用于涡轮发动机的冷却系统的制作方法

本发明主题一般地涉及用于燃气涡轮发动机的冷却系统。
背景技术：
：燃气涡轮发动机一般地包括设置成彼此处于流连通的风扇和核心(core)。另外，燃气涡轮发动机的核心一般以串行流的顺序包括压缩机段、燃烧段、涡轮段和排气段。在操作中，空气从风扇提供至压缩机段的入口，在这里，一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到压缩空气到达燃烧段。燃料与压缩空气在燃烧段内进行混合并燃烧，以提供燃烧气体。该燃烧气体从燃烧段被路由引导(routed)至涡轮段。通过涡轮段的燃烧气体的流驱动涡轮段，然后被路由引导通过排气段，例如通往大气。合乎需要的是，增加燃气涡轮发动机的总压力比，以便增加燃气涡轮发动机的效率。“总压力比”一般指的是压缩机段的前端测得的停滞压力对压缩机段的后端测得的压力之比。但是，随着总压力比增加，压缩空气的温度也增加。用于构造压缩机段中的转子叶片和/或定子导叶的材料典型地未设计成耐受可能伴随增加的总压力比而升高的温度。另外，由于总压力比在具有这种发动机的飞机的起飞和爬升期间可能变得最大，因此，对伴随增加的总压力比而升高的温度的敏感性(susceptibility)，对于比如那些安装在窄体飞机上的高周计数发动机尤其具有限制性。因此，用于冷却燃气涡轮发动机的压缩机段中的压缩空气的装置将是有用的。特别是，能够冷却压缩机段的对伴随某些发动机操作期间增加的总压力比而升高的温度敏感的某些构件的装置，将是特别有益的。技术实现要素：本发明的方面和优点将在以下的描述中部分地阐述，或者可以从说明书中显而易见，或者可以通过实施本发明来学到。在本发明公开的一个示例性实施例中，提供了一种限定轴向方向的燃气涡轮发动机。该燃气涡轮发动机包括用于渐进地压缩空气的压缩机段，该压缩机段包括围绕该轴向方向可旋转的转子叶片的后级。该燃气涡轮发动机另外包括冷却系统，用于冷却该压缩机段中或来自该压缩机段的压缩空气。该冷却系统包括用于储存一定体积的冷却流体的流体容器，和与该流体容器处于流体连通的一个或更多个流体管线。该一个或更多个流体管线包括定位成相邻于该压缩机段的转子叶片的后级的出口，用于注射冷却流体进入紧邻于该转子叶片的后级的压缩空气。在本发明公开的另一示例性实施例中，提供了冷却系统，用于冷却航空燃气涡轮发动机中或来自航空燃气涡轮发动机的压缩机段的压缩空气。该冷却系统包括用于储存一定体积的冷却液体的流体容器，和与该流体容器处于流体连通的一个或更多个流体管线。该一个或更多个流体管线包括出口，并且配置为被安装成使得该出口定位成相邻于该压缩机段的转子叶片的后级，用于注射冷却液体进入紧邻于压缩机段的转子叶片的后级的压缩空气。在本发明公开的一示例性方面中，提供了一种用于冷却燃气涡轮发动机的压缩机段的后端的方法，该方法包括：操作该燃气涡轮发动机以实现高功率输出，以及使用冷却系统注射可消耗的冷却液体进入紧邻于该压缩机段的后端的压缩空气，该冷却系统具有流体管线，该流体管线限定了定位成相邻于该压缩机段的后端的出口。通过参考以下说明书和所附权利要求，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。附图结合在此说明书中并且构成此说明书的一部分，展示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。附图说明在本说明书中，参考附图阐述了本发明的对于本领域的普通技术人员而言全面和充分的公开，包括其最佳实施方式，在附图中：图1是根据本发明主题的不同的实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性截面图。图2是图1的示例性燃气涡轮发动机的局部放大的、简化的示意图，其包括根据本发明公开的示例性实施例冷却系统。图3是图1的示例性燃气涡轮发动机的压缩机段的后端和图2中所描绘的示例性冷却系统的部分的局部放大的、简化的示意图。图4是沿着图1的示例性燃气涡轮发动机的轴向方向的、图2中所描绘的示例性冷却系统的示意图。图5是图1的示例性燃气涡轮发动机的局部放大的、简化的示意图，其包括根据本发明公开的另一示例性实施例的冷却系统。图6是图1的示例性燃气涡轮发动机的压缩机段的后端和图5中所描绘的示例性冷却系统的部分的局部放大的、简化的示意图。图7是图1的示例性燃气涡轮发动机的局部放大的、简化的示意图，其包括根据本发明公开的又一示例性实施例的冷却系统。图8是图1的示例性燃气涡轮发动机的局部放大的、简化的示意图，其包括根据本发明公开的再一示例性实施例的冷却系统。图9是用于操作燃气涡轮发动机的示例性方法的流程图。具体实施方式现在将详细参照本发明的实施例，其一个或更多个示例在附图中示出。该详细描述使用了数字和字母标号来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标记用于表示本发明的相似或类似的部分。如本文中所使用的，用语"第一"、"第二"和"第三"可互换使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示独立构件的位置或重要性。用语"上游"和"下游"是指相对于流体通路中的流体流的相对方向。例如，“上游”指代流体从其流来的方向，而“下游”指代流体流往其的方向。现在参考附图，其中相同的标号在整个附图中表示相同的元件。图1是根据本发明公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性截面图。更具体而言，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高的-旁通涡扇喷气发动机10，这里称为“涡扇发动机10”。如图1所示，涡扇发动机10限定了轴向方向(平行于纵向中心线12延伸，其被提供用于参考)，径向方向R，和周向方向C(见图4)。一般而言，涡扇10包括风扇段14和设置在风扇段14下游的核心涡轮发动机16。所示的示例性核心涡轮发动机16一般地包括实质上管状的外罩18，其限定了环形入口20。外罩18以串行流的关系罩住：压缩机段，包括升压机或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧段26；涡轮段，包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷气排气喷嘴段32。高压(HP)轴或筒轴(spool)34将高压涡轮28驱动地连接至高压压缩机24。低压(LP)轴或筒轴36将低压涡轮30驱动地连接至低压压缩机22。压缩机段、燃烧段26和涡轮段一起限定了核心空气流路37。对于所示的实施例，风扇段14包括可变俯仰角(pitch)的风扇38，其具有以间隔开的方式联接至盘42的多个风扇叶片40。如所示，风扇叶片40一般地沿着径向方向R从盘42向外地延伸。各风扇叶片40是围绕俯仰轴线(pitchaxis)P相对于盘42可旋转的，这归因于风扇叶片40可操作地联接至合适的促动部件44，其配置成共同一致地改变风扇叶片40的俯仰角。通过穿过功率齿轮箱46的低压轴36，风扇叶片40、盘42和促动部件44一起可绕纵向轴线12旋转。功率齿轮箱46包括多个齿轮，用于逐渐降低低压轴36的转速至更高效率的风扇转速。仍然参考图1的示例性实施例，盘42被可旋转的前毂48覆盖，前毂48具有空气动力学的轮廓，以促进气流通过多个风扇叶片40。另外地，示例性风扇段14包括环形风扇罩或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应当理解，机舱50可以配置成通过多个周向地间隔开的出口导叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。另外，机舱50的下游段54可延伸过核心涡轮发动机16的外部分，从而在它们之间限定旁通气流通道56。在涡扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇段14的相关入口60进入涡扇10。随着一定体积的空气58经过风扇叶片40，空气58的第一部分，如箭头62所示，被引向或被路由引导进入旁通气流通道56，并且空气58的第二部分，如箭头64所示，被引向或被路由引导进入核心空气流路37，或更具体而言，进入低压压缩机22。空气62的第一部分和空气64的第二部分之间的比通常被称为旁通比。空气64的第二部分的压力随着它被路由通过高压(HP)压缩机24和进入燃烧段26而随后增加，该第二部分的空气在燃烧段26与燃料混合并燃烧，以提供燃烧气体66。燃烧气体66被路由引导通过高压涡轮28，在这里，借助于联接至外罩18的高压涡轮定子导叶68和联接至高压轴或筒轴34的高压涡轮转子叶片70的序贯级，而从燃烧气体66中提取一部分热能和/或动能，因此导致高压轴或筒轴34旋转，从而支持高压压缩机24的操作。燃烧气体66随后被路由引导通过低压涡轮30，在这里，借助于联接至外罩18的低压涡轮定子导叶72和联接至低压轴或筒轴36的低压涡轮转子叶片74的序贯级，从燃烧气体66中提取热能和动能的第二部分，因此导致低压轴或筒轴36旋转，从而支持低压压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。燃烧气体66随后地被路由引导通过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴段32，以提供推进推力。同时地，空气62的第一部分的压力，随着空气62的第一部分被路由通过旁通气流通道56在从涡扇10的风扇喷嘴排气段76排出之前，是实质上增加的，这也提供了推进推力。高压涡轮28、低压涡轮30和喷气排气喷嘴段32至少部分地限定了热气体路径78，用于路由引导燃烧气体66通过核心涡轮发动机16。但是，应当理解，图1中所描绘的示例性涡扇发动机10是仅仅是举例的方式，在其它示例性实施例中，本发明公开的方面可另外地或备选地适用于任何其它合适的燃气涡轮发动机。举例而言，在其它示例性实施例中，燃气涡轮发动机可以是任何其它合适的航空燃气涡轮发动机，比如涡轮喷气发动机，涡轮轴发动机，涡轮螺旋桨发动机，等等。现在参考图2，提供了图1的涡扇发动机10的局部放大的示意性侧视图。更具体而言，图2提供了压缩机段的后端(或者更具体而言，高压压缩机24的后端80)，燃烧段26，和涡轮段的前端82(或者更具体而言，高压涡轮28的前端82)的局部放大视图。另外地，如下文中更详细地描述，涡扇发动机10包括根据本发明公开的示例性实施例的冷却系统100，用于冷却压缩机段中或来自压缩机段的压缩空气和/或用于冷却紧邻于高压压缩机24后端80的压缩机段的某些构件。如所示，高压压缩机24包括可绕纵向中心线12旋转的转子叶片102的不同的级。各转子叶片102，特别是级，在根部104附连至多个高压压缩机转子106之一上。各高压压缩机转子106包括孔108和辐板110，并且借助于间隔臂112连接至相邻的高压压缩机转子106。转子叶片102的各级渐进地压缩流过核心空气流路37那部分的空气。附连至高压压缩机衬116的固定式的定子导叶114的级，设置在高压压缩机24中的转子叶片102的各相邻的级之间。高压压缩机衬116的内表面直接地暴露于并且至少部分地限定了核心空气流路37。各定子导叶114包括在径向内端120的密封118，其定位成相邻于从间隔臂112一般地沿着径向方向R延伸的多个齿122。密封118和齿122配置成减少围绕定子导叶114的径向内端118可允许的气流量。在压缩空气流过转子叶片102的后级124之后，压缩空气流过扩散器126，用于引导压缩空气并引导这种压缩空气进入燃烧段26。对于所描绘的实施例，扩散器126进一步配置成减少压缩空气流的马赫数，使得燃料可在燃烧段26中更易于点燃。来自高压压缩机24的压缩空气使用燃烧段26的多个燃料-空气混合器128之一与燃料混合。燃烧段26另外地包括内衬130和外衬132，内衬130和外衬132一起至少部分地限定燃烧室134。燃料和压缩空气的混合物在燃烧室134内燃烧以产生燃烧气体，其从燃烧室134流入高压涡轮28。流过高压涡轮28的燃烧气体流旋转高压涡轮转子叶片70的序贯级。附连至衬135的涡轮定子导叶68的级设置在高压涡轮转子叶片70的各级之间或相邻于高压涡轮转子叶片70的各级。高压涡轮衬135的内表面直接地暴露于并且至少部分地限定了核心空气流路37。另外地，各高压涡轮转子叶片70，特别是高压涡轮转子叶片70的级，在基部138附连至各自的高压涡轮转子136。高压涡轮叶片70和各自的高压涡轮转子136的旋转驱动高压涡轮28。高压涡轮转子136与高压转子轴34联接，高压转子轴34通过高压转子轴34的臂140也联接至高压压缩机转子106。因此，如所论述，高压涡轮转子叶片70的旋转驱动高压压缩机24。值得注意的是，对于所描绘的实施例，高压转子轴34另外地包括压缩机排放压力密封142，其对于所描绘的实施例配置成用于计量从高压压缩机24至径向内空腔144的压缩空气流，径向内空腔144被限定在高压转子轴34和前部内喷嘴支架部件146之间。如所述，图2中所描绘的示例性涡扇发动机10另外地包括示例性冷却系统100。示例性冷却系统100一般地包括流体容器148，用于储存一定体积的冷却流体和一个或更多个流体管线。一个或更多个流体管线与流体容器148处于流体连通，流体容器148用于注射冷却流体进入例如紧邻于高压压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气。更特别地，对于所描绘的示例性冷却系统100，一个或更多个流体管线包括与容器148、压缩机流体管线152和涡轮流体管线154处于流体连通的供应流体管线150。另外地，示例性冷却系统100包括阀156，阀156包括与供应流体管线150流体地相连的入口，流体地连接至压缩机流体管线152的第一出口，和流体地连接至涡轮流体管线154的第二出口。阀156可以是标准的三通阀，其提供了从入口至第一出口和第二出口(即，从供应流体管线150至压缩机流体管线152和涡轮流体管线154)的冷却流体的固定的比。但是，备选地，阀156可以具有可变的通过量，三通阀配置成改变从入口提供至第一出口和第二出口的冷却流体的比。举例而言，阀156可以配置成提供从入口至第一出口的冷却流体的从百分之零(0%)至百分之一百(100%)的任何值。另外，阀156可以配置成提供从入口至第二出口的冷却流体的从百分之零(0%)至百分之一百(100%)的任何值。此外，阀156可能能够对可允许通过阀156而到达第一出口和第二出口两者的冷却流体的总量进行制约。另外，阀156可能能够限制允许从其中通过而到达第一和第二出口二者的冷却流体的总量。因此，基于例如用于这种冷却的需要，阀156可能能够有效地截断至压缩机流体管线152和/或涡轮流体管线154冷却流体的流。在某些示例性实施例中，冷却流体可以是可消耗的冷却液体，比如水或乙二醇-水混合物(其可以抵抗例如冰冻)。备选地，但是，在其它实施例中，可以提供任何其它合适的冷却流体。尤其是，这里参考冷却流体所用的用语“可消耗的”指的是冷却流体降低构件温度的方式。特别地，在至少某些示例性方面中，用语“可消耗的”指的是这样的液体，其配置成在接触构件后汽化，吸热并降低这种构件的温度。如也在图2中所描绘的那样，示例性冷却系统100进一步包括泵158，用于产生从容器148流过流体管线（比如供应流体管线150）的冷却流体的流。泵158可以是包括叶轮的旋转泵，或备选地，可以是任何其它合适的流体泵。另外地，对于所描绘的实施例，泵158和流体容器148定位在核心空气流路37的沿着径向方向R的外侧。因此，一个或更多个流体管线的至少其中之一延伸通过核心空气流路37而到达核心空气流路37的沿着径向方向R向内的位置。对于所描绘的实施例，提供了延伸通过核心空气流路37的分开的管160，用于容纳延伸通过核心空气流路37的冷却系统100的流体管线。值得注意的是，在某些示例性实施例中，泵158和/或阀156可以与涡扇发动机10的控制器处于可操作的连通，以控制冷却系统100的操作。举例而言，例如，基于涡扇发动机10的操作工况，或响应于一个或多个温度传感器(未示出)，控制器可调节通过冷却系统100的冷却流体的流率。但是，应当理解，在其它示例性实施例中，泵158和/或容器148可备选地定位在核心空气流路37的沿着径向方向R的内侧。在这种配置中，或在其它配置中，泵158可以直接地和/或间接地联接至例如高压轴34，并且被例如高压轴34驱动。仍然参考图2，涡轮流体管线154配置成用于将冷却流体喷射至提供给涡轮段的冷却空气流中。具体地，对于所描绘的实施例，涡轮流体管线154配置成用于将冷却流体喷射至从高压涡轮28流来且通过冷却通道162的冷却空气流中。对于所描绘的实施例，冷却通道162至少部分地由前部内喷嘴支架146限定。另外，冷却通道162包括轴向引导器(inducer，或称“诱导轮”)164，该轴向引导器164将冷却空气流从静止的参照系带到旋转的参照系，同时最小化由于高压涡轮转子136上的停滞(stagnation)而导致的温度上升。通过冷却通道162提供的冷却空气流可以用作被提供来降低高压涡轮28中的某些构件的温度的冷却空气。举例而言，通过冷却通道162提供的冷却空气流可以提供给高压涡轮转子叶片70，诸如高压涡轮转子叶片70的第一级166，和/或作为用于高压涡轮转子136的空腔的空腔吹扫空气。如所示，涡轮流体管线154从阀156且朝向高压涡轮28穿过冷却通道162的至少一部分而延伸。涡轮流体管线154包括喷嘴168，该喷嘴168限定用于将冷却流体喷射至流过冷却通道162的冷却空气中的出口。喷射至流过通道162的冷却空气中的冷却流体可以降低冷却空气的温度，使得要求较少的冷却空气来维持高压涡轮28中的某些构件的期望温度，并且/或者使得可以进一步降低高压涡轮28中的某些构件的温度，以延长这样的构件的寿命。值得注意的是，如果要求较少的冷却空气来维持高压涡轮28中的某些构件的所需温度，则要求从压缩机段取得较少的空气，使得可以提高涡扇发动机10的效率。然而应当理解，在其它的示例性实施例中，涡轮流体管线154可以延伸至任何其它合适的位置，以降低提供给例如高压涡轮28的冷却空气的温度。例如，在其它示例性实施例中，涡轮流体管线154可以延伸穿过前部内喷嘴支架146，以用于间接地将冷却流体喷射到一个或更多高压涡轮转子136上。还应当理解，这样的配置与现有技术的配置区别在于，在延伸穿过涡轮段的核心空气流路37中包括流体喷射系统。这样的现有技术配置被设定成降低延伸穿过涡轮段的核心空气流路37中的空气流的总体温度。与这些现有技术的配置相比，本配置可以将冷却流体喷射至提供给涡轮段的某些构件的冷却空气流中，以用于降低冷却空气流本身的温度。如将论述的那样，本文中公开的配置要求比现有技术配置更少的冷却流体。现在还参考图3，提供了高压压缩机24的后端80的局部放大图。值得注意的是，涡扇发动机10的效率的一个衡量标准是涡扇发动机10的总压力比。总压力比大体上指代压缩机段的后端80处的压力与压缩机段的前端处的停滞压力的比值。然而，随着涡扇发动机10的总压力比增加，高压压缩机24的后端80处的压缩空气和构件的温度也增加。为了允许增加的总压力比而不损伤高压压缩机24，图2和图3中所描绘的示例性冷却系统100包括压缩机流体管线152，其用于冷却高压压缩机24的后端80中或来自其的压缩空气、或者高压压缩机24的后端80处的高压压缩机24的某些构件中的一者或两者。具体地，压缩机流体管线152配置成用于将冷却流体喷射至紧邻于高压压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气中。压缩机流体管线152包括定位成与高压压缩机24的转子叶片的后级124相邻的出口，更确切地说，包括限定出口的喷嘴170。如本文中所使用的，“定位成相邻于高压压缩机24的转子叶片的后级124”是指定位成足够靠近，以将冷却流体流喷射至高压压缩机24的后端80中的压缩空气中。对于所描绘的示例性实施例，压缩机流体管线152在转子叶片102的后级124的正下游的位置处附连到固定式框架部件，该固定式框架部件定位于核心空气流路37的沿着径向方向R向内的位置。更具体地，对于所描绘的实施例，压缩机流体管线152在扩散器126的沿着径向方向R向内的位置处附连到前部内喷嘴支架146的前端172。利用这样的配置，由喷嘴170限定的出口位于转子叶片102的后级124的正下游。然而，在其它的示例性实施例中，压缩机流体管线152可以备选地附连到任何其它的合适的固定式部件，从而允许喷嘴将冷却流体流喷射至高压压缩机24的后端80。如所阐述，对于所描绘的实施例，喷嘴168定位于转子叶片102的后级124的正下游。因此，为了将冷却流体流喷射至高压压缩机24的后端80，喷嘴168配置成大体上朝向高压压缩机24的前端(即，沿上游方向)通过出口而喷射冷却流体。值得注意的是，在运行的期间，即，在转子叶片102的后级124围绕轴向方向A旋转时，高压压缩空气可能尝试流动至较低压力的区域。例如，高压压缩空气可能尝试围绕定子导叶114的径向内端120流动至上游位置。因此，通过高压压缩机24的后端80的空气流倾向于围绕与定子导叶114的密封118和高压压缩机转子106的多个齿122相邻的区域成漩涡。随着涡扇发动机10的总压力比增加，这些构件的温度也可以增加，由于这样的高温压缩空气成漩涡，而导致比其它的构件的温度更大程度地增加。因此，通过将冷却流体喷射至紧邻于转子叶片102的后级124的压缩空气中，从而冷却流体能够向前行进温度增加的区域(即，压缩空气成漩涡的区域)并汽化。冷却流体的汽化吸收热量，并且，使构件和/或压缩空气冷却。因此，具有根据本发明公开的示例性实施例的冷却系统100的燃气涡轮发动机可能能够在不存在损伤位于压缩机段的后端处的某些构件的风险的情况下增加发动机的总压力比。因此，具有根据本发明公开的示例性实施例的冷却系统100的燃气涡轮发动机可能能够在延长压缩机段的后端处的某些构件的寿命的同时，实现更高的效率。现在，还参考图4，提供图2的示例性冷却系统100的涡扇发动机10的沿着轴向方向A的简化的示意图。如图所示，对于所描绘的实施例，一个或更多个流体管线还包括多个压缩机流体管线152。多个压缩机流体管线152各自包括出口，更确切地说限定出口的喷嘴170，喷嘴170和多个流体管线152的出口关于涡扇发动机10的周向方向C而围绕涡扇发动机10间隔开。多个压缩机流体管线152中的每个的出口可以定位成与高压压缩机24的转子叶片102的后级124相邻，以便将冷却流体喷射至紧邻于转子叶片102的后级124的压缩空气中。对于所描绘的实施例，多个压缩机流体管线152包括十六个(16)压缩机流体管线152，这些管线152关于轴向方向A而周向地间隔开，并且，定位成与高压压缩机24的转子叶片102的后级124相邻。然而，在其它的示例性实施例中，多个压缩机流体管线152可以包括比十六(16)个压缩机流体管线152更少的压缩机流体管线152，或备选地，多个流体管线可以包括至少二十(20)个压缩机流体管线152、至少二十五(25)个压缩机流体管线152或至少三十(30)个压缩机流体管线152。应当理解，在某些示例性实施例中，冷却系统100可以另外包括涡轮流体管线154的类似的配置。更具体地，在某些示例性实施例中，冷却系统100可以另外包括在例如冷却空气流通道162中沿着周向方向C间隔开的多个涡轮流体管线154。然而，在其它的示例性实施例中，冷却系统100可以具有任何其它的适合于涡轮流体管线154的配置。备选地，在一些其它的示例性实施例中，冷却系统100可能不包括任何涡轮流体管线154，而是可以专注于将冷却流体提供给例如高压压缩机24的后端80。在某些实施例中，冷却系统100可以配置成将每秒高达两磅的冷却流体喷射至紧邻于高压压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气(例如，通过压缩机流体管线152)中。然而，备选地，冷却系统100可以配置成将每秒高达大约三磅的冷却流体、每秒高达大约四磅的冷却流体、每秒高达大约五镑的冷却流体或每秒高达大约六磅的冷却流体喷射至紧邻于高压压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气中。应当理解，如本文中所使用的，诸如“大约”或“近似地”之类的近似的术语是指在百分之十(10%)的误差界限内。另外地或备选地，冷却系统100可以配置成以大于流过高压压缩机24的压缩空气的质量流率的大约0.05%且小于流过高压压缩机24的压缩空气的质量流率的大约百分之十(10%)的流率将冷却流体喷射至紧邻于高压压缩机24的转子叶片102的后级124的压缩空气(例如，通过压缩机流体管线152)中。然而，在其它的实施例中，冷却系统100可以配置成以流过高压压缩机24的压缩空气的质量流率的大约0.05%与大约百分之五(5%)之间、大约0.05%与大约百分之三(3%)之间或大约0.05%与大约百分之二(2%)之间的流率来喷射。值得注意的是，冷却系统100可以另外地或备选地配置成以与通过(多个)压缩机流体管线152的情况相同或类似的流率且/或以通过(多个)压缩机流体管线152的情况相同或类似的比将冷却流体喷射至例如通过(多个)涡轮流体管线154的冷却空气流中。而且，在某些示例性的方面中，仅在增加的总压力比是期望的比的时间的期间，才可以使冷却系统100运行。例如，如在下文中关于图9而讨论的，仅在涡扇发动机10的峰值功率的时期的期间，比如，在具有这样的示例性的涡扇发动机10的飞机起飞或爬升时，才可以使冷却系统100运行，以使高压压缩机24的后端80冷却。如所阐述，根据本发明公开的某些示例性实施例的冷却系统100可能能够使紧邻于高压压缩机24中的转子叶片的后级124的空气流或紧邻于高压压缩机24中的转子叶片的后级124的高压压缩机24的某些构件中的至少一个冷却。因此，根据本发明公开的某些示例性实施例的冷却系统100可以允许燃气涡轮发动机的总压力比增加。现在，参考图5和图6，提供在上文中关于图2至图4而描述的示例性冷却系统100的备选的实施例。更具体地，图5提供包括根据本发明公开的另一示例性实施例的冷却系统100的图1的示例性的涡扇发动机10的简化的示意图；并且，图6提供包括图5的示例性冷却系统100的图1的涡扇发动机10的高压压缩机24的后端80的局部放大示意图。如所阐述，在冷却系统100的其它的示例性实施例中，压缩机流体管线152可以定位于任何合适的位置处，以允许压缩机流体管线152的喷嘴170将冷却流体流喷射至高压压缩机24的后端80。图5和图6的示例性冷却系统100可以按与在上文中关于图2至图4而描述的示例性冷却系统100大体上相同的方式配置。然而，对于图5和图6中所描绘的实施例，压缩机流体管线152安装成与位于高压压缩机24的后端80处的压缩机定子导叶114相邻或集成到该压缩机定子导叶114中。更具体地，对于所描绘的实施例，压缩机流体管线152与延伸穿过定子导叶114的流体管道流体连接。出于本发明公开的目的，延伸穿过定子导叶114的流体管道被看作压缩机流体管线152的喷嘴170。定子导叶114中的流体管道限定了紧邻于径向内端120的出口，该出口用于将冷却流体流喷射至高压压缩机24的后端80处的空气流中。值得注意的是，利用这样的配置，三通阀156位于核心空气流路37的沿着径向方向R向外的位置。然而，应当理解，在其它的示例性实施例中，压缩机流体管线152可以另外地或备选地定位于任何其它的适合于将冷却流体喷射至高压压缩机24的后端的位置。例如，在其它的示例性实施例中，压缩机流体管线152的一部分可以附连到定子导叶114的表面，并且，沿着定子导叶114的表面延伸，喷嘴170定位成紧邻于定子导叶114的径向内端120。如图2至图4的示例性实施例一样，图5和图6的示例性冷却系统100可以包括多个压缩机流体管线152，这些管线152集成到定子导叶114中或定位成与定子导叶114相邻，并且，沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开。现在，将参考本发明公开的更多的示例性实施例。例如，应当理解，在本发明公开的一些其它的示例性实施例中，冷却系统100可以配置成使涡扇发动机10的任何其它的合适的构件冷却。例如，在其它的示例性实施例中，诸如在下文中关于图7和图8而讨论的各种示例性实施例，冷却系统100可以另外地或备选地配置成用于使未直接地暴露于核心空气流路37的压缩机段、涡轮段或燃烧段26的一个或更多个构件冷却。利用这样的配置，一个或更多个流体管线可以配置成用于运送冷却流体流，并且，将冷却流体直接地或间接地提供给未直接地暴露于核心空气流路37的压缩机段、涡轮段或燃烧段26的一个或更多个构件。现在，将参考图7，图7提供包括根据本发明公开的又一示例性实施例的冷却系统100的图1的涡扇发动机10的简化示意图。图7的示例性冷却系统100可以按与在上文中关于图2至图4而描述的示例性冷却系统100大体上相同的方式配置。然而，对于图7的实施例，一个或更多个流体管线包括用于将冷却流体提供给压缩机段的衬的压缩机部分174、用于将冷却流体提供给燃烧段26的衬的燃烧部分176以及用于将冷却流体提供给涡轮段的衬的涡轮部分178。更具体地，对于图7的实施例，一个或更多个流体管线的压缩机部分174定位成与压缩机衬116的外表面180相邻，以便将冷却流体喷射于压缩机衬116的外表面180上。另外，一个或更多个流体管线的燃烧部分176定位成与燃烧室外衬132的外表面182相邻，以便将冷却流体喷射于燃烧室外衬132的外表面182上。此外，一个或更多个流体管线的涡轮部分178定位成与涡轮衬135的外表面184相邻，以便将冷却流体喷射于涡轮衬135的外表面184上。对于所描绘的实施例，一个或更多个流体管线的压缩机部分174包括多个喷嘴186，每个喷嘴186都限定用于将冷却流体喷射于压缩机衬116的外表面180上的出口。类似地，一个或更多个流体管线的燃烧部分176也包括多个喷嘴188，每个喷嘴188都限定用于将冷却流体喷射于燃烧室外衬132的外表面182上的出口。而且，一个或更多个流体管线的涡轮部分178类似地包括多个喷嘴190，每个喷嘴190都限定用于将冷却流体喷射于涡轮衬135的外表面184上的出口。一个或更多个流体管线的相应地位于压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的多个喷嘴186、188、190全都大体上沿着轴向方向A间隔开。然而，应当理解，在其它的示例性实施例中，一个或更多个流体管线的压缩机部分174、燃烧器部分176以及/或涡轮部分178可以另外地或备选地配置成用于将冷却液间接地提供给相应的压缩机衬116、燃烧室外衬132以及涡轮衬135。例如，在其它的示例性实施例中，一个或更多个流体管线的压缩机部分174、燃烧器部分176以及/或涡轮部分178可以配置成用于通过将冷却液喷射/喷射至通过这样的构件而提供的冷却空气流中而将冷却液间接地提供给这样的构件。可以从涡扇发动机10的压缩机段提取这样的冷却空气流。仍然参考图7中所描绘的实施例，一个或更多个流体管线的压缩机部分174经由阀156而与供应流体管线150流体连接。类似地，一个或更多个流体管线的燃烧部分176经由阀156而与供应流体管线150流体连接。另外，一个或更多个流体管线的涡轮部分178与一个或更多个流体管线的燃烧部分176流体连接。在其它的示例性实施例中，然而，压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个都可以直接地经由阀156而与供应流体管线150流体连接，并且，因此，示例性的阀156可以是四通阀。在这样的实施例中，阀156可以配置成对通过一个或更多个流体管线的压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个而提供的冷却液的量独立地进行控制。然而，备选地，压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个都可以配置成彼此处于串行流的关系。另外，虽然未描绘，但是，在某些示例性实施例中，包括压缩机部分174、燃烧部分176以及涡轮部分178中的每个的一个或更多个流体管线可以包括多个流体管线，多个流体管线中的每个的至少一部分在涡扇发动机10的罩192内大体上沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开。例如，多个流体管线可以各自以如在上文中关于图4而描述地将多个压缩机流体管线152沿着周向方向C间隔开的大体上相同的方式沿着周向方向C间隔开。这样的配置可以为相应地大体上沿着周向方向C的压缩机衬116、燃烧室外衬132以及/或涡轮衬135的外表面180、182、184上的一致的冷却流体分布作准备。更具体地，这样的配置可以为横过大体上沿着周向方向C的压缩机衬116、燃烧室外衬132以及/或涡轮衬135的大体上一致的温度降低作准备。值得注意的是，图7的示例性冷却系统100可以配置成单个地或累积地以与在上文中关于图2至图4而描述的配置成通过(多个)压缩机流体管线152而提供冷却流体的示例性冷却系统100相同的流率和/或相同的比通过压缩机部分174、燃烧部分176以及/或涡轮部分178中的每个而喷射冷却流体。现在，参考图8，提供根据本发明公开的又一示例性实施例的冷却系统100。图8提供包括根据本发明公开的再一示例性实施例的冷却系统100的图1的涡扇发动机10的简化示意图。图8的示例性冷却系统100以与图7的示例性冷却系统100大体上相同的方式配置。具体地，图8的示例性冷却系统100配置成用于使未直接地暴露于核心空气流路37的压缩机段、涡轮段或燃烧段26的一个或更多个构件冷却。然而，图8的示例性冷却系统100备选地配置成使位于核心空气流路37的沿着径向方向R向内的位置的这样的构件中的一个或更多个冷却。具体地，对于图8的实施例，冷却系统100包括一个或更多个流体管线，这些流体管线配置成用于将冷却流体提供给压缩机段的多个转子106的表面、涡轮段的多个转子136的表面以及压缩机排放压力密封142的表面。具体地，对于图8的实施例，一个或更多个流体管线包括至少第一外流体管线194和第二内流体管线196。外流体管线194经由阀156而与供应流体管线150连接。另外，示例性冷却系统100包括静止参照系到旋转参照系流体传递机构198，该机构198附连到高压转子轴34的臂140，并且，与一个或更多个流体管线流体连接。具体地，对于所描绘的实施例，外流体管线194通过静止参照系到旋转参照系流体传递机构198而与内流体管线196流体连接。内流体管线196包括多个喷嘴，第一喷嘴200、第二喷嘴202以及第三喷嘴204，每个喷嘴都限定出口。第一喷嘴200的出口定位成紧邻于多个高压压缩机转子106中的至少一个的表面，并且，被朝向该表面导向。第二喷嘴202的出口定位成紧邻于压缩机排放压力密封142的表面，并且，被朝向该表面导向。另外，第三喷嘴204的出口定位成紧邻于多个高压涡轮转子136中的至少一个的表面，并且，被朝向该表面导向。在某些实施例中，静止参照系到旋转参照系流体传递机构198可以配置为一个或更多个轴颈轴承，这些轴颈轴承可与高压转子轴34中的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔一起操作。例如，静止参照系到旋转参照系流体传递机构198可以包括外轴颈轴承，外轴颈轴承围绕高压转子轴34的臂140的外表面206延伸。具体地，外轴颈轴承可以定位于包括用于转移冷却流体的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔的高压转子轴34的臂140的一部分上。机构198还可以包括内轴颈轴承，内轴颈轴承在与高压转子轴34的臂140的内表面208相邻的高压转子轴34的臂140内延伸，从而覆盖高压转子轴34的臂140中的多个周向地间隔开且径向地延伸的孔。外轴颈轴承可以与外流体管线194流体连接，并且，内轴颈轴承可以与内流体管线196流体连接。然而，在其它的示例性实施例中，可以将任何其它的合适的设备或机构198作为静止参照系到旋转参照系流体传递机构198而提供。此外，正如示例性冷却系统100的其它的实施例，图8的示例性冷却系统100还可以包括多个流体管线，多个流体管线的至少一部分沿着涡扇发动机10的周向方向C间隔开，位于核心空气流路37的沿着径向方向R向内的位置。例如，多个流体管线可以按与如在上文中关于图4而描述的将多个压缩机流体管线152沿着周向方向C间隔开的方式大体上相同的方式沿着周向方向C间隔开。而且，虽然图8的示例性实施例包括定位成与多个高压压缩机转子106的表面相邻且被朝向该表面导向的单个喷嘴200，但是单个喷嘴202定位成与压缩机排放压力密封142的表面相邻且被朝向该表面导向，并且，单个喷嘴204定位成与高压涡轮转子136的表面相邻且被朝向该表面导向，在其它的示例性实施例中，示例性冷却系统100，更确切地说，一个或更多个流体管线，可以包括任何其它的合适的数量的喷嘴。备选地，在其它的示例性实施例中，一个或更多个流体管线可能不包括相应地在高压压缩机转子106、压缩机排放压力密封142或高压涡轮转子136处被导向的喷嘴200、202、204中的一个或更多个。值得注意的是，图8的示例性冷却系统100可以配置成以在上文中关于图2至图4而描述的示例性冷却系统100配置成通过(多个)压缩机流体管线152而提供冷却流体的相同的流率和/或相同的比通过内流体管线196而喷射冷却流体。此外，应当理解，在其它的示例性实施例中，一个或更多个流体管线中的第二流体管线196可以另外地或备选地配置成用于将冷却液间接地提供给压缩机转子106、压缩机排放压力密封142以及/或涡轮转子136中的一个或更多个。例如，在其它的示例性实施例中，一个或更多个流体管线中的第二流体管线196可以另外地或备选地配置成用于通过将冷却液喷射/喷射到通过这样的构件而提供的冷却空气流中而将冷却液间接地提供给这样的构件。可以从涡扇发动机10的压缩机段提取这样的冷却空气流。而且，在本发明公开的一些其它的示例性实施例中，冷却系统100可以不包括内流体管线196。例如，冷却系统100的一个或更多个流体管线可以仅仅包括与静止参照系到旋转参照系流体传递机构198流体连接的外流体管线194，并且，静止参照系到旋转参照系流体传递机构198可以配置成将冷却流体直接地或间接地喷射于压缩机段、涡轮段或燃烧段26的一个或更多个构件上。利用这样的示例性实施例，冷却系统100可以包括多个这样的机构198，这些机构198定位于与一个或更多个构件相邻的任何合适的位置，以便冷却。另外应当理解，在本发明公开的更多的示例性实施例中，各种示例性冷却系统100的方面可以彼此组合，以达成一些其它的示例性实施例。例如，在某些示例性实施例中，在上文中关于图2至图4而描述的示例性冷却系统100的方面可以与在上文中关于图5和图6而描述的示例性冷却系统100和/或在上文中关于图7而描述的示例性冷却系统100和/或在上文中关于图8而描述的示例性冷却系统100的方面组合。在燃气涡轮发动机中包括在上文中关于图7和/或图8而描述的根据示例性实施例的冷却系统的结构，可以延长被冷却的压缩机段、燃烧段或涡轮段的一个或更多个构件的寿命。另外地或备选地，包括这样的冷却系统的燃气涡轮发动机，可能不要求通过图7和/或图8的示例性冷却系统而冷却的构件由能够承受相对极端的温度和负载的某些稀有的和/或昂贵的材料形成。因此，根据本发明公开的某些示例性实施例的冷却系统可以允许燃气涡轮发动机的更具成本效益的制造。现在，参考图9，提供根据本发明公开的示例性实施例的用于使燃气涡轮发动机冷却的方法(300)。在某些示例性的方面，燃气涡轮发动机可以配置为在上文中关于图1而描述的示例性的涡扇发动机10。因此，在某些示例性的方面，燃气涡轮发动机可以限定延伸穿过压缩机段、燃烧段以及涡轮段的核心空气流路。示例性的方法(300)包括，在(302)，使燃气涡轮发动机运行而实现高功率输出。如本文中所使用的，“高功率输出”是指燃气涡轮发动机的最大功率输出的至少大约百分之七十五(75%)。例如，可以使燃气涡轮发动机运行，以在包括示例性的燃气涡轮发动机的飞机的起飞和/或爬升运行模式的期间实现高功率输出。示例性的方法(300)还包括，在(304)，使用示例性冷却系统来将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多个部分。例如，在某些示例性的方面，在(304)使用冷却系统来提供可消耗的冷却液体的步骤可以包括，将可消耗的冷却液体提供给紧邻于压缩机段中的转子叶片的后级的压缩空气和/或紧邻于压缩机段中的转子叶片的后级的压缩机段的一个或更多个构件。可以在这样的示例性的方面使用关于图2至图4且/或关于图5和图6而描述的根据示例性实施例的冷却系统。另外地或备选地，在其它的示例性的方面，在(304)使用冷却系统来将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多个部分的步骤可以包括，将可消耗的冷却液体直接地或间接地提供给未直接地暴露于核心空气流路的压缩机段、燃烧段或涡轮段的一个或更多个构件的表面。例如，在某些示例性的方面，在(304)将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多个部分的步骤可以包括，将可消耗的冷却液体提供给压缩机衬的外表面、燃烧室外衬的外表面或涡轮衬的外表面中的一个或更多个。可以在这样的示例性的方面使用在上文中关于图7而描述的根据示例性实施例的冷却系统。另外或还备选地，在某些示例性的方面，在(304)使用冷却系统来将可消耗的冷却液体提供给压缩机段、燃烧段或涡轮段的一个或更多个构件的步骤可以包括，将可消耗的液体直接地或间接地提供给一个或更多个压缩机转子的表面、一个或更多个涡轮转子的表面以及/或压缩机排放压力密封的表面中的一个或更多个。可以在这样的示例性的方面使用在上文中关于图8而描述的根据示例性实施例的冷却系统。值得注意的是，在至少某些示例性的方面，在(304)使用冷却系统将冷却液体提供燃气涡轮发动机的一个或更多个构件的步骤可以包括，以与图2至图4的示例性冷却系统100通过示例性压缩机管线152而提供冷却流体的相同流率和/或相同的比，来提供可消耗的冷却液体。例如，在(304)使用冷却系统来将冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多个构件的步骤可以包括，提供每秒高达大约两磅的可消耗的冷却液体。另外地或备选地，在(304)将可消耗的冷却液体提供给燃气涡轮发动机的一个或更多个构件的步骤可以包括，以大于流过核心空气流路的空气的质量流率的大约百分之0.05且小于流入核心空气流路中的空气流的质量流率的大约百分之十(10%)的流率，来提供可消耗的冷却液体。本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且，还允许本领域任何技术人员实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这样的其他示例包括并非与权利要求的字面语言不同的结构要素，或如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则这些示例旨在属于权利要求的范围内。部件清单标号构件10涡扇喷气发动机12纵向或轴向中心线14风扇段16核心涡轮发动机18外罩20入口22低压压缩机24高压压缩机26燃烧段28高压涡轮30低压涡轮32喷气排气段34高压轴/筒轴36低压轴/筒轴37核心空气流路38风扇40叶片42盘44促动部件46功率齿轮箱48机舱50风扇罩或机舱52出口导叶54下游段56旁通气流通道58空气60入口62空气的第一部分64空气的第二部分66燃烧气体68定子导叶70涡轮转子叶片72定子导叶74涡轮转子叶片76风扇喷嘴排气段78热气体路径80高压压缩机的后端100冷却系统102压缩机段转子叶片104根部106高压压缩机转子108孔110辐板112间隔臂114定子导叶116压缩机衬118密封120径向内端122齿124后端126扩散器128燃料空气混合器130内燃烧器衬132外燃烧器衬134燃烧室135涡轮衬136高压涡轮转子138基部140高压转子轴的臂142压缩机排放压力密封144空腔146前部内喷嘴支架148流体容器150供应流体管线152压缩机流体管线154涡轮流体管线156阀158泵160管162冷却通道164引导器166第一级168涡轮流体管线喷嘴170压缩机流体管线喷嘴172静止的框架部件174压缩机部分176燃烧部分178涡轮部分180116的外表面182外表面132184外表面135186压缩机部分喷嘴188燃烧部分喷嘴190涡轮部分喷嘴192罩194内流体管线196外流体管线198静止的旋转框架机构200第一喷嘴202第二喷嘴204第三喷嘴206臂的内表面208臂的外表面210212当前第1页1 2 3