжению воздухом охлаждающих отверстий и охлаждению корытца и спинки, два змеевидных контура T1 и T2 также обеспечивают снабжение охлаждающим воздухом выходной кромки.In addition to supplying air to the cooling holes and cooling the trough and back, two serpentine circuits T1 and T2 also supply cooling air to the exit edge.

Сужающаяся выходная кромка 17 имеет ряд охлаждающих выходных отверстий небольшой длины, которые продолжаются параллельно направлению EV размаха и разнесены друг от друга в направлении EV размаха, то есть в радиальном направлении, когда лопатка установлена на диске, продолжающемся вдоль главной оси. Отверстия расположены на небольшом удалении от самой выходной кромки.The tapered exit edge 17 has a series of short-length cooling outlets that extend parallel to the span direction EV and are spaced apart from each other in the span direction EV, that is, in the radial direction when the blade is mounted on a disk extending along the major axis. The holes are located a short distance from the exit edge itself.

Эти выходные отверстия разделяются, с одной стороны, на радиально внутренние выходные отверстия 26, расположенные со стороны основания лопатки между первым поперечным сечением I-I и вторым поперечным сечением II-II, и, с другой стороны, на радиально внешние выходные отверстия 27, расположенные между вторым поперечным сечением II-II и третьим поперечным сечением III-III. Радиально внутренние выходные отверстия 26 являются, таким образом, самыми близкими к основанию B, в то время как радиально внешние выходные отверстия являются самыми близкими к концевой части S. Каждое выходное отверстие обдувает воздухом выходную кромку 17, которая снабжена внешними ребрами, направляющими этот воздух параллельно оси АХ.These outlet openings are divided, on the one hand, into radially internal outlet openings 26 located on the side of the blade base between the first cross section I-I and the second cross section II-II, and, on the other hand, into radially outer outlet openings 27 located between the second cross section II-II and third cross section III-III. The radially inner outlets 26 are thus closest to the base B, while the radially outer outlets are closest to the end portion S. Each outlet blows air onto the outlet edge 17, which is provided with outer ribs directing this air parallel AX axis.

Радиально внутренние выходные отверстия 26 снабжаются воздухом из концевого канала CT1 первого змеевидного контура T1, в то время как радиально внешние выходные отверстия 27 снабжаются воздухом из концевого канала CT2 второго змеевидного контура T2.The radially inner outlet openings 26 are supplied with air from the end passage CT1 of the first serpentine circuit T1, while the radially outer outlet openings 27 are supplied with air from the end passage CT2 of the second serpentine circuit T2.

Как видно из фиг. 3, концевой канал CT1 первого змеевидного контура T1 продолжается по существу на половину высоты лопатки от ее основания B ко второму поперечному сечению II-II. Этот концевой канал CT1 снабжает охлаждающим воздухом радиально внутренние выходные отверстия 26 выходной кромки.As can be seen from Fig. 3, the end channel CT1 of the first serpentine contour T1 extends substantially half the height of the blade from its base B to the second cross section II-II. This end channel CT1 supplies cooling air to the radially inner outlet openings 26 of the exit edge.

Точно так же концевой канал CT2 второго змеевидного контура T2 также продолжается по существу на половину высоты лопатки от концевой части S ко второму поперечному сечению II-II. Как видно из фиг. 3, концевой канал CT2 второго змеевидного контура T2 представляет собой продолжение концевого канала CT1 первого змеевидного контура T1.Likewise, the end channel CT2 of the second serpentine contour T2 also extends substantially half the height of the blade from the end portion S to the second cross section II-II. As can be seen from Fig. 3, the end channel CT2 of the second serpentine circuit T2 is a continuation of the end channel CT1 of the first serpentine circuit T1.

Таким образом, эти два концевых канала CT1 и CT2 выполнены в виде продолжения друг друга, продолжаясь в направлении размаха и проходя вдоль выходных отверстий 26 и 27, которые они снабжают воздухом. Они отделены друг от друга разделительной стенкой 28, разграничивающей их соответствующие концы, расположенные напротив друг друга. Как можно видеть из фиг. 3, упомянутая разделительная стенка 28 расположена в поперечном сечении II-II, то есть посередине лопатки в рассматриваемом примере.Thus, these two end channels CT1 and CT2 are designed as extensions of each other, extending in the span direction and extending along the outlet openings 26 and 27, which they supply with air. They are separated from each other by a dividing wall 28 delimiting their respective ends located opposite each other. As can be seen from FIG. 3, said dividing wall 28 is located in cross section II-II, that is, in the middle of the blade in the example under consideration.

Разделительная стенка 28 может располагаться в другом месте, при этом ее расположение обусловлено размерами самой лопатки, то есть, в частности, желаемым распределением расхода воздушного потока, движущегося в первом и втором змеевидных контурах. Упомянутая разделительная стенка 28 может, таким образом, располагаться на высоте одной трети или двух третей высоты лопатки, в зависимости от рассматриваемого варианта.The dividing wall 28 can be located in a different location, its location being determined by the dimensions of the blade itself, that is, in particular, by the desired distribution of the air flow flow moving in the first and second serpentine circuits. Said dividing wall 28 may thus be located at a height of one third or two thirds of the height of the blade, depending on the embodiment considered.

Величина и распределение расхода воздуха в первом змеевидном контуре T1 и во втором змеевидном контуре T2 также обусловлены размером охлаждающих выходных отверстий выходной кромки, то есть их площадью проходного поперечного сечения, которая является другим измеряемым параметром.The magnitude and distribution of air flow in the first serpentine circuit T1 and in the second serpentine circuit T2 are also determined by the size of the cooling outlet openings of the leading edge, that is, their flow cross-sectional area, which is another measured parameter.

В примере, показанном на чертежах, первый змеевидный контур T1 включает в себя три канала, а второй - четыре канала. Для этих змеевидных контуров возможны другие количества каналов, при условии, что у одного из змеевидных контуров будет четное количество каналов, в то время как у другого змеевидного контура будет нечетное количество каналов. Такое различие в количестве каналов в первом и втором змеевидных контурах учитывает концевые каналы, которые будут располагаться друг напротив друга, чтобы гарантировать, что обеспечивается снабжение всех охлаждающих выходных отверстий выходной кромки. Более конкретно, змеевидный контур с четным количеством каналов (исключая концевой канал) снабжает воздухом радиально внутренние выходные отверстия, тогда как змеевидный контур с нечетным количеством каналов (исключая концевой канал) снабжает воздухом радиально внешние выходные отверстия.In the example shown in the drawings, the first serpentine circuit T1 includes three channels, and the second serpentine circuit includes four channels. Other numbers of channels are possible for these serpentine circuits, provided that one of the serpentine circuits has an even number of channels while the other serpentine circuit has an odd number of channels. This difference in the number of channels in the first and second serpentine circuits takes into account the end channels, which will be located opposite each other to ensure that all cooling outlets of the leading edge are supplied. More specifically, a serpentine circuit with an even number of passages (excluding the end passage) supplies air to the radially inner outlets, while a serpentine circuit with an odd number of passages (excluding the end passage) supplies air to the radially outer outlets.

В целом, предлагаемая в настоящем изобретении лопатка имеет множество входных отверстий на радиально внутренней поверхности 14 своего хвостовика, которое может быть ограничено тремя отверстиями, а именно: одно отверстие для верхнего по потоку контура A, одно отверстие для первого змеевидного контура T1 и еще одно отверстие для второго змеевидного контура T2, - что упрощает изготовление хвостовика P. При необходимости может быть добавлен дополнительный охлаждающий воздух через хвостовик в каналы CM1 и CM2 для компенсации воздуха, испускаемого охлаждающими отверстиями, когда они присутствуют.In general, the blade of the present invention has a plurality of inlet openings on the radially inner surface 14 of its root, which may be limited to three openings, namely one opening for the upstream circuit A, one opening for the first serpentine circuit T1, and another opening for the second serpentine circuit T2, - which simplifies the manufacture of shank P. If necessary, additional cooling air can be added through the shank into channels CM1 and CM2 to compensate for the air emitted by the cooling holes when they are present.

Claims

1. A turbine blade (11) of a gas turbine engine, containing a shank (P) on which a feather (12) is located, extending in the span direction (EV), and the feather (12) contains a trailing edge (17) having cooling outlet holes (26 , 27), as well as the first serpentine contour (T1) and the second serpentine contour (T2), wherein:

- each serpentine contour (T1, T2) includes several channels (CA1, CM1, CT1, CA2, CM2, CV2, CT2) extending along the swing direction (EV) and connected to each other by curved sections;

- each serpentine circuit (T1, T2) is supplied with air through the inlet located in the shank (P), through its channel (CA1, CA2), which is furthest from the outlet edge (17);

- the outlets (26, 27) are supplied with cooling air from the first serpentine circuit (T1) and the second serpentine circuit (T2);

- the first serpentine circuit (T1) has an even number of channels, and the second serpentine circuit (T2) has an odd number of channels, or vice versa, with the first and second serpentine circuits (T1, T2) ending in the first and second end channels (CT1, CT2) respectively, and these two end channels (CT1, CT2) extend along the exit edge (17) as a continuation of each other and are separated from each other by the inner dividing wall (28) of the feather (12).

2. The blade according to claim 1, in which the first serpentine circuit (T1) supplies air to the outlets (26) located closest to the shank (P), while the second serpentine circuit (T2) supplies air to the other outlets (27).

3. The blade according to claim 1, in which the second serpentine circuit (T2) supplies air to the outlet holes (27), which are located closest to the end portion (S) of the feather (12), while the first serpentine circuit (T1) supplies air to the others outlet holes (26).

4. The blade of claim 1, wherein the first serpentine circuit (T1) includes a first upstream channel (CA1), a first middle channel (CM1) and a first end channel (CT1), wherein the second serpentine circuit (T2) includes a second upstream channel (CA2), a second middle channel (CM2), a second downstream channel (CV2) and a second end channel (CT2), which channels are elongated.

5. The blade according to claim 1, in which the mentioned channels (CA1, CM1, CT1) of the first serpentine contour (T1) continue from the trough side, passing along the trough (19) of the feather (12), while the mentioned channels (CA2, CM2, CV2, CT2) of the second serpentine contour (T2) continue from the back side, passing along the back (21) of the feather (12).

6. The blade according to claim 1, which contains a trough (19) having cooling holes (23, 24) supplied with air from the first serpentine circuit (T1).

7. The blade according to claim 1, which contains an inlet edge (16) and an upstream circuit (A) designed to cool this inlet edge (16).

8. The blade according to claim 1, which is manufactured using additive technology.

9. The blade according to claim 1, which is made of composite or ceramic material.

10. Turbine containing a blade according to claim 1.

11. Aviation gas turbine engine containing a turbine according to claim 10.