涡轮发动机且特别地燃气或燃烧涡轮发动机是从经过发动机到多个旋转涡轮叶片上的燃烧气体的流取得能量的旋转发动机。
背景技术：
燃气涡轮发动机包括多个沿周向驱动的叶片，其组织成多个级，以使一定量的气流移动穿过燃气涡轮发动机来生成推力。形成用于燃气涡轮发动机的壳的一部分的护罩组件包绕叶片。护罩组件由多个护罩节段形成，它们互相连接以形成周向护罩组件。
技术实现要素：
在一个方面，本公开涉及一种用于具有发动机中心线的涡轮发动机的护罩组件。护罩组件包括至少一个节段，其包括具有前面和后面的本体。节段还包括面向发动机中心线的径向内面，以及远离发动机中心线的径向外面。近壁冷却通路设在节段中，且具有设在外面中的入口以及出口。
在另一方面，本公开涉及一种涡轮发动机，其包括成轴向布置且限定发动机中心线的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段。叶片组件设在压缩机区段或涡轮区段中的至少一者中，且包括可旋转盘，其具有相对于发动机中心线从盘沿径向延伸的多个周向布置的叶片。护罩组件包绕叶片组件且与叶片组件间隔开，且包括多个周向布置的陶瓷基质复合物(cmc)护罩节段。至少一个护罩节段由多个层叠的cmc层片形成，其中层片的至少一些具有孔口。至少一个近壁冷却通路由该多个层叠的层片中的孔口形成。
在又一方面，本公开涉及一种制造用于涡轮发动机的陶瓷基质复合物(cmc)构件的方法，包括：(1)在多个cmc层片的至少一些中形成孔口；(2)使该多个层片层叠以形成cmc构件，其中孔口形成冷却通路；以及(3)硬化构件。
技术方案1.一种用于具有发动机中心线的涡轮发动机的护罩组件，所述护罩组件包括：
至少一个节段，其包括具有前面和后面的本体，其中径向内面面向所述发动机中心线且径向外面远离所述发动机中心线；以及
设在所述节段中的近壁冷却通路，其具有设在所述外面中的入口以及出口。
技术方案2.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述近壁冷却通路包括多个通道。
技术方案3.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述节段包括两个陶瓷基质复合物(cmc)部分，它们安装至彼此且由层叠的cmc层片形成。
技术方案4.根据技术方案3所述的护罩组件，其中，所述两个cmc部分的径向外部部分包括在所述层片中切割的孔口以形成所述近壁冷却通路。
技术方案5.根据技术方案4所述的护罩组件，其中，所述两个cmc部分的径向内部部分包括未切割的层片以包封所述近壁冷却通路。
技术方案6.根据技术方案4所述的护罩组件，其中，所述孔口包括形成在所述层片的一些中的离散孔口以形成所述近壁冷却通路的入口和出口。
技术方案7.根据技术方案6所述的护罩组件，其中，所述孔口还包括所述层片的一些中的伸长孔口以形成所述近壁冷却通路。
技术方案8.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述至少一个节段包括限定相邻节段之间的分开线的多个节段，且所述出口将所述近壁冷却通路流体地联接至所述分开线。
技术方案9.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述出口设在所述内面上。
技术方案10.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述出口排气至所述护罩组件后方的吹扫腔。
技术方案11.根据技术方案1所述的护罩组件，其中，所述护罩组件包括旋转叶片组件和带有外带的静止导叶组件，其中所述节段是面向所述旋转叶片组件的护罩节段或所述外带中的一者。
技术方案12.一种涡轮发动机，包括：
成轴向布置且限定发动机中心线的压缩机区段、燃烧区段和涡轮区段；
叶片组件，其设在所述压缩机区段或所述涡轮区段中的至少一者中，包括可旋转盘，所述可旋转盘具有相对于所述发动机中心线从所述盘沿径向延伸的多个周向布置的叶片；
护罩组件，其包绕所述叶片组件且与所述叶片组件间隔开，且包括多个周向布置的陶瓷基质复合物(cmc)护罩节段，其中至少一个护罩节段由多个层叠的cmc层片形成，其中所述层片的至少一些具有孔口；以及
至少一个近壁冷却通路，其由所述多个层叠的层片中的孔口形成。
技术方案13.根据技术方案12所述的涡轮发动机，其中，所述多个层叠的层片限定所述至少一个护罩节段的第一径向外部部分和所述护罩节段的第二径向内部部分，其中所述近壁冷却通路形成在所述第一部分中且所述第二部分包封所述近壁冷却通路。
技术方案14.根据技术方案13所述的涡轮发动机，其中，限定所述第一径向外部部分的层片包括孔口，且限定所述第二径向内部部分的层片不包括孔口。
技术方案15.根据技术方案13所述的涡轮发动机，其中，所述至少一个护罩节段还包括由所述多个层叠的cmc层片形成且设在所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分。
技术方案16.根据技术方案15所述的涡轮发动机，其中，包括在所述第三部分中的所述多个层叠的cmc层片包括多个孔口以形成所述层叠的cmc层片中的冲击孔。
技术方案17.根据技术方案12所述的涡轮发动机，其中，所述近壁冷却通路包括入口和出口。
技术方案18.根据技术方案17所述的涡轮发动机，其中，所述出口将所述近壁冷却通路流体地联接至所述至少一个护罩节段下游的吹扫腔。
技术方案19.根据技术方案17所述的涡轮发动机，其中，分开线形成在相邻护罩节段之间的接合处，且所述出口将所述近壁冷却通路流体地联接至所述分开线。
技术方案20.根据技术方案17所述的涡轮发动机，其中，所述叶片组件的相邻叶片限定喉部，且所述近壁冷却通路的出口定位在所述喉部上游。
技术方案21.根据技术方案20所述的涡轮发动机，其中，所述入口定位在所述喉部下游。
技术方案22.一种制造用于涡轮发动机的陶瓷基质复合物(cmc)构件的方法，所述方法包括：
在多个cmc层片的至少一些中形成孔口；
使所述多个层片层叠以形成所述cmc构件，其中所述孔口形成冷却通路；以及
硬化所述构件。
技术方案23.根据技术方案22所述的方法，其中，所述构件是护罩。
技术方案24.根据技术方案23所述的方法，其中，所述冷却通路是近壁冷却通路。
技术方案25.根据技术方案22所述的方法，其中，硬化所述构件包括烧结所述构件。
技术方案26.根据技术方案22所述的方法，其中，所述方法还包括压紧所述构件。
技术方案27.根据技术方案22所述的方法，其中，所述多个cmc层片是未处理状态的cmc层片。
技术方案28.一种用于涡轮发动机的发动机构件，所述涡轮发动机包括成轴向布置的压缩机区段、燃烧器区段和涡轮区段，所述发动机构件限定提供穿过所述涡轮发动机的主流的主流流路，所述发动机构件包括：
沿轴向方向延伸的外周壁，其至少部分地限定所述主流流路的周向外周；以及
设在所述外周壁内的近壁冷却通路。
技术方案29.根据技术方案28所述的发动机构件，其中，所述外周壁是设在所述压缩机区段或所述涡轮区段中的一个中的外带的径向内壁。
技术方案30.根据技术方案28所述的发动机构件，其中，所述外周壁是设在所述压缩机区段或所述涡轮区段中的一个中的内带的径向外壁。
技术方案31.根据技术方案28所述的发动机构件，其中，所述外周壁是设在所述压缩机区段或所述涡轮区段中的一个中的环形盘的径向外壁。
技术方案32.根据技术方案31所述的发动机构件，其中，所述盘的径向外壁是燕尾部上的平台。
技术方案33.根据技术方案28所述的发动机构件，其中，所述外周壁是用于所述压缩机区段或所述涡轮区段中的一个中的旋转叶片组件的护罩的径向内壁。
附图说明
在附图中：
图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意性截面图。
图2是图1的燃气涡轮发动机的涡轮区段的示意图。
图3是图2的涡轮区段的护罩的示意图，其中近壁冷却通路由具有第一部分和第二部分的护罩限定。
图4a是从图3的第一部分截取的示例性层片的视图；
图4b是从图3的第一部分截取的另一示例性层片的视图；
图4c是从图3的第二部分截取的又一示例性层片的视图；
图5是图2的涡轮发动机的另一护罩的示意图，其中近壁冷却通路系统由具有三个部分的护罩组件限定。
图6a-6c是可反映图5的三个部分的三个层片的视图；
图7是在护罩组件下方以虚线示出的两个翼型件的顶部示意图，其示出了两个翼型件和近壁冷却通路之间的喉部。
图8是具有多个节段的护罩组件的透视图，其中花键在相邻节段之间。
图9是示出制造用于涡轮发动机的陶瓷基质复合物(cmc)构件的方法的流程图。
具体实施方式
本文描述的公开的方面针对用于涡轮发动机的构件(诸如具有近壁冷却通路的护罩)以及其形成方法。为了说明的目的，本公开将关于位于用于飞行器燃气涡轮发动机的涡轮中的护罩来描述。然而，将理解的是，本文描述的公开的方面并非如此受限，且可在发动机(包括压缩机)内以及在非飞行器应用(诸如其他移动应用，以及非移动的工业、商业和居住应用)中具有大体适用性。
如本文使用的用语“前”或“上游”指在朝发动机入口的方向上移动，或构件相比于另一个构件相对较接近发动机入口。与“前”或“上游”结合使用的用语“后”或“下游”指朝发动机的出口或后部的方向，或相比于另一个构件相对较接近发动机出口。
此外，如本文使用的用语“径向”或“径向地”指在发动机的中心纵向轴线和外发动机圆周之间延伸的维度。
所有方向参照(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上、下、向上、向下、左、右、侧向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、前、后等)仅用于标识目的，以助于读者对本公开的理解，且不产生限制，特别是关于位置、定向或本文描述的公开的使用。连接参照(例如，附接、联接、连接、和连结)将宽泛地解释，且可包括一系列元件之间的中间部件以及元件之间的相对移动，除非另外指出。因此，连接参照不一定表示两个元件直接地连接且彼此成固定关系。示例性附图仅为了说明目的，且附于其的附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可改变。
图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机10的示意性截面图。发动机10具有从前14往后16延伸的大体上纵向地延伸的轴线或中心线12。发动机10以下游串流关系包括：包括风扇20的风扇区段18，包括增压器或低压(lp)压缩机24和高压(hp)压缩机26的压缩机区段22，包括燃烧器30的燃烧区段28，包括hp涡轮34和lp涡轮36的涡轮区段32，以及排气区段38。
风扇区段18包括包绕风扇20的风扇壳40。风扇20包括围绕中心线12径向地设置的多个风扇叶片42。hp压缩机26、燃烧器30和hp涡轮34形成发动机10的核心44，其生成燃烧气体。核心44由核心壳46(其可与风扇壳40联接)包绕。
围绕发动机10的中心线12同轴地设置的hp轴或转轴48将hp涡轮34传动地连接至hp压缩机26。围绕发动机10的中心线12同轴地设置在较大直径的环形hp转轴48内的lp轴或转轴50将lp涡轮36传动地连接至lp压缩机24和风扇20。转轴48、50可围绕发动机中心线旋转，且联接至多个可旋转的元件，其可共同限定转子51。
lp压缩机24和hp压缩机26分别包括多个压缩机级52、54，其中成组压缩机叶片56、58相对于对应成组静止压缩机导叶60、62(在涡轮硬件中也称为喷嘴)旋转，以压缩或加压经过该级的流体流。在单个压缩机级52、54中，多个压缩机叶片56、58可设成环，可且相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸至叶片末梢，而对应的静止压缩机导叶60、62定位在旋转叶片56、58的上游和附近。值得注意的是，图1中所示的叶片、导叶和压缩机级的数目仅为了说明目的选择，且其他数目是可能的。
用于压缩机的级的叶片56、58可安装至盘61，其安装至hp转轴48和lp转轴50中的对应一者，其中各个级具有其自身的盘61。用于压缩机的级的导叶60、62可以以周向布置安装至核心壳61。
hp涡轮34和lp涡轮36分别包括多个涡轮级64、66，其中成组涡轮叶片68、70相对于对应成组静止涡轮导叶72、74(也称为喷嘴)旋转，以从经过该级的流体流取得能量。在单个涡轮级64、66中，多个涡轮叶片68、70可设成环，且可相对于中心线12从叶片平台沿径向向外延伸至叶片末梢，而对应的静止涡轮导叶72、74定位在旋转叶片68、70的上游和附近。值得注意的是，图1中所示的叶片、导叶和涡轮级的数目仅为了说明目的选择，且其他数目是可能的。
用于涡轮的级的叶片68、70可安装至盘71，其安装至hp转轴48和lp转轴50中的对应一者，其中各个级具有专门的盘71。用于压缩机的级的导叶72、74可以以周向布置安装至核心壳61。
与转子部分互补，发动机10的静止部分(诸如压缩机区段22和涡轮区段32之中的静止导叶60、62、72、74)也独立或共同称为定子63。因此，定子63可指发动机10各处的非旋转元件的组合。
在操作中，离开风扇区段18的气流分开，使得气流的一部分导送到lp压缩机24中，lp压缩机24然后将加压气流76供应至hp压缩机26(其进一步加压空气)。来自hp压缩机26的加压气流76与燃烧器30中的燃料混合且点燃，从而生成燃烧气体。一些功由hp涡轮34从这些气体取得，其驱动hp压缩机26。燃烧气体排出到lp涡轮36中，其取得额外的功来驱动lp压缩机24，且排气最终经由排气区段38从发动机10排出。lp涡轮36的驱动使lp转轴50驱动以使风扇20和lp压缩机24旋转。
加压气流76的一部分可从压缩机区段22提取为放出空气77。放出空气77可从加压气流76提取且提供至需要冷却的发动机构件。进入燃烧器30的加压气流76的温度显著升高。因此，由放出空气77提供的冷却对于在升高温度的环境中操作此发动机构件来说是必需的。
气流的剩余部分78旁通lp压缩机24和发动机核心44，且穿过静止导叶排(且更特别地出口导向导叶组件80，在风扇排气侧84包括多个翼型件导向导叶82)离开发动机组件10。更特别地，径向地延伸的翼型件导向导叶82的周向排在风扇区段18附近使用，以对气流78施加一些方向控制。
由风扇20供应的空气中的一些可旁通发动机核心44且用于冷却发动机10的部分(特别是热的部分)，且/或用于冷却飞行器的其他方面或为其供能。在涡轮发动机的情形下，发动机的热的部分通常在燃烧器30(特别是涡轮区段32)的下游，其中hp涡轮34是最热的部分，由于其直接地在燃烧区段28的下游。冷却流体的其他源可为但不限于从lp压缩机24或hp压缩机26排出的流体。
图2是图1的涡轮区段32的一部分的视图。尽管参照涡轮区段32示出，但如本文描述的此方面可对压缩机区段22以及hp涡轮、lp涡轮、hp压缩机或lp压缩机具有类似适用性。如图所示的涡轮区段32可分成转子区段100和定子区段102。转子区段100包括联接至旋转盘71的旋转叶片70。然而，应了解的是，旋转元件可延伸到定子区段102中，静止元件可延伸到转子区段100中，且转子区段100和定子区段102分别大体代表旋转叶片70和静止导叶74，从而形成涡轮区段32的级。平台90可对于盘71限定径向终端表面。平台90可提供周向表面，以用于将叶片70安装至盘71。平台90可至少部分地限定主流流路m。盘71还可终止于燕尾部92中，在那里叶片70在平台90处安装至燕尾部92。备选地，平台90可为盘71的径向外壁(叶片70安装至其)，或可备选地为形成在整体的叶片和盘结构中的沿径向面向外的表面。
外周组件103可包括径向地包围叶片70和盘71的护罩104、包围导叶74的外带108、内带110，以及盘71(叶片70附接于其)。外周壁组件103可沿大致轴向方向延伸，从而限定延伸穿过涡轮区段32的主流流路m。护罩104可由成周向布置的多个护罩节段105形成。护罩104的内面106相对于发动机中心线12(图1)朝旋转叶片70沿径向面向内。定子区段102包括安装在外带108和内带110之间的静止导叶74。外带108可包括内面111，且内带110可具有外面113。护罩104的内面106和外带108的内面111可代表用于包围叶片70和导叶74且面对经过发动机核心的主流气流m的外周组件103的相同内表面。主流m可沿叶片70和导叶74行进且可由叶片70驱动。主流m可被加热(诸如由燃烧器区段)，使得图2的构件可需要冷却。平台90、护罩104的内面106、外带110的内面111以及内带110的外面113可至少部分地限定沿轴向方向延伸的外周壁114。外周壁114面对经过涡轮区段32的外周组件103的主流m。
现在参照图3，涡轮区段32的放大部分示出为设在两个外带108之间的一个护罩104。应了解的是，尽管图3-8关于护罩描述，但本文描述的方面可对内带或喷嘴或导叶组件以及喷嘴或导叶组件的外带或对叶片可安装在其上的表面具有相同适用性。护罩104包括本体112，其带有在径向外面124之间间隔开的两个沿径向向外延伸的横挡120以限定护罩腔122。本体112包括分别面向前和后的前面126和后面128。
护罩104可分成径向外部的第一部分130和径向内部的第二部分132。第一部分130定位在第二部分132的径向外部。近壁冷却通路136可形成在护罩104中，且可形成在第一部分130中。近壁冷却通路136可包括入口138和出口140，其由一个或多个离散但流体联接的通道142连接。尽管示出为三个离散通道142以形成近壁冷却通路136，但应了解的是，可构思任何数目的通道142，诸如多个通道，或可构思复杂的近壁冷却通路136。
第二部分132可部分地形成近壁冷却通路136。如图所示，近壁冷却通路136可部分地形成为第一部分132中的通道142且暴露于第二部分132。第二部分132包封近壁冷却通路136的通道142，使得气流箭头146可在近壁冷却通路136内冲击在第二部分132上。
近壁冷却通路136可将护罩腔122流体地联接至吹扫空气腔144，如由气流箭头146示出的那样。应了解的是，尽管经过近壁冷却通路136的气流箭头146示出为沿大致轴向且向后方向行进，但可构思任何流方向。在非限制性示例中，流方向可为前向、后向、轴向、径向、周向或其任何组合。尽管近壁冷却通路136形成在护罩104中，但应了解的是，近壁冷却通路136可形成在外周组件103的任何部分(诸如外带108、内带110或平台90)中。因此，近壁冷却通路136可形成在外周壁114的任何部分中，如本文描述的那样。类似地，第一部分130和第二部分132可类似于护罩104那样形成外周壁114。
应了解的是，尽管近壁冷却通路136示出为具有排气至吹扫空气腔144的出口140，但构思了近壁冷却通路136的其他实施方式。在额外的非限制性示例中，出口140可定位在外面124上，至护罩腔122的排气可定位成排气至相邻护罩节段之间的分开线(见分开线420，图8)，或在内面106处排气以结合在主流m内而操作为沿内面106的冷却流体。
第一部分130和第二部分132中的每一个可由陶瓷基质复合物制成。在组装期间，第一部分130和第二部分132可单独制造，且附接至彼此以形成近壁冷却通路136，诸如在非限制性示例中通过烧结或通过陶瓷结合过程。在金属应用中，焊接可用作附接方法。因此，第一部分130和第二部分132可单独定制，诸如第二部分132适于在较高温度下操作，因为其面对主流m。
护罩104可备选地由多个层片150制成，其示出为穿过第一部分130和第二部分132延伸的虚线。三个示例性层片150由虚线代表，包括第一层片152、第二层片156和第三层片160。第一层片152包括在入口138和出口140附近且定位在第一部分130中的近壁冷却通路136的通道142。第二层片156设在第一部分130中，且包括第二部分132附近的近壁冷却通路136的通道142。沿虚线截取的第三层片160部分地形成第二部分132且不形成近壁冷却通路138的任何部分。然而，构思了形成第二部分132的层片150可包封且部分地形成近壁冷却通路136。陶瓷基质复合物(cmc)护罩104可由多个层片制成。在一个示例中，层片150可为大约0.01英寸厚，且层叠多个层片150形成了护罩组件104。尽管在图3中仅示出三个层片150，但应了解的是，构件包括多个层片150。此外，如本文描述的层片150可为未处理状态的层片。未处理状态的层片是在硬化以形成构件之前的未处理或未烧制的软cmc层片层。还构思的是，护罩104可整体或部分地由未处理状态的层片(其形成近壁冷却通路136处的护罩104的全部或仅一部分)制成，而护罩104的其余部分由另一方法制成，或预先制成(其中额外部件或部分随后添加)。
层片150中形成的孔口可用于形成近壁冷却通路136。转到图4a、4b和4c，示出了三个示例性层片150(包括此类孔口或没有此类孔口)，以形成带有近壁冷却通路136的图3的护罩组件104。例如，图4a示出了第一层片152且包括两个圆形孔口154。两个孔口154可代表在图3的入口138和出口140附近的近壁冷却通路136的两个单独通道142。在类似于第一层片152(其具有布置的孔口154)的多个层片的层叠后，可形成整个通道142。图4b示出了第二层片156且包括一个伸长孔口158。例如，伸长孔口158可代表沿轴向方向延伸的图3的通道142，或形成于其中一个部分中的凹槽。图4c示出了在层片160中不设有孔或孔口的第三层片160。第三层片160可用于形成护罩104的第二部分132，同时构思的是，第三层片160可备选地在定位在第二层片156附近时包封图4b的伸长孔口158，以在图3的近壁冷却通路136通过层片150的层叠形成时将其包封。
在组装图3的第一部分130和第二部分132或护罩组件104期间，如图4a-4c中所示的多个层片152、156、160可层叠，使得多个层片层150可形成护罩组件104、第一部分130和第二部分132以及近壁冷却通路136。为了形成近壁冷却通路136，图4a和4b的孔口154、158在各个层片150中形成或切割，使得层片150的层叠可形成图3的近壁冷却通路136。应了解的是，除非另外明确指出，如本文使用的孔口可代表任何孔、间隙、空间、槽口等，它们完全或部分延伸穿过层片150且具有任何截面形状或面积，使得层片150的层叠会形成具有任何设计的几何结构的图3的近壁冷却通路136。尽管如本文论述的层片152、156、160涉及独立层片，但它们可对堆叠的层片150具有类似适用性，诸如多于一个层片的层叠组，在一个非限制性示例中诸如在一个和十个层片之间。
应理解的是，本文描述的一个层片150或任何其他层片可在0.01mm到0.5mm厚之间。各个独立层片可与预定组件一起预先切割，使得层片的层叠可形成具有近壁冷却通路136的护罩组件104。特定层片150可特别地定制成形成护罩104的第一部分130和第二部分132。
应了解的是，图3的第二部分132包封近壁冷却通路136。因此，第二部分132的层片150的层叠可包封近壁冷却通路136或其通道142，如由第一部分130内的层片150形成的那样。
在完成时，近壁冷却通路136在操作期间可提供冷却气流，诸如在第二部分132上的冲击气流，以冷却第二部分132，其内面106面对加热的主流气流m(图3)。使用多个层片150在护罩104中形成近壁冷却通路可降低与典型钻孔操作相关联的成本，同时增加产出。此外，未处理状态的层片150的层叠可为近壁冷却通路136提供独特的几何结构，否则其利用常规钻孔操作是昂贵的或无法实现。
现在参照图5，示出了另一示例性护罩204。图5的护罩204可大致类似于图3的护罩104。因此，类似的标号将用于通过增加一百的值来标识类似的元件，且论述将限于两者之间的区别。
图5的护罩204包括三个部分，作为第一部分230、第二部分232和第三部分234。第一部分230可相对于发动机中心线在另两个部分232、234的径向外侧，且第二部分232可沿径向在另两个部分230、234内。第三部分234可设在第一部分230和第二部分232之间。所有部分230、232、234可由cmc形成或通过层叠多个层片形成，类似于上文论述的那样。
护罩204可包括近壁冷却通路236。近壁冷却通路236可在非限制性示例中由多个离散的孔、孔口、通道等制成。第一部分230包括多个入口通道260。入口通道260可如图所示的那样成角度，或可相对于发动机中心线12(图1)与径向轴线对准。这样的成角度定向可为任何方向，例如，诸如轴向、径向、周向或其任何组合。
第二部分232可包括定位在内面206对面的通道或凹槽264。凹槽264可具有出口266以用于从近壁冷却通路236排出空气。
第三部分234可包括多个孔262。孔262包括比入口通道260的截面面积小的截面面积，然而，不应如此受限。孔262可为冲击孔，冲击在第二部分232的凹槽164上。入口通道260、孔262和凹槽264可流体连通，使得气流可通过近壁冷却通路236从护罩腔222提供且通过出口266排出。
应了解的是，如图所示的近壁冷却通路236是示例性的，且第一部分230、第二部分232和第三部分234可具有多种不同冷却特征，在非限制性示例中包括孔、通道、通路、凹槽或成任何组合的相似物。
在操作中，空气流从护罩腔222提供且在入口通道260处进入近壁冷却通路236。入口通道260可提供气流至孔262以提供气流至第二部分232。从第三部分234的孔262排出的空气可在凹槽264处或另外的地方冲击在第二部分232上，以冷却面对加热的主流气流m的第二部分232。
现在参照图6a-6c，示出了三个单独的层片250，其中第一层片252(图6a)与图5的第一部分230相关，第二层片256(图6b)与图5的第二部分232相关，且第三层片270(图6c)与图5的第三部分234相关。层片250包括复杂孔口，从而对于图5的护罩组件204限定复杂近壁冷却通路236。图6a的第一层片252包括用于入口通道260的孔口271。孔口通道272可设在孔口271中的至少一些之间且连接它们。在多个第一层片252的层叠后，孔口通道272流体地联接图5的入口通道260。通过层叠层片252而形成的组合的孔口通道272和入口通道260可形成用于护罩204的第一部分230的网格状几何结构，如图5中所示的那样。因此，应了解的是，层片252中的孔口271可形成用于图5的第一部分230的任何几何结构，使得空气流提供至近壁冷却通路236。还应了解的是，入口通道260和孔口通道272的增加可改善至近壁冷却通路236的气流，改善近壁冷却通路236的冷却有效性，以及降低总体重量。
图6b示出了第二层片256，其可部分地形成图5的第二部分232。第二层片256利用额外孔口通道278形成图5的凹槽264。孔口通道278具有放大的孔口部分276，其可例如对应于第一层片252的入口通道260。放大的孔口部分276提供用于冷却第二部分232的放大的冲击表面，而孔口凹槽26设为通过出口266排出冷却流。
图6c示出了第三层片270，其包括图5的第三部分234。第三层片270包括形成于各个层片270中的多个孔口274。当多个第三层片270层叠到彼此上时，孔口274可形成图5的孔262。孔口274可在堆叠第三层片270后形成冲击孔。还应了解的是，尽管孔口274以组织的方式示出，但可构思任何组织的孔口274。
图7示出了另一护罩组件304的顶视图，具有以假想线示出的成组翼型件310，例如，其可为图1的叶片70或导叶74。因此，护罩组件304可为定位在旋转叶片的径向外部的护罩，或为安装至静止导叶的外带。喉部312可限定在相邻翼型件310之间。例如，喉部312可为相邻翼型件310之间的最短距离，且可为一个翼型件310的后端314与相邻翼型件310的压力侧316之间的距离。
护罩组件304可包括一个或多个近壁冷却通路318。近壁冷却通路318可包括入口320和出口322。入口320可设在护罩组件304的径向外表面上，而出口322可设在护罩组件304的面对翼型件310的径向内表面上，诸如分别如图3中描述的外面124和内面106。因此，近壁冷却通路318可用于将冷却流体流从护罩组件304的径向外部区域提供至面对热气流(诸如主流气流m)的径向内部区域。
入口320可设在喉部312下游，或在喉部312的后侧上，而出口322可设在喉部312上游，或在喉部312前方。在此构造中，提供至近壁冷却通路318的空气流可用于冷却护罩组件304，以及在喉部312上游排出冷却流体。因此，近壁冷却通路318可排出冷却流体作为沿护罩组件304的冷却膜。
在喉部312后方的主流m是湍流，且负面地影响排出到湍流中的任何冷却膜。在喉部312上游从近壁冷却通路318排出冷却流在较不湍流的区域处提供冷却流体，从而改进冷却膜附着和有效性。因此，应了解的是，如本文描述的近壁冷却通路可为面对加热的气流的护罩组件提供冷却，且在喉部312上游沿护罩组件的径向内部提供冷却膜。
现在参照图8，成组护罩节段404定位在转子组件410上方，转子组件410具有安装在旋转盘414上的成组旋转叶片412。护罩节段404周向地布置，包绕旋转组件410且与叶片412间隔开。在一个非限制性示例中，一个护罩节段404可围住两个叶片412的空间，但构思了护罩节段404的任何大小、间距或数目。护罩节段404包括面向叶片412的内面406以及与内面406相对的外面408。护罩节段404可分成第一部分416和第二部分418，类似于图3那样。分开线420在相邻护罩节段404之间的接合处形成。花键密封件422可设在分开线420中，以防止热气体吸入分开线420。
一个或多个近壁冷却通路424可设在护罩节段404中，作为示例，示出为在各个分开线420的任一侧上一个近壁冷却通路424。近壁冷却通路424包括入口426和出口428。入口426设在外面408上，而出口428排气至分开线420。当放置在分开线420内或在花键密封件422处时，出口428可沿径向定位在花键密封件422的上方或下方。
在操作中，空气流可在入口426处提供至近壁冷却通路424。近壁冷却通路424可用于冷却内面406。此外，近壁冷却通路424可在出口428处排气以冷却分开线420、花键密封件422，或减少从主流热空气流到分开线420中的热气体吸入。此外，提供至近壁冷却通路424且供给至分开线420的空气的具体量可定制成在分开线420内加压花键密封件422，以进一步减少热气体吸入。可在维持花键密封件422处的压力以及从近壁冷却通路424沿内面406冷却护罩节段404所需要的气流之间达到平衡。
尽管如本文描述的近壁冷却通路的论述针对包绕旋转叶片组件的护罩，但应理解的是，如本文描述的近壁冷却通路可对限定主流流路m的外周壁的额外部分具有相同适用性。此类部分可包括静止导叶或喷嘴组件的内带或外带，或者平台或盘的终端表面。在外带的示例中，近壁冷却通路可供给有类似于如本文描述的护罩那样的空气流。外带中的近壁冷却通路可排气至主流，至带下游的间隙，或外带的径向外部。内带可供给有来自外带的空气流，其经过导叶或喷嘴组件的内部。内带中的近壁冷却通路可排气至主流m、导叶，或完全不排气且返回至外带。在用于旋转盘组件的平台的示例中，近壁冷却通路可供给有来自盘(类似于涡轮中的供给空气冷却的叶片)或来自源自叶片或叶片平台的内面的入口的冷却空气流。平台中的近壁冷却通路可排气至平台上的主流m、平台的径向内侧的柄部凹穴、柄部之间，或至盘和下游构件之间的后部空间，诸如至缓冲腔。
应了解的是，本文描述的方面设置为使冷却流体流的传送在面对加热的气流的护罩104、204的表面(诸如本文描述的内面106、206)附近提供冷却。近壁冷却通路136、236提供对护罩104、204的改进的冷却，其提供更高的发动机温度和改进的发动机效率。近壁冷却通路136、236还提供将空气流引导至护罩后方的缓冲腔或吹扫腔的手段。此外，近壁冷却通路136、236可将冷却空气提供至花键、花键密封件，以及喷嘴喉部312的前方。如本文描述的护罩组件或带组件允许减少的护罩、带、分开线或花键密封件困扰以及减少的缓冲腔困扰。
此外，使用未处理状态的层片以及此类层片的层叠设为产生护罩组件内的多种不同近壁冷却通路，其可特别地定制成冷却护罩或带区域，如对于特定发动机期望的那样。
现在参照图9，流程图示出了制造用于涡轮发动机的构件的方法500，其可包括：(1)在502处在多个层片的至少一些中形成孔口；(2)在504处使该多个层片层叠以形成cmc构件，其中孔口形成冷却通路；以及(3)在508处硬化构件。该方法可以可选地包括在506处压紧构件。在506处压紧构件可在508处的硬化之前发生。
构件可为护罩，诸如，如本文描述的护罩组件。备选地，构件可为需要近壁冷却且能够通过多个层片的层叠形成的任何适合的构件。额外的非限制性示例可包括用于喷嘴的内带或外带，或旋转盘的终端表面或内平台。如本文描述的方法还可用于通过使多个特别地切割的层片层叠而形成具有近壁冷却通路的额外发动机构件。由层叠的孔口形成的冷却通路可限定近壁冷却通路，且可包括如本文描述的任何近壁冷却通路。
在502处所示的步骤(1)处，可在多个层片中形成孔口。该多个层片可为未硬化的未处理状态的cmc层片。在504处示出的步骤(2)处，具有孔口的层片可层叠以形成cmc构件，其中层叠的孔口形成冷却通路。此类孔口可特别适于形成用于冷却通路的特定期望几何结构。孔口可在层片层叠时形成近壁冷却通路。
在步骤(3)处，在508处硬件构件例如可包括烧制构件。在另一示例中，在508处硬件构件可包括烧结构件，但可构思其他方法，诸如化学反应或电泳。
应了解的是，公开的设计的应用不限于具有风扇和增压器区段的涡轮发动机，但也可应用于涡轮喷气发动机和涡轮增压发动机。
尽管本公开设计论述为利用陶瓷或cmc构件或金属构件生产，但应了解的是，具有近壁冷却通路的护罩或其他元件可通过增材制造(在一个非限制性示例中，诸如3d打印)制成。应了解的是，还可构思了增材制造独立的层片。在此示例中，层片的厚度可比前面论述的小得多。此外，增材制造可允许形成如本文描述的复杂近壁冷却通路。
该书面描述使用示例来描述本公开的方面，包括最佳模式，并且还使任何本领域的技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何包含的方法。本公开的方面的可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则意在使这些其他示例处于权利要求的范围内。