用于控制其中的泄漏流的轴流式压缩机端壁处理的制作方法
【技术领域】
[0001]本文中描述的实施例大体上涉及燃气涡轮发动机且更具体地涉及用于燃气涡轮发动机的轴流式压缩机端壁处理和用于控制其中的泄漏流的方法。
【背景技术】
[0002]如已知的那样，用于燃气涡轮发动机的轴流式压缩机可包括沿压缩机的轴线布置的多个级。每个级都可包括转子盘和许多个压缩机叶片(在本文也称作转子叶片)，它们围绕转子盘的圆周布置。此外，每个级还可包括许多个定子叶片，它们邻近转子叶片设置并且围绕压缩机壳体的圆周布置。
[0003]在使用多级轴流式压缩机的燃气涡轮发动机的运行期间，涡轮转子被涡轮以高速转动，使得空气被连续地引入压缩机。空气由旋转的压缩机叶片加速并向后扫掠到邻近的定子叶片列上。每个转子叶片/定子叶片级都升高空气的压力。此外，在运行期间一部分压缩的空气可向下游作为泄漏流围绕压缩机叶片和/或定子叶片中的每一个的末梢穿过。压缩的空气作为泄漏流的此类级到级的泄漏会影响压缩机的失速点。
[0004]压缩机失速会降低压缩机压力比并且减少输送到燃烧器的空气流，由此负面地影响燃气涡轮机的效率。轴流类型的压缩机中的旋转失速典型地在压缩机的预期峰值性能操作点处发生。在旋转失速之后，压缩机会过渡至喘振状态或深失速状态，这会导致效率损失，并且如果允许持续的话，会引起燃气涡轮机的故障。
[0005]轴流式压缩机的运行范围通常由于转子末梢中的弱流而受限制，在这里由运行条件和压缩机设计决定特定的转子失速点。用来增大此运行范围并增大失速裕度的在前的尝试包括基于流控制的技术，诸如等离子体激励和叶片末梢附近的抽吸/吹扫。但是，此类尝试显著地增加了压缩机复杂度和重量。其他尝试包括诸如周向凹槽、轴向凹槽等的端壁处理。早期的尝试对于设计点效率具有显著的影响，而对于失速裕度的好处极小。
[0006]因此，对于用于燃气涡轮发动机的改善的轴流式压缩机和用于控制围绕其中的一个或更多个叶片末梢的泄漏流的方法存在需求。具体地，此类压缩机可通过靠近转子叶片和/或定子叶片的精心设计的端壁处理控制压缩空气的泄漏，该设计提供了泄漏流的期望再循环。此类泄漏控制可增大压缩机和整个燃气涡轮发动机的运行范围和喘振裕度，同时极小化对于设计点效率的不利影响。
【实用新型内容】
[0007]本公开的多个方面和优点在后面的描述中在下面说明，或者可从描述中显而易见，或者可通过本公开的实践而获悉。
[0008]在一个方面，提供了一种压缩机。压缩机包括限定了大体圆柱形流通道的压缩机端壁。压缩机端壁包括围绕纵向中心线轴线同心且与该纵向中心线轴线同轴地设置的压缩机壳体和压缩机轮毂，至少一组转子叶片，至少一组定子叶片以及一个或更多个端壁处理，端壁处理具有在壳体或轮毂中的至少一个的内表面中形成的径向高度。至少一组转子叶片的每一组都包括多个转子叶片，其联接到压缩机轮毂上，并在压缩机轮毂和压缩机壳体之间延伸，且在每个转子叶片之间限定叶片通道。压缩机壳体约束至少一组转子叶片，以在压缩机壳体和多个转子叶片的多个转子叶片末梢之间限定环形间隙。至少一组定子叶片的每一组都包括多个定子叶片，其联接到压缩机壳体上，并在压缩机壳体和压缩机轮毂之间延伸，且在每个定子叶片之间限定叶片通道。定子叶片相对于压缩机轮毂设置，以在压缩机轮毂和多个定子叶片的多个定子叶片末梢之间限定环形间隙。一个或更多个端壁处理构造成将邻近多个转子叶片末梢或定子叶片末梢中的一个的流返回至流的去除点上游的圆柱形流通道。每个端壁处理都限定包括相对于纵向中心线轴线的第一轴向倾斜角Ct1的前壁，包括相对于纵向中心线轴线的第二轴向倾斜角^的后壁，在前壁和后壁之间延伸的外壁，向上游延伸以使至少一组转子叶片或至少一组定子叶片中的至少一个悬垂的轴向悬垂部，向下游延伸以重叠至少一组转子叶片或至少一组定子叶片中的至少一个的轴向重叠部，相对于压缩机端壁的周向表面的第一切向倾斜角扮，以及相对于压缩机端壁的周向表面的第二切向倾斜角β2。存在以下情形之一:轴向倾斜角Ct1不等于轴向倾斜角α2，或者切向倾斜角仏不等于切向倾斜角扮。
[0009]在另一方面，提供了一种轴流式压缩机。轴流式压缩机包括限定大体圆柱形流通道的压缩机端壁，一组或更多组转子叶片，一组或更多组定子叶片以及一个或更多个离散的轴向槽缝。压缩机端壁包括围绕纵向中心线轴线同心地并且沿纵向中心线轴线同轴地设置的压缩机壳体和压缩机轮毂。一组或更多组转子叶片的每一组都包括多个转子叶片，其联接到压缩机轮毂上，并在压缩机轮毂和压缩机壳体之间延伸，且在多个转子叶片的每个转子叶片之间限定叶片通道。压缩机壳体约束至少一组转子叶片，以在压缩机壳体和多个转子叶片的多个转子叶片末梢之间限定环形间隙。一组或更多组定子叶片的每一组都包括多个定子叶片，其联接到压缩机壳体上，并在压缩机壳体和压缩机轮毂之间延伸，且在多个定子叶片的每个定子叶片之间限定叶片通道。定子叶片相对于压缩机轮毂设置，以在压缩机轮毂和多个定子叶片的多个定子叶片末梢之间限定环形间隙。一个或更多个离散的轴向槽缝围绕压缩机轮毂或压缩机壳体中的至少一个周向地限定。一个或更多个离散的轴向槽缝构造成控制围绕多个定子叶片末梢或多个转子叶片末梢中的至少一个的泄漏空气流。每个端壁处理都限定包括相对于纵向中心线轴线的第一轴向倾斜角<^的前壁，包括相对于纵向中心线轴线的第二轴向倾斜角α2的后壁，在前壁和后壁之间延伸的外壁，向上游延伸以使一组或更多组转子叶片或一组或更多组定子叶片中的至少一个悬垂的轴向悬垂部，向下游延伸以重叠一组或更多组转子叶片或一组或更多组定子叶片中的至少一个的轴向重叠部，相对于压缩机端壁的周向表面的第一切向倾斜角仏，以及相对于压缩机端壁的周向表面的第二切向倾斜角扮。存在以下情形之一:一个或更多个离散的轴向槽缝的每一个的轴向重叠部为相应叶片通道的0%，或者一个或更多个离散的轴向槽缝的每一个的轴向悬垂部为相应叶片通道的0%。
[0010]在又另一个方面，提供了一种发动机。发动机包括风扇组件和风扇组件下游的核心发动机。核心发动机包括压缩机、燃烧器和涡轮。压缩机、燃烧器和涡轮以下游轴向流关系构造。压缩机还包括限定大体圆柱形流通道的压缩机端壁，至少一组转子叶片，至少一组定子叶片以及一个或更多个端壁处理。压缩机端壁包括围绕纵向中心线轴线同心地并且沿纵向中心线轴线同轴地设置的压缩机壳体和压缩机轮毂。至少一组转子叶片的每一组都包括多个转子叶片，其联接到压缩机轮毂上并且在压缩机轮毂和压缩机壳体之间延伸。压缩机壳体约束至少一组转子叶片，以在压缩机壳体和多个转子叶片的多个转子叶片末梢之间限定环形间隙。至少一组定子叶片的每一组都包括多个定子叶片，其联接到压缩机壳体上并且在压缩机壳体和压缩机轮毂之间延伸。定子叶片相对于压缩机轮毂设置，以在压缩机轮毂和多个定子叶片的多个定子叶片末梢之间限定环形间隙。一个或更多个端壁处理具有形成在壳体的内表面中的高度，并且构造成将邻近多个转子叶片末梢的流返回至流的去除点上游的圆柱形流通道。一个或更多个端壁处理的每一个都限定具有相对于纵向中心线轴线的第一轴向倾斜角Ct1的前壁，具有相对于纵向中心线轴线的第二轴向倾斜角Ct2的后壁，在前壁和后壁之间延伸的外壁，向上游延伸以使至少一组转子叶片或至少一组定子叶片中的至少一个悬垂的轴向悬垂部，向下游延伸以重叠至少一组转子叶片或至少一组定子叶片中的至少一个的轴向重叠部，相对于压缩机端壁的周向表面的第一切向倾斜角01，以及相对于压缩机端壁的周向表面的第二切向倾斜角β2，其中存在以下情形之一:轴向倾斜角Ct1不等于轴向切斜角α2，或者切向倾斜角扮不等于切向倾斜角&。
【附图说明】
[0011]在本说明书的剩余部分包括参考附图更详细地陈述了本公开的完整而能够实现的公开，包括对于本领域技术人员的最佳模式，其中:
[0012]图1是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括具有端壁处理的压缩机的飞机发动机的一部分的示意性纵向横截面；
[0013]图2是本领域中已知的压缩机的一部分的示意性纵向横截面；
[0014]图3是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的图1的飞机发动机的压缩机的一部分的示意性纵向横截面；
[0015]图4是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的图3的压缩机的示意性纵向横截面；
[0016]图5是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的图4的压缩机的一部分的示意性等距图；
[0017]图6是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的压缩机的备选实施例的示意性纵向横截面；
[0018]图7是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的压缩机的备选实施例的示意性纵向横截面；
[0019]图8是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的压缩机的备选实施例的示意性纵向横截面；
[0020]图9是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的沿线9-9截取的图7的压缩机的一部分的示意性轴向横截面；
[0021]图10是按照本文中显示或描述的一个或更多个实施例的包括端壁处理的压缩机的备选实施例的示意性轴向横截面;以及
[0022]图11是示出包括按照本文显示或描述的一个或更多个实施例所公开的一个或更多个端壁处理的压缩机的好处的图形表示。
[0023]贯穿附图的若干视图，对应的参考标号指示对应的零件。
[0024]零件列表
[0025]10飞机发动机组件
[0026]12中心线轴线
[0027]13径向轴线
[0028]14外部静止环形风扇壳体
[0029]15