CN115720609A - 用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机的子组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机(100)的低压压缩机(120)的子组件(1)，该子组件包括矫直机(121)和转子毂部(6)，该矫直机设置有悬臂轮叶(7)，该转子毂部包括由与轮叶(7)相对的内护罩(3)覆盖的空腔(2)，孔口(5)形成在该内护罩(3)中，以使得空气流能够在低压压缩机(120)的下游方向至上游方向上流通。

Description

用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机的子组件

技术领域

本发明涉及一种用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机的子组件以及包括该子组件的这种低压压缩机。

背景技术

典型地，飞行器涡轮发动机配备有两个压缩机(低压压缩机和高压压缩机)，以将空气在输送到燃烧室之前吸入并压缩到合适的速度、压力和温度。

每个这种压缩机典型地包括沿着发动机轴线对准并且从上游朝向下游定向的多个压缩机级。每个级由沿着发动机轴线延伸的可移动构件(转子部分)和被称为“矫直机”的固定构件(定子部分)组成。因此，级的可移动构件和固定构件沿着发动机轴线交替。每个构件由叶片组成，即由围绕发动机轴线周向布置的轮叶环组成。确定诸如轮叶的尺寸和几何形状的技术参数，使得每个级的操作条件适于沿着发动机轴线的上游级和/或下游级的操作条件。

已知低压压缩机矫直机配备有悬垂轮叶，每个悬垂轮叶通过根部附接到外壳体，并从该悬垂轮叶的根部朝向发动机轴线大致径向向内延伸。以这种方式，悬垂轮叶的在径向上与该悬垂轮叶的根部相对的头部是自由的，并且与转子的毂部相对，级的可移动构件联接到该毂部。矫直机的这种架构显然需要在矫直机的每个轮叶头部(因此是固定的)和转子的毂部(因此能够自行旋转)之间具有间隙。当涡轮发动机在操作时，该间隙通常导致从下游朝向上游(即在与通过低压压缩机流通的主空气流相反的取向上)的空气涡流的产生和流通，这被称为“泄漏”。当压缩机内的主空气流的压力从上游到下游增加时，这些涡流是由于在矫直机的内弧部和外弧部之间以及在轮叶的后缘和前缘之间存在压力差而造成的。

这些涡流造成压缩机的损失，从而影响压缩机的效率。因此，优选的限制压缩机的损失。

文献EP 3 095 963 A1中描述了该问题的已知解决方案，该已知解决方案主要包括在转子的毂部和矫直机的每个轮叶头部之间将内护罩添加到矫直机，以在矫直机的水平处重建压缩机的内空气动力学管道。在这种情况下，轮叶头部不再是自由的。轮叶头部在密封界面中附接到该内护罩，以防止泄漏涡流的形成。然而，由于护罩本身必须布置在转子部分和定子部分之间，则仍然需要保持这些部分之间的间隙，该间隙又会导致内护罩下的空气泄漏，从而导致压缩机的损失。为了限制这种泄漏，也如在EP 3 095 963 A1中所公开的，内护罩配备有可磨损涂层的轨道，并且转子毂部配备有与该轨道相对的擦拭器。然而，这些附加元件的集成意味着不希望的质量增加，从而降低了低压压缩机的效率。在可变桨距矫直机的情况下，这种质量的增加进一步加重，因为矫直机的每个轮叶还必须配备有***内护罩中的枢轴，在这种情况下，该内护罩通常由必须接合在一起的两个部分组成。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机子组件，该低压压缩机子组件包括配备有悬垂轮叶的矫直机，使得低压压缩机的效率更高。

为此，本发明提出了一种用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机的子组件，该子组件沿着发动机轴线被定向成从上游朝向下游延伸，

子组件包括：

-转子，转子包括围绕发动机轴线在轴向和周向上延伸的毂部；

-定子，定子包括配备有(悬垂)轮叶的矫直机，(悬垂)轮叶朝向毂部大致径向延伸；

其特征在于：

-毂部包括被定向成朝向发动机轴线的内凹部；

-转子包括内护罩：

●内护罩覆盖内凹部，以在毂部和内护罩之间限定空腔，

轮叶中的每一个轮叶包括至少部分地面对内护罩和/或空腔的自由头部；

●内护罩包括与空腔流体连通的孔口。

根据本发明的低压压缩机子组件使得能够减少可能发生在轮叶头部和转子之间的泄漏涡流的负面影响，而不会对低压压缩机的质量产生负面影响。特别地，低压压缩机子组件使得能够实现低压压缩机的效率更高，而没有现有技术中已知的解决方案的缺点。

实际上，根据本发明的低压压缩机子组件不是将附加元件添加到定子以限制前述泄漏涡流，而是建议通过在转子毂部中形成由被孔口刺穿的附加内护罩界定的内凹部来处理转子毂部，优选地以非轴对称的方式，与矫直机的轮叶(直接地)相对地处理转子毂部，而不以任何方式修改定子部分。特别地，与文献EP 3 095 963A1中列出的解决方案不同，每个轮叶保持自由头部(并因此保持悬垂)。仅改变转子部分。空腔和孔口被动地使得空气流能够在矫直机的水平处流通，该空气流独立于低压压缩机中的主空气流。以这种方式，可能形成的任何泄漏涡流可以经由孔口通过空腔从下游朝向上游流通，因为空腔提供了比通常留在叶片头部和毂部之间的最小间隙更大的空间。有利地，可以选择孔口的位置以将这些泄漏涡流的空气流从下游朝向上游带到在矫直机的水平处的期望位置，甚至带到矫直机的上游。以这种方式，可以影响空气流的流动，以将泄漏涡流限制在定子和转子之间的间隙的水平处，同时限制这些泄漏涡流对低压压缩机的效率的负面影响。该优点也是在不改变轮叶的架构的情况下实现的，这是值得关注的，因为该架构在质量、空气动力学效率和设计简单性方面具有优点。最后，应该强调的是，本发明不会通过增加低压压缩机的质量来降低该低压压缩机的效率。因此，有利地，根据本发明的低压压缩机子组件(以下简称为“子组件”)使得低压压缩机的效率更高，而不会对该低压压缩机的质量产生负面影响。

由于本发明基于空腔使得最初在转子和定子之间的空气流能够流动的事实，所以非常优选的是内护罩和轮叶头部之间的间隙是最小的，以避免在轮叶头部和内护罩之间的这些泄漏涡流的过多平行流动。此外，空腔的存在使得尽可能干净和均匀地重建转子的内空气动力学管道是优选的，以不在空气动力学上影响压缩机。因此，出于这两个原因，优选地，内护罩是毂部的外表面的延伸部，使得转子的内空气动力学管道以规则的方式(重新)形成。优选地，毂部和轮叶头部之间的最初间隙对应于内护罩(和/或毂部)和轮叶头部之间的间隙。该优选实施例满足低压压缩机内的空气动力学要求。

为了完整起见，在本文中回顾了本领域技术人员公知的上述概念中的一些概念。“毂部”是圆锥形和/或环形和/或盘形旋转机械部件的中心部分。在低压压缩机的情况下，转子的毂部是中心圆锥形部件，因为该转子的毂部沿着并围绕发动机轴线延伸。使用联接到压缩机的可移动叶片上的毂部是低压压缩机的典型特征，在高压压缩机中通常用“盘”代替毂部。优选地，属于与所讨论的矫直机相同的低压压缩机级的转子的可移动叶片包括具有附接到毂部上的根部的可移动轮叶。术语“悬垂轮叶”也是本领域技术人员公知的。术语“悬垂”被限定为保持在空隙之上，而没有来自下方的直接支撑。在矫直机轮叶的情况下，该矫直机轮叶是从轮叶的外部朝向内部的径向延伸部，其中每个轮叶的头部被保持(“在真空中”)为与转子的毂部(和/或内护罩和/或空腔，在本发明的情况下)(直接地)相对，位于低压压缩机的内部的水平处。在这种情况下，优选地，轮叶根部被附接到低压压缩机的外壳体。因此，每个轮叶包括向外附接的“根部”、向内(即，未附接)的“自由头部”、用于接合通过低压压缩机流通的主空气流的上游“前缘”和下游“后缘”。优选地，所讨论的轮叶在周向上对准并且具有相似的轮廓。最后，应该注意的是，提及“配备有轮叶的矫直机”并不一定将本陈述中所考虑的轮叶(以及下文中提及的“轮叶中的每一个轮叶”或“多个轮叶”)限制为矫直机的所有轮叶。因此，矫直机轮叶的选择在这些陈述的范围内。然而，优选地，矫直机的所有轮叶由矫直机考虑。

出于本文的目的，还应回顾“凹部”(在这种情况下是在毂部中)呈中空部和/或材料移除部的形式。凹部优选地通过对毂部进行处理而形成，并且优选地在轴向和周向上延伸。凹部优选地相对于发动机轴线不是轴对称的。“空腔”是固体中(在这种情况下是所考虑的转子部分中)的空的空间。该空腔优选地由内护罩和毂部界定，或者更精确地，由内护罩和毂部的界定凹部的外表面界定。最后，应当回顾，术语“孔口”是指使空腔与外部(在这种情况下优选地与将轮叶头部和内护罩分开的外空间)以流体方式连通的开口。特别地，孔口是在内护罩的两侧开口的孔。这些限定是本领域技术人员众所周知的，并且仅为了完整起见而指定。在本发明的情况下，孔口中的每一个孔口穿过内护罩。孔口与由凹部形成并由内护罩界定的空腔精确地流体连通事实使得空气流(特别是泄漏涡流)能够穿过孔口以流通到空腔中，从而使得所述外空间(对应于定子和转子之间的间隙)的空气流的很大一部分得到缓解。本文中的词“包括孔口”被理解为是指“包括至少两个孔口”，以使得能够捕获和注入该空气流。本发明决不限于单个空腔和/或单个凹部的存在。特别地，转子可以独立地或不独立地包括多个这种凹部、空腔和孔口。

根据本发明的一个实施例，内凹部由毂部的壁的至少一个变形部形成。所述壁优选地由板或金属片的一部分形成。所述壁的厚度优选地从内凹部的上游到内凹部的下游大致恒定。

在本发明的一个实施例中，内护罩由环形板(或金属片)部分形成，并且优选地具有恒定的厚度。

根据本发明的优选实施例，孔口中的第一孔口(至少)在(矫直机的相对的)轮叶中的一个轮叶的前缘的下游延伸，孔口中的第二孔口(至少)在同一前缘的上游延伸。

因此，第一孔口可以优选地位于空腔和该轮叶的头部之间(在毂部围绕发动机轴线的旋转期间的某些时刻，使第一孔口与该轮叶头部相对)。有利地，孔口中的至少两个孔口的这种布置使得能够被动控制空气流的至少一部分，空气流的至少一部分通过在第一孔口的水平处在下游捕获并通过第二孔口在上游重新注入而构成可能的泄漏涡流，假定这两个孔口与空腔流体连通，空气流的这部分在空腔中、在两个孔口之间流通。

应该注意的是，术语“下游”、“上游”是指沿着发动机轴线的作为唯一参考系的位置。特别地，在数学上，如果空间中的第一点沿发动机轴线的分量小于(相应地，大于)第二点的分量，则该空间中的第一点位于该空间中的第二点的上游(相应地，下游)。应用相同的限定，如果第一点组件包括位于第二点组件的所有点的上游(相应地，下游)的至少一个点，则第一点组件(在这种情况下抽象地对应于孔口或轮叶边缘)“(至少)在第二点组件的上游”(相应地，“至少在第二点组件的下游”)延伸。该限定将区别于第一点组件“仅(或整个地，完全地)在第二点组件的上游”(相应地，“仅在第二点组件的下游”)延伸的情况，这对应于第一点组件中的每一个点位于第二点组件的所有点的上游(相应地，下游)的事实。由于术语“上游”和“下游”在本技术领域中被广泛使用，这些形式上的阐述是本领域技术人员显而易见的。

第一孔口和第二孔口的位置与轮叶的前缘之间的这种关系不限于孔口相对于前缘的周向位置，特别是当低压压缩机在毂部旋转的情况下操作时，该周向位置可能随时间变化。

优选地，根据前述实施例，第一孔口的部段在所述轮叶的前缘和后缘的毂部和/或内护罩上的相应的径向突起之间轴向延伸。特别地，在这种情况下，当毂部围绕发动机轴线旋转时，在毂部的每一次旋转中，所讨论的轮叶的头部必须与第一孔口相对，并因此与空腔相对。由于轮叶的头部和转子之间的间隙通常是最小的，这使得可以更有效地通过第一孔口将泄漏涡流的空气流直接捕获到空腔中。以这种方式，该空气流被控制并通过空腔输送到该前缘的上游的第二孔口，在第二孔口，该空气流被重新注入到低压压缩机的主空气流中。优选地，第一孔口的部段和第二孔口至少部分地轴向对准，即存在一条直线，优选地多条直线，这些直线平行于与第一孔口的部段和第二孔口的部段相交的发动机轴线。

内护罩优选地在毂部的外表面延伸，以(重新)形成内空气动力学管道。上述径向突起中的每一个突起优选地考虑在该管道的外表面上。特别地，轮叶边缘通过该表面上的每个点的正交投影来径向投影，该正交投影通过该表面与通过该点的垂直于发动机轴线的线相交而获得。

优选地，在上述优选实施例中，内护罩包括如上所述的多对第一孔口和第二孔口。该阐述方式不排除一对第二孔口是另一对第一孔口的情况。这种构型的示例在下文如图1所示。优选地，孔口(和/或第一孔口和第二孔口)在内护罩上的分布是均匀的。

优选地，孔口仅在每个轮叶的后缘的上游延伸。实际上有利的是，引入与轮叶头部大致轴向相对并在轮叶头部的上游的孔口，以捕获空气流并将空气流在上游和/或在矫直机的入口处重新注入到低压压缩机的主空气流中。

在本发明的优选实施例中，孔口的集合是大致在周向上对准的。优选地，孔口各自具有以相对于发动机轴线至多60°的倾斜角轴向延伸的平行四边形轮廓。这种孔口的优点是易于在内护罩中一个接一个地(可能是有规律的)刺穿。当这些孔口轴向延伸时，这些孔口使得能够通过孔口的整个轴向范围将泄漏涡流的空气流从下游带到上游，而不仅仅是在特定位置。倾斜角又使得孔口能够根据转子的旋转运动或多或少地在周向上取向，优选地使得轮叶头部径向地面对与空腔连通的多个这种孔口，从而使得能够更好地控制空气流从下游向上游的输送。这种集合的孔口的形状有助于提高飞行器涡轮发动机的整体空气动力学性能和减少飞行器涡轮发动机的燃料消耗。

应该注意的是，集合中的孔口都具有平行四边形轮廓的事实并不严格限制每个孔口的平行四边形的形状。特别地，集合可选地包括这种孔口，这种孔口比其他孔口在轴向和/或周向上延伸得更多，和/或这种孔口具有潜在的不同的倾斜角。然而，优选的是，集合中的所有孔口都具有对应于单个平行四边形的轮廓。

优选地，集合的孔口中的每一个孔口在每个轮叶的前缘的上游和下游延伸。以这种方式，每个孔口既使得在轮叶的前缘的下游捕获空气流，又使得在这些前缘的上游重新注入该空气流。更优选地，集合中的每个孔口包括：

-上游端部，上游端部位于前缘的上游，在距前缘一轴向距离处，该轴向距离至多为每个轮叶的弦的25％，优选地介于10％至25％之间；

-下游端部，下游端部位于前缘的下游，在距前缘一轴向距离处，该轴向距离至多为每个轮叶的弦的75％，优选地介于10％至75％之间。

应该回顾，术语“轴向距离”是指沿着发动机轴线测量的距离。特别地，空间中的两个点之间的轴向距离是两个点沿发动机轴线的分量的差的绝对值。两个点组件之间的这种(轴向)距离通常被认为是这些组件中的一个组件中的点和这些组件中的另一个组件中的点之间的(轴向)距离的最小值。轮叶的“弦”是该轮叶的延伸部沿着发动机轴线的测量值，该测量值优选在轮叶的头部的水平处进行。术语“轮叶的弦”是本领域技术人员公知的，并且一般地是指轮叶的“轴向长度”，轮叶的“轴向长度”一般地是指沿着发动机轴线测量的长度。

高达25％和75％的值以及与值相关的优选值表明，孔口能够轴向延伸，在足够上游以在矫直机的上游严格地重新注入空气流，并且在足够下游(同时保持在轮叶的后缘的上游)以沿着轮叶头部与内护罩和/或毂部之间的间隙有效地捕获该空气流。

按照这种精神，并且优选地根据这些后面的实施例，集合的每个孔口的轴向长度介于每个轮叶的弦的10％至75％之间。

根据本发明的优选实施例，与前述优选实施例结合，孔口包括两个在周向上对准的孔口组，这些孔口组彼此之间的轴向距离介于每个轮叶的弦的10％至50％之间。因此，可以在轮叶的前缘的选定下游位置特别地利用这些孔口组中的一个孔口组的孔口捕获空气流，并且在上游位置(优选地在这些前缘的上游)通过这些孔口组中的另一个孔口组的孔口重新注入该空气流。因此，空气流通过空腔在这些孔口组的孔口之间输送，而不会干扰将这两个孔口组分开的轴向距离上的空气流。空气流的捕获和重新注入的点也可以更精确地选择，远离上述轴向距离也可以选择。

根据特定实施例，孔口组中的一个孔口组对应于根据前述实施例的上述集合，并且孔口组中的另一个孔口组的孔口各自具有另一种平行四边形轮廓。优选地，另一个孔口组的孔口以与发动机轴线至多60°的另一倾斜角轴向延伸。

根据本发明的优选实施例，孔口占据了内护罩的(圆柱形)表面的一半以上，该表面在所有孔口的整个上游端部和整个下游端部之间轴向延伸。换言之，在上述的整个端部之间，内护罩包括比材料更大的孔口表面积。

根据本发明的特定实施例，空腔被分隔成相对于轮叶固定并由边缘界定的多个单元，每个单元沿着轴向倾斜的方向在轴向和周向上延伸，使得每个单元包括：

-下游部段，下游部段径向面对将在周向上对准的轮叶中的第一轮叶和第二轮叶分开的空间；

-上游部段，上游部段径向面对将在周向上对准的轮叶中的第三轮叶和第四轮叶分开的另一个空间，第三轮叶和第四轮叶中的至少一个与第一轮叶和第二轮叶不同。

该陈述适用于任何时间，甚至在毂部的旋转期间，因此在每个这种时间，在两个相继对准的轮叶之间总是存在与不同空间相对的这种下游部段和上游部段。以这种方式，在轮叶的轴向水平和/或两个轮叶之间的空间处的下游捕获的空气流在两个轮叶之间的另一个轮叶和/或的另一个空间的上游重新注入。这使得能够通过限制可能由过大尺寸的空腔引起的干扰来提高压缩机的性能。在单元的特定实施例中，第四轮叶对应于第一轮叶，使得第三轮叶、第一轮叶和第二轮叶按该顺序相继在周向上对准。该单元的特定实施例有利地使得泄漏涡流的空气流在轮叶(在这种情况下为第一轮叶)的内弧部的水平处被捕获，并且该空气流从该同一轮叶的外弧部被提取。这有助于将该空气流重新注入到主空气流中。单元的边缘可以是斜切的，以优化每个单元内的空气流的流动。优选地，每个孔口与单个单元流体连通。

在本发明的一般实施例中，孔口的边缘被斜切，以具有张开的轮廓。这种轮廓优选地在轮叶的前缘的下游向外张开以便于空气流的捕获，并且在轮叶的前缘的上游向内张开以便于在矫直机的上游重新注入空气流。

通常且优选地，根据本发明的子组件包括外(和固定)壳体。矫直机的轮叶中的每一个轮叶包括附接到外壳体的根部，并且从轮叶的根部朝向轮叶的自由头部大致径向向内延伸。

本发明还提出一种包括根据本发明的子组件的低压压缩机级。在这种情况下，转子优选地配备有可移动轮叶，可移动轮叶中的每一个可移动轮叶包括附接到毂部的根部，并且从该根部大致径向向外延伸。本发明还提出一种用于飞行器涡轮发动机的低压压缩机，低压压缩机包括根据本发明的级和/或子组件。根据本发明的子组件的优选实施例和优点作必要的修改适用于该低压压缩机的级和低压压缩机。

最后，本发明提出一种配备有根据本发明的低压压缩机的飞行器涡轮发动机。根据本发明的低压压缩机的优选实施例和优点作必要的修改适用于该飞行器涡轮发动机。

在本文中使用动词“包括”及其变型以及其词形变化绝不能排除除上述元件之外的其他元件的存在。在本文中使用不定冠词“一”或者定冠词“该”以引入元件而不排除多个这种元件的存在。在本文的范围中使用的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅为了区分类似的元件，并不意味着这些元件之间的任何顺序。

应该回顾，本发明涉及用于飞行器涡轮发动机的压缩机(并且特别地，低压压缩机)的技术领域。这是对压缩机有特定技术限制的非常特殊的技术领域。特别地，该技术领域不应与用于飞行器涡轮发动机的涡轮的单独领域混淆和/或混合。特别地，应该回顾，压缩机的目的是对在入口处进入飞行器涡轮发动机的空气进行压缩，而涡轮的目的是使在飞行器涡轮发动机的燃烧室的出口处的气体膨胀。特别地，与用于飞行器涡轮发动机的压缩机和涡轮的操作相关的作用、位置和技术限制(例如，转速、温度、暴露于外部碎片等)特别是完全不同的。对飞行器涡轮发动机的压缩机的技术领域(更不用说对现有技术中介绍的本发明的非常特别的技术背景)感兴趣的技术人员不会查阅与飞行器涡轮发动机的涡轮相关的现有技术的文献并且不会受到与飞行器涡轮发动机的涡轮相关的现有技术的文献的启发来开展与压缩机相关的本发明，除非从该现有技术中清楚如何考虑这些技术领域之间的许多技术差异。

附图说明

通过以下详细说明并且为了理解该说明对附图进行参照，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：

-图1示出了根据本发明的一个实施例的低压压缩机子组件的横截面的局部示意图；

-图2和图3示出了根据本发明的实施例的局部孔口和矫直机轮叶布置的示意图，矫直机轮叶布置具有投影到低压压缩机的内空气动力学管道上的轮廓；

-图4A和图4B分别示出了根据本发明的实施例的在转子毂部中分隔成单元的空腔的示意图以及局部三维和二维投影视图；

-图5示出了根据本发明的一个实施例的飞行器涡轮发动机的简化的示意性横截面。

附图中的图不是成比例绘制的。通常，在附图中用相似的附图标记来指代相似的元件。在本文的范围内，相同或相似的元件可以具有相同的附图标记。此外，即使这些数字或字母在权利要求中被指示，图中的附图标记或字母的存在也不能被认为是限制性的。

具体实施方式

该部分提供了本发明的优选实施例的详细描述。本发明以特定的实施例并且参照附图来描述，但是本发明不被这些实施例和附图限制。下文所述的图和/或附图仅为示意性的，而不是限制性的。

在这些附图中的一些附图中，参考部被示出为抽象的几何参考系，主要用于对本发明的实施例的特性进行量化和/或可视化。在本文的上下文中，引用了“轴向”方向、“周向”方向和“径向”方向，这些方向分别对应于平行于发动机轴线的方向、围绕发动机轴线大致为圆形的方向和垂直于发动机轴线的方向。图中的参考系示出了分别被标记为X、R和Y的这些方向(配备有取向)。通过对相似元件的符号滥用，因为对应的矢量X具有与发动机轴线相同的取向和相同的方向，发动机轴线也将被称为X。术语“轴向地”、“径向地”和“周向地”分别来源于术语“轴向”、“径向”和“周向”，具有相似的优选含义。此外，术语“周向”和“径向”优选地指本领域技术人员在垂直于发动机轴线的每个平面中已知的极坐标***。术语“向内”和“向内地”自然地对应于在径向方向上朝向发动机轴线X的取向，术语“向外”和“向外地”对应于在该方向上的相反取向。

图5示出了轴向双流飞行器涡轮发动机100，该飞行器涡轮发动机沿着发动机轴线X连续地包括风扇110、低压压缩机120、高压压缩机130、燃烧室160、高压涡轮140和低压涡轮150。这些元件是本领域技术人员已知的。在操作中，低压涡轮150和高压涡轮140的机械动力分别经由低压轴101和高压轴102传递到低压压缩机120和高压压缩机130，以及经由低压轴101传递到风扇110。如已知的，风扇110使得能够产生在主空气流管道中穿过飞行器涡轮发动机100的主空气流106和围绕压缩机120、130和涡轮140、150向外的次级空气流107。

低压压缩机120包括可移动叶片122和由固定叶片组成的矫直机121，可移动叶片和矫直机围绕发动机轴线X沿着发动机轴线X交替。图1示出了根据本发明的优选实施例的低压压缩机120的子组件1的横截面。该子组件1包括上述矫直机121中的一个矫直机。该矫直机包括在周向上对准的多个固定悬垂轮叶7，该多个固定悬垂轮叶具有相似轮廓。每个轮叶7包括附接到低压压缩机120的外壳体9上的根部72，以及沿着轮叶7的径向延伸方向与该根部72相对的自由头部71(即，不附接到任何其他元件)。特别地，轮叶7大致径向向内延伸。轮叶7还包括主要被定向为在上游的前缘7A和在下游的后缘7B。矫直机121使得主空气流106的流动平行于发动机轴线X返回，同时增加主空气流的压力并降低主空气流的绝对速度。

子组件1还包括转子部分(或转子)，转子部分包括围绕发动机轴线X周向延伸并围绕该发动机轴线旋转的毂部6。转子部分通常包括从附接到毂部6的根部朝向外壳体9大致径向向外延伸的可移动轮叶。然后，形成矫直机121的固定叶片和转子的可移动叶片沿着发动机轴线X彼此相邻地组装。

通常，悬垂轮叶7的自由头部71径向地面对(或相似地面对)毂部6，但是由于轮叶7是固定的并且毂部6是旋转的而不接触毂部6。因此，在轮叶7的自由头部71和毂部6之间仅存在小的间隙(或空间)10。该间隙导致从下游朝向上游的来自泄漏涡流的空气流的产生和流通，这导致低压压缩机120的效率的损失。为了减少这种影响，本发明提出对毂部6进行处理，以在该毂部中形成至少一个内凹部(即向内凹部)8，该内凹部至少在径向上与轮叶7的自由头部71的通道位置相对。

还提出将内护罩3添加到转子部分以覆盖该下凹部8，从而在没有凹部的情况下延伸毂部6的外表面，并恢复在毂部6被处理之前最初存在的内空气动力学管道4。以这种方式，大致保持了内空气动力管道4和轮叶7的自由头部71之间的间隙10。内护罩3优选地通过焊接附接到毂部6上。该操作还使得能够限定由毂部6的内凹部8在轴向和径向上向内并且由内护罩3在径向上向外界定的空腔2。空腔2优选地具有沿径向方向截取的深度，该深度在轮叶7的径向长度的5％至轮叶7的径向长度的20％之间的范围内。空腔2优选地具有沿轴向方向截取的长度，该长度在轮叶7的轴向宽度的50％至轮叶7的轴向宽度的150％之间的范围内。

内护罩3包括与空腔2连通的孔口5。至少一个孔口与间隙10连通。每个自由头部71面对内空气动力管道4，更精确地，至少部分地面对内护罩3和/或空腔2，以及可选地部分地面对毂部6。孔口5被布置成使得当毂部6以规则和/或周期的方式旋转时，轮叶7的自由头部71面对第一孔口51(或孔口段)，和第二孔口52(或其他孔口段)的下游。因此，来自泄漏涡流的空气流(在图1中由箭头表示)可以通过这些第一孔口51被捕获，在空腔2内从下游朝向上游输送，并且在上游通过这些第二孔口52重新注入。

图2和图3各自示出了内空气动力学管道4(示出为在周向上铺开并在一个平面中展开)，轮叶7的轮廓径向地投影到该内空气动力学管道上并且包括孔口5。为轮叶引入的参考部以相似的方式适用。轮叶7的前缘7A和后缘7B分别位于线70A和70B上。

孔口5包括孔口5的集合(或第一组孔口5A)，孔口沿着轴向长度C轴向地并且周向地延伸，并且都具有平行四边形轮廓，孔口相对于发动机轴线X的优选的倾斜角α介于0°至60°之间，优选地介于30°至45°之间。沿着内空气动力学管道4的圆周，孔口具有恒定的周向宽度F，并且通过优选地小于周向宽度F的周向空间E分开。这些孔口5中的每一个孔口包括在距线70A一轴向距离A处的上游端部11和在距线70A一轴向距离A’＝C-A处的下游端部12，轴向距离A介于轮叶7的弦B的5％至15％之间，轴向距离A’优选地介于轮叶7的弦B的10％至75％之间。特别地，所有的孔口5仅在轮叶7的后缘7B的上游，因为正是在轮叶的自由头部71的轴向水平处，来自泄漏涡流的空气流必须被捕获并带到轮叶7的前缘7A的上游。这些平行四边形的孔口5具有非常容易设计和有效实现本发明所期望的技术效果的优点。

在图2的情况下，孔口5在大的轴向长度C上轴向延伸，优选地在介于轮叶7的弦B的60％至80％之间轴向延伸。因此，这些孔口5从位于轮叶7的前缘7A和后缘7B之间的下游端部12连续地延伸到位于轮叶7的前缘7A上游的上游端部11，从而使得在孔口的整个长度上捕获空气流，以通过空腔2将空气流从下游带到上游，并将空气流在矫直机121的上游重新注入到主空气流中。同时，倾斜角α意味着，第一孔口51的下游部段在轮叶7的前缘7A和后缘7B之间与轮叶相对地延伸，而第二孔口52的上游部段在该同一轮叶7的前缘7A的上游(和下游)延伸，这两个部段至少部分地轴向对准，即存在一条直线，优选地多条直线，这些直线平行于与直线相交的发动机轴线X。

在图3的情况下，孔口5在较短的轴向长度C上轴向延伸，优选地在介于轮叶7的弦B的10％至40％之间轴向延伸。孔口通过空腔2联接到孔口5的第二组孔口5B，第二组孔口5B在轴向距离D处位于第一组孔口5A的下游，轴向距离D优选地介于轮叶7的弦B的10％至50％之间。第二组孔口5B的孔口5具有独立于第一组孔口5A的孔口的几何形状轮廓(在图3的情况下对应于倾斜角为零的平行四边形，即矩形)。第二组孔口在轴向长度C’上轴向延伸，优选地在介于轮叶7的弦B的10％至40％之间轴向延伸，第二组孔口具有周向宽度F’，周向宽度优选地大于将孔口成对分开的周向空间E’。第二组孔口5B的孔口5主要专用于捕获轮叶7的前缘7A和后缘7B之间的泄漏涡流的空气流，而第一组孔口5A的孔口5更专用于以受控的方式在矫直机121的上游重新注入该空气流。特别地，优选地，第二组孔口5B的第一孔口51的至少一个部段在轮叶7的前缘7A和后缘7B之间与轮叶相对的延伸，而第一组孔口5A的第二孔口52的至少一个部段在该同一轮叶7的前缘7A的上游(和下游)延伸，这两个部段在上述意义上至少部分地轴向对准。

根据图4A和图4B所示的本发明的优选实施例，空腔2被分隔成单元2A、2B、2C，这些单元由通常形成在毂部6中的边缘23界定。每个这种单元2A、2B、2C至少部分地在径向上与轮叶7相对地轴向延伸，并且以优选地介于10°至60°之间的主角度β周向延伸，使得每个这种单元2A的上游部段22在径向上与轮叶7的第三轮叶(37)和第一轮叶(17)之间的空间相对，而该单元2A的下游部段21在径向上与前述轮叶不同的第一轮叶(17)和第二轮叶(27)之间的空间相对。以这种方式，将来自泄漏涡流的空气流在单元2A中从下游带到上游，从一对连续的轮叶7的两个轮叶7之间的空间带到另一对连续的轮叶7的两个轮叶7之间的另一个空间。例如，单元2A、2B、2C可以通过对毂部8的壁进行压花来实现。

总之，本发明涉及用于飞行器涡轮发动机100的低压压缩机120的子组件1，该子组件包括矫直机121和转子毂部6，该矫直机配备有悬垂轮叶7，该转子毂部包括由面对轮叶7的内护罩3覆盖的空腔2，孔口5被装配在该内护罩3中以使得空气流能够从低压压缩机120的下游流通到上游。

以上结合特定实施例描述了本发明，这些实施例仅仅是说明性的并且不应被认为是限制性的。一般而言，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明不限于上述说明和/或描述的示例。

Claims (15)

1.一种用于飞行器涡轮发动机(100)的低压压缩机(120)的子组件(1)，所述子组件沿着发动机轴线(X)被定向成从上游朝向下游延伸，所述子组件(1)包括：

-转子，所述转子包括围绕所述发动机轴线(X)在轴向和周向上延伸的毂部(6)；

-定子，所述定子包括配备有轮叶(7)的矫直机(121)，所述轮叶朝向所述毂部(6)大致径向延伸；

其特征在于：

-所述毂部(6)包括被定向成朝向所述发动机轴线(X)的内凹部(8)；

-所述转子包括内护罩(3)：

●所述内护罩覆盖所述内凹部(8)，以在所述毂部(6)和所述内护罩(3)之间限定空腔(2)，

所述轮叶(7)中的每一个轮叶包括至少部分地面对所述内护罩(3)和/或所述空腔(2)的自由头部(71)；

●所述内护罩包括与所述空腔(2)流体连通的孔口(5)。

2.根据前一项权利要求所述的子组件(1)，其特征在于，第一孔口(51)至少在所述轮叶(7)中的一个轮叶的前缘(7A)的下游延伸，并且第二孔口(52)至少在所述前缘(7A)的上游延伸。

3.根据前一项权利要求所述的子组件(1)，其特征在于，所述第一孔口(51)的至少一个部段在所述轮叶(7)的所述前缘(7A)和后缘(7B)的所述毂部(6)和/或所述内护罩(3)上的相应的径向突起之间轴向延伸，所述第一孔口(51)的部段和所述第二孔口(52)优选地至少部分地轴向对准。

4.根据权利要求2或3所述的子组件(1)，其特征在于，所述内护罩(3)包括多对第一孔口(51)和第二孔口(52)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的子组件(1)，其特征在于，所述孔口(5)的集合是大致在周向上对准的，并且所述孔口各自具有以相对于所述发动机轴线(X)至多60°的倾斜角(α)轴向延伸的平行四边形轮廓。

6.根据前一项权利要求所述的子组件(1)，其特征在于，所述集合的所述孔口(5)中的每一个孔口在每个轮叶(7)的前缘(7A)的上游和下游延伸。

7.根据前一项权利要求所述的子组件(1)，其特征在于，所述集合的所述孔口(5)中的每一个孔口包括：

-上游端部(11)，所述上游端部位于所述前缘(7A)的上游，在距所述前缘一轴向距离(A)处，该轴向距离至多为每个轮叶(7)的弦(B)的25％；

-下游端部(12)，所述下游端部位于所述前缘(7A)的下游，在距所述前缘一轴向距离(A’)处，该轴向距离至多为每个轮叶(7)的所述弦(B)的75％。

8.根据前述三项权利要求中任一项所述的子组件(1)，其特征在于，所述集合的每个孔口(5)的轴向长度(C)介于每个轮叶(7)的弦(B)的10％至75％之间。

9.根据从属于权利要求5至8中任一项的前一项权利要求所述的子组件(1)，其特征在于，所述孔口(5)包括两个在周向上对准的孔口组(5A，5B)，所述孔口组(5A，5B)彼此之间的轴向距离(D)介于每个轮叶(7)的弦(B)的10％至50％之间，并且所述孔口组中的一个孔口组(5A)对应于所述集合，并且所述孔口组中的另一个孔口组(5B)的所述孔口(5)各自具有另一种平行四边形轮廓。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的子组件(1)，其特征在于，所述孔口(5)包括两个在周向上对准的孔口组(5A，5B)，所述孔口组(5A，5B)彼此之间的轴向距离(D)介于每个轮叶(7)的弦(B)的10％至50％之间。

11.根据前述权利要求中任一项所述的子组件(1)，其特征在于，所述空腔(2)被分隔成由边缘(23)界定的单元(2A，2B，2C)，每个单元沿着轴向倾斜的方向在轴向和周向上延伸，使得每个单元包括：

-下游部段(21)，所述下游部段径向面对在周向上相继对准的轮叶中的第一轮叶(17)和第二轮叶(27)之间的空间；

-上游部段(22)，所述上游部段径向面对在周向上相继对准的轮叶中的第三轮叶(37)和第四轮叶之间的另一个空间，所述第三轮叶(37)和所述第四轮叶中的至少一个与所述第一轮叶(17)和所述第二轮叶(27)不同。

12.根据前述权利要求中任一项所述的子组件(1)，其特征在于，所述孔口(5)的边缘被斜切，以具有张开的轮廓。

13.根据前述权利要求中任一项所述的子组件(1)，其特征在于：

-所述内凹部(8)由所述毂部(6)的壁的至少一个变形部形成；

-所述内护罩(3)由环形板部分形成。

14.一种用于飞行器涡轮发动机(100)的低压压缩机(120)，其特征在于，所述低压压缩机包括根据权利要求1至13中任一项所述的子组件(1)。

15.一种飞行器涡轮发动机(100)，其特征在于，所述飞行器涡轮发动机配备有根据前一项权利要求所述的低压压缩机(120)。

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