在燃烧室壁中构造和定位通气孔的制作方法

本发明涉及一种用于构造和定位通过飞行器燃气涡轮发动机燃烧室的壁的通气孔的方法。

这些燃烧室的主要问题之一是内壁和外壁的使用寿命。

背景技术：

众所周知，在该领域中，燃烧室包括：

-两个内外壁(分别称为内外环形壳)，以及

-可由挡板环保护的燃烧室端壁(fdc)，所述挡板环安装在所述燃烧室端壁正下游的燃烧室中。

限制内外壁的使用寿命的内外壁的老化，特别地是由于燃烧室的热(非冷却)区域和冷(冷却)区域之间的热梯度。

众所周知为内外壁提供多个穿孔，所述多个穿孔允许空气进入燃烧室的炉膛，以限制这些热梯度，并且因此限制热区域。

因此，优选的是尽可能地限制非多个穿孔的区域，以便使材料密度在所考虑壁的整个长度上尽可能均匀。

构造和定位通过飞行器燃气涡轮发动机燃烧室壁的通气孔因此是精密而苛刻的。

其中要求可以是通过在孔周围增加特定的多个穿孔，而不使制造工艺复杂化，并且因此期望使“常规”构造与已经现有的构造保持一致。

技术实现要素：

正是在这种情况下，本发明提出尽可能地减少通常设置在主孔或稀释孔周围的安全区域周围的这些未钻孔区域，并通过适配主孔和稀释孔的形状保持尽可能多的多个穿孔。将删除在该区域中的这些(所有)通孔。移除这些孔涉及安全区域周围的未钻孔区域。

在主孔和/或稀释孔周围的所谓“安全”区域是壁的一部分，所述壁从不是多穿孔的，以防止与壁的机械和热公差、开裂和制造有关的缺陷。

通常，内外壁每个都设置有多个孔和其他允许环绕燃烧室流动的空气进入燃烧室的各种各样的进气口。

因此，除了多个穿孔之外，为此在这些壁中形成了所谓的“主”和/或“稀释”孔。流过主孔的空气有助于形成在燃烧室中燃烧的空气/燃料混合物，而来自稀释孔的空气旨在帮助稀释相同的空气/燃料混合物。

更具体地，本发明因此提供一种构造(或设计)和定位通过飞行器燃气涡轮发动机燃烧室壁的通气孔的方法，其中主孔和稀释孔的至少一个虚拟定位在所述壁上，

该方法的特征更特别地在于，在加工主孔和稀释孔的所述至少一个之前：

-a)在距所述至少一个主孔和稀释孔的至少一个预确定距离(x)处，并且在所述至少一个主孔和稀释孔周围，限定了预确定的第一安全区域，其中没有预先设置通气孔，

-b)在所述壁上(可能在其第一安全区域中)，虚拟地定位和分布多个穿孔，所述多个穿孔中每个都具有虚拟进气口和虚拟出气口，

-c)虚拟地移除了位于所述第一安全区域中的具有所述虚拟进气口或虚拟出气口的这些多个穿孔，

-d)如果在主孔和稀释孔的所述至少一个周围识别了无孔区域：

--d1)所述无孔区域与所述第一安全区域相比范围更广泛，和/或

--d2)如果所述无孔区域的周边与主孔和稀释孔的所述至少一个之间的距离根据在主孔和稀释孔的所述至少一个周围所考虑的角扇区而变化：

---d21)虚拟地重新集成至少一些被移除的多个穿孔，该移除的多个穿孔的虚拟进气口或出气口中至少一个最接近所述第一安全区域的周边，并且

---d22)在保持多个穿孔虚拟地重新集成的同时，并且从那时起，在穿过邻近并环绕主孔和稀释孔的所述至少一个的所有多个穿孔的所有虚拟进气口和虚拟出气口的第二周边上，朝主孔和稀释孔的所述至少一个，限定无通气孔并具有与第一安全区域不同形状的改进的安全区域，并且，

-e)考虑在主孔和稀释孔的所述至少一个周围，所述改进的安全区域的界限时，重新限定主孔和稀释孔的所述至少一个的形状，在所述界限范围内自由地重新定位主孔和稀释孔的所述至少一个。

在步骤c)中，短语“虚拟地移除了多个穿孔…”意味着可以移除位于所述第一安全区域中的具有虚拟进气口或出气口的所有或仅部分多个穿孔。

对于所提出的解决方案，我们将能够具有与我们未用本发明所具有的情况相比更多的多个穿孔。同样因此，在所有其他条件相同的情况下，我们将限制热梯度，并且因此限制以上提到的热区域。

关于该主题，可能希望的是，初始地考虑并虚拟定位在限定壁上的主孔或稀释孔：

-为具有圆形横截面的圆柱形，和/或

-被限定有初始地预确定的空气通道横截面(s1)。

如今，人们已经很好地掌握了这种孔的使用。从本参考文献开始可因此认为是安全保证，即使例如可以提供椭圆孔。

关于所述第一安全区域的“预确定距离”以及取决于其的限定，然后将从所考虑的主孔或稀释孔的轴线开始并环绕所述轴线建立“预确定距离”。

同样，可以发现很合适的是，虚拟地定位在壁上的所述至少一个主孔或稀释孔具有轴线，并且，在步骤a)中，所述预确定距离对应于以所述轴线为中心的恒定半径。

关于该主题，如果我们认为其上进行虚拟步骤并进行不同“限定”的表面是平面(二维表面)，那么正是在该平面中才会考虑该半径以及其他涉及的距离(参见附图)。

有利地，所述第一安全区域和改进的安全区域将取决于所述多个穿孔的虚拟定位和分布。

根据另一特征，提议：

-所述第二周边将由多边形线限定，并且

-所述至少一个主孔或稀释孔的重新限定形状的轮廓将基本遵循所述多边形线。

如果需要，这将可以朝其最终形状定向由其改进的安全区域环绕的所述主孔或稀释孔；事实上，将可以选择所述孔的形状基本将再现(按比例绘制到最近的圆角)所述多边形线的形状。

因此，许多不同的孔形状潜在地可得到。然而，再次对于在性能和实施的相对简单性之间的折衷，多边形线的连续区段之间的角度优选地都朝同一方向行进：线自身的闭合的角度。

此外，关于虚拟地(初始地)定位在壁上的所述至少一个主孔或稀释孔，可预确定其截面(s1)，以便保持它。在这种情况下，可以很有用地期望的是(步骤e)，在重新限定该相同的主孔或稀释孔的形状时，将选择所述预确定截面。

这再次是安全保证，并且这已被视为在性能和实施的相对简单性之间的适当折衷。并且，人们将能够有助于保持初始地限定有所述原始主孔或稀释孔(的空气通道截面)以及初始地分布和定位的多个穿孔的状况。

也就是说，形状重新限定的最后阶段可以或不可以马上实现。实际上，在所述步骤(e)中(或在步骤(e)结束时)，可以考虑/决定的是，具有其重新限定形状的所述至少一个主孔或稀释孔最终不合适。然后更具体地选择两种假设：

1/第一假设：随后实施随后步骤(以下的f2)，其包括，在考虑所述改进的安全区域的同时，对所述至少一个主孔或稀释孔的形状进行新的重新限定，以及所述至少一个主孔或稀释孔的可能的重新定位，其中所述预确定截面(s1)的变化先验地更小。

2/第二假设：选择/决定不再考虑所述改进的安全区域；在这种情况下，接着实施步骤f3)，其包括(至少)重复步骤d21)，所述步骤d21)包括与先前步骤d21)相比或多或少的多个穿孔的虚拟重新集成，接着重复步骤d22)和e)。

然后通过重复，将最终地决定主孔或稀释孔的构造(形状/截面)和定位。

当参考附图，阅读作为非限制性示例给出的以下描述时，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1是飞行器涡轮发动机的燃烧室部分的通常纵向(x轴线)横截面视图。

图2每个都示出了根据图1的箭头iia或iib，所述内外壁(或壳)的相同区域的图示，其中将设置主(或稀释)孔以及多个穿孔，该图示出了所述孔的构造和定位的步骤之一，其周围附近具有一定数量的多个穿孔。

图3示出了一种所述下一步骤的示意图。

图4示出了一种所述下一步骤的示意图。

图5示出了一种所述下一步骤的示意图。

图6示出了一种所述下一步骤的示意图。

图7示出了一种所述下一步骤的示意图。

图8在相同视图之后示出了具有不同的主(或稀释)孔以及也与图3到图8不同的多个穿孔的变型的图示。

图9示出了一种所述下一步骤的示意图。

图10示出了一种所述下一步骤的示意图。

图11示出了一种所述下一步骤的示意图。

图12示出了一种所述下一步骤的示意图。

具体实施方式

图1首先示出了飞行器燃气涡轮发动机，诸如涡扇发动机的燃烧室1。

燃烧室1包括：

-两个内壁3和外壁5(分别称为内外环形壳，其可以是金属的)，以及

-可由挡板环9保护的燃烧室端壁7(fdc)，所述挡板环安装在所述燃烧室端壁7正下游的燃烧室中。

燃烧室1沿涡轮发动机10的旋转轴线x被定位在压气机的下游(av)处，所述压气机可以是在低压压气机之后轴向地布置的高压压气机。环形空气扩压器11连接在压气机的下游。扩压器11通向环绕此处为环形的燃烧室1的空间13。空间13由外壳体15和内壳体17界定，二者都为环形并且与涡轮发动机的x轴线同轴。燃烧室1通过固定凸缘被保持在下游。被引入到燃烧室1的炉膛18内的压缩空气在其中与来自喷射器，诸如喷射器19的燃料混合。燃烧产生的气体被引导到位于燃烧室1出气口下游(av)的(此处为高压)涡轮机，并且首先被引导到作为涡轮发动机发定子一部分的喷管。

旋转的内壁3和外壁5在上游连接到环形横向壁或燃烧室端壁。它们用所述环形横向壁或燃烧室端壁(或用挡板环9)界定炉膛18。在本示例中，通过分别附接到外壳体15和内壳体17，(径向地)外环形凸缘21和内环形凸缘23分别在下游端保持燃烧室1。

主孔25和稀释孔27横穿内壁3和/或外壁5。

图3示出了，除了孔25和/或27之外，多个穿孔29横穿内壁3和/或外壁5。

关于图2-10，我们将会首先考虑，在多个穿孔29之中，主孔25(但其可能因此是稀释孔27)被限定有：

-作为输入数据：

--在示例中假定为主孔的预限定的多个穿孔模板，也用于孔25的截面(s1)和位置，

--在孔25周围，具有预限定宽度(即具有图2、3中的预限定距离x)的“无孔”的安全区域31，即没有穿过所考虑壁3或5的任何孔，

-并且作为目标，界限孔25(27)周围的未冷却区域，并保持通过所考虑的内壁3或外壁5的最大量的多个穿孔29；本示例中的壁3。

在这些图中，可以假定该表面或壁3为平坦的。因此将会理解的是，在本示例中，所引起的宽度因此是在壁3的平面p)中的距离。

如图2所示，我们可以从初始状态开始，其中(步骤b)在模板上或在软件程序中，已经虚拟地定位区域或整个壁3/5的所有多个穿孔29。关于该主题，将会理解的是，术语“虚拟”表示人们在此处精确地插入在模板上或在软件中，而不是真正的部件上。因此，在制造(加工)部件之前，我们在上游插入。

包括在第一安全区域31(宽度x)中，对于这些多个穿孔的每个，多个穿孔29已经分布有虚拟进气口290a和虚拟出气口290b。关于该主题，必须理解的是，对于本方法的实施，应考虑虚拟进气口290a和虚拟出气口290b，独立于(相对于x轴线径向地)所考虑的壁(此处为3)的外表面3a或内表面3b。实际上，一旦孔(此处为25)横穿整个壁3，由于与周围的(所述相邻)多个穿孔29的太过接近而导致的弱化可能尽可能多地发生在外侧3a和内侧3b上。因此，如果多个穿孔29及其出气口290b的虚线表示在制造部件上仅进气口290a将在外表面3a上可见(同上，在具有出气口290b的表面3b上)，都要考虑所有多个穿孔29及其进气口290a和出气口290b。

在此处所考虑的壁3的平面p)中，多个穿孔29具有预限定的横截面(s2)，其对于所有多个穿孔29可以(或不可以)是通用的。在该示例中，它是通用的。同样，仍在该示例中，所述预限定的横截面(s2)应该是圆形。

此外，该(每个)主孔25和/或稀释孔27应被视为垂直于其穿过的壁被定向；特别地图2、3中的轴线25a。

另一方面，多个穿孔29可相对于此处所考虑的壁3的平面p)，并且因此相对于该(每个)主孔25和/或稀释孔27的定向(在此处由所述轴线25a具体化)倾斜地延伸。

说到此处，因此必须尽可能最好地确定孔25周围的未冷却区域，并保留其周围的尽可能多的多个穿孔29。

为此，并且在上述多个穿孔29的上述限定、定向和分布(步骤b)之前或之后，我们将因此：

-在壁3上虚拟地定位该(每个)孔25(图2)，

-并且，在称为a)的步骤中，至少在距该孔25的预确定距离(x)处并且在该孔25周围限定第一预确定的安全区域31，其中没有预先地制成通气孔(在此处部件3的制造过程中)；因此在该区域31中没有多个穿孔29(图3)。

在称为c)的步骤中，我们将虚拟地移除具有位于所述第一安全区域31中的虚拟进气口290a或出气口290b的多个穿孔29，如图3所示。

在本示例中，因此消除了在安全区域31内或与安全区域31交叉的23个多个穿孔或钻孔29。

如图3所示，更有可能的是，我们将能够注意到，在称为d)的步骤中，在平面p)中在孔25周围存在没有孔的区域33：

--d1)与所述第一安全区域31相比范围更广泛(或在其周围至少局部地延伸)，

--d2)和/或其中，在平面p)中在所述无孔区域33的周边33a(外侧)与孔25之间的距离然后根据环绕该孔25所考虑的角扇区而变化；例如图3或4的距离x1、x2、x3。

在这种情况下，因为无孔区域33，由此，特别地由于必须通过保留的多个穿孔的空气，其将是(极度地)非冷却的，它太大了，我们将虚拟地重新集成至少一些移除的多个穿孔，该移除的多个穿孔的虚拟进气口或出气口中至少一个位于最接近所述第一安全区域31的周边31a(外侧)；参见图5、6的附图标记29a-29g，即七个重新集成的多个穿孔。在该示例中；步骤d21)。

从那时起，第二周边35a穿过与所述孔25相邻，以及在其周围的所有多个穿孔(当然包括上述的29a-29g)的所有虚拟进气口和出气口，我们将能够朝该孔25限定形状与第一安全区域不同的当然没有通气孔(因此没有任何开口)的改进的安全区域35(具有宽度xmini)；参见图6；步骤d22)。

图6和图7示出了该改进的安全区域35的两个闭合边界：第二(外)周边35a和内轮廓35b。这两个闭合边界35a、35b为此处具有锐角的多边形；但圆角，甚至除直线之外的曲线也是可能的。为了提高方法的效率，并且如果人们希望沿第二周边35a保持恒定的xmini宽度，则这两个闭合边界35a、35b应优选地彼此平行。由轮廓35a限定的形状因此将优选地限定内轮廓35b的形状。

图7还示出了“初始”虚拟孔(标记25)的轮廓-其将不会保持在其原始构造中-并且，预先地示出了处于其“最终”构造的孔的轮廓(标记250)。

因此可以看出，圆柱形孔25不再适于多个穿孔的环境。孔25因此失去其圆柱形，从而接近与安全轮廓(大致)平行的轮廓250：第二周边35a。

事实上，在重新限定标记为35的改进的安全区域的该步骤d22)中，人们将先验地选择以保持(至少一些)虚拟地重新集成的多个穿孔的孔29a-29g。

在该演示阶段，让我们假设我们已经选择保留所有的多个穿孔29a-29g。

在任何情况下，并根据这一原理：

-为了在需要重新限定的所述孔周围考虑所述的改进的安全区域35(恒定xmini宽度)，

-并且在改进的安全区域的边界35b内自由地重新定位所述孔，

我们将通过实施称为e)的步骤结束该方法，其效果如图8所示，即重新限定已经消失的初始孔25，有利于改进的轮廓250孔。

通常，初始地考虑的主孔25或稀释孔27的横截面将为圆柱形和圆形。虽然其他形状也是可能的，但它们更难集成和加工。

至少在这种情况下，所述预确定距离x将优选地对应于以初始地提供的孔(此处为25)的轴线25a为中心的恒定半径。

因此，第一安全区域31将在孔(此处为25)周围均匀分布，以尽可能好地被构造和定位。

有利地，该第一安全区域31和该改进的安全区域35都将取决于多个穿孔29的所述虚拟定位和分布，以及取决于在任何多个穿孔和所考虑的主孔(此处为25)或稀释孔之间的(初始地)预确定距离。其可以是上述的距离x。距离x的界限将是：

-在一端，最接近所考虑的主孔(此处为25)或稀释孔定位的虚拟进气口290a和出气口290b中的一个，

-在另一端，所考虑的相同主孔(此处为25)或稀释孔的外轮廓25b；例如，参见图2。

因此，由于多个穿孔29在以上的步骤a)和e)(图2和8)之间没有变化，我们在图2和8中发现相同的距离x。

图8还标记了因此作为改进的安全区域35的宽度的距离xmini，其中x＝xmini+δmini(δmini是经由孔250实现最佳通道截面所必需的增量)，该最佳通道截面是朝炉膛18提供最有利空气通道(最高流、最低湍流)的所述重新限定形状的截面。

由于虚拟地(初始地)定位在壁上的主孔25或稀释孔可具有预确定横截面，因此希望在重新限定该相同主孔或稀释孔的形状时，选择所述预确定横截面可能很有用。

关于重新限定所述至少一个主孔或稀释孔的形状的步骤e)，所述步骤e)可包括保存该孔的预确定截面(s1)。

因此，将可以有助于保持初始地限定有孔25的原始空气通道截面的条件以及初始地分布和定位的多个穿孔29。

在该阶段(e)，一旦已经选择了改进的安全区域35以及因此xmini距离，就有可能的是，在改进的轮廓孔250中也将选择孔25的初始截面(s1)，并且该(这些)改进的轮廓孔250将是合适的。在这种情况下，下一步骤f1)将包括停止该过程，并作出将该(这些)改进的轮廓孔250与初始截面(s1)保留的最终选择。这是图8中使用的假设。

然而，如果所述预确定截面(s1)最终不合适，则随后实施步骤(f2)，在不改变所述改进的安全区域35的情况下，所述步骤f2)包括对因此被重新定位的所述至少一个主孔或稀释孔的形状进行新的重新限定，所述预确定截面(s1)的变化先验地更小。

还可以考虑的是，不能/将不会保持与改进的轮廓孔250相关联的改进的安全区域。在这种情况下，将进行包括(至少)重复步骤d21)的步骤f3)，其包括与先前步骤d21)相比虚拟地重新集成或多或少的多个穿孔，然后重复步骤d22)和e)。

图9和下图示出了具有主孔或稀释孔的不同最终形状的另一示例。相同的附图标记将增加100。因此，主孔或稀释孔的最终形状为350；图11-12。

初始情况总是假设如图2所示。如前所述，我们预限定了：

--除了多个穿孔模板之外，在该示例中总是被假设为主孔的孔125的截面(s1)和位置，并且

--在孔125周围，不具有穿过所考虑壁3或5的孔，并且具有预确定宽度x的安全区域131；参见图9。

在与图5对应的该图9中，如图10所示，在这种情况下，已经选择在初始地消除的所有这些中，虚拟地重新集成在初始的安全区域131内(或与初始的安全区域131交叉)的21个多个穿孔或钻孔129之后，人们也会注意到无孔区域133和改进的安全区域135(要了解这一点，参见图2和图9、10之间关于该多个穿孔129的比较)。

从第二周边135a(所述周边因此穿过邻近并环绕所述的所选“主或稀释”孔125的所有多个穿孔的所有虚拟进气口和出气口)，我们在此已经限定了无通气孔或开口的所谓改进的矩形安全区域135。如前述，沿同一平面p)的两个方向，我们发现安全距离xmini。

此外，所选主孔或稀释孔的最终形状350内接在改进的安全区域135的封闭内轮廓135b内；参见图11、12，图11是图3和8的混合。两个边界135a、135b为多边形。

我们在图11中可以看出，在无孔的所述区域133的周边133a和“初始”主孔125之间的距离x4、x5根据环绕该孔所考虑的角扇区而变化。该区域133仍然是未冷却的，并环绕改进的安全区域135延伸。热点表面(图3中的阴影区域33和图11中的阴影区域133，因为其没有冷却孔而更热)的优化程度低于先前的情况；但热点分布在具有最终形状350的孔周围是均匀的，这用于具有假定保留的截面s1的孔。

改进的安全区域135的矩形形状导致了最终的矩形形状350。为了提高方法的效率，并且正如我们在该示例中希望一直沿第二周边135a(沿同一平面p的两个方向)保持恒定xmini宽度一样，这两个闭合界限135a、135b彼此平行。此外，在示例中，也选择的截面s1的孔的保留产生了实际距离x，如前所述，其因此为x＝xmini+δmini；考虑到某些必要性，例如制造条件，δmini是在平面p中实现具有截面s1和圆角的矩形孔350所需的距离。

一旦已经限定了该(每个)孔250或350(形状、定位、尺寸…)，也限定了其周围的多个穿孔29或129，可以加工壁3和/或5的相关区域。