本發(fā)明涉及渦輪機類型的飛行器發(fā)動機的葉片，該渦輪機類型的飛行器發(fā)動機例如為雙流式渦輪增壓發(fā)動機或雙流式渦輪螺旋槳發(fā)動機。

背景技術：

在這種發(fā)動機中，外部空氣被吸入到入口套筒中以便在被分成中心主流以及圍繞主流的二次流之前穿過包括一系列旋轉輪葉的鼓風機。

然后，主流在到達燃燒室之前被壓縮，然后，在通過產生推力被排出到后部之前，主流通過穿過一組渦輪而膨脹。二次流通過鼓風機被直接推動到后部以便產生附加的推力。

由于在燃燒之后立即產生膨脹的事實，渦輪中的膨脹在高溫下發(fā)生，這種膨脹能夠驅動壓縮機和鼓風機。該渦輪本身被設計并被尺寸化以在苛刻的溫度、壓力以及流體流動條件下工作。

每個渦輪包括連續(xù)的級，每個級包括被徑向地定向并圍繞發(fā)動機的旋轉軸規(guī)則間隔的一系列葉片。該中心軸支承渦輪的旋轉元件以及壓縮機和鼓風機的旋轉元件。

具體地，渦輪的經受最苛刻條件的葉片是該渦輪的第一膨脹級的那些葉片，第一膨脹級也就是最接近燃燒區(qū)域的級，并且這些級通常被稱為高壓級。

通常，性能方面的增加需求以及規(guī)則的改變導致設計出在愈加惡劣的環(huán)境中工作的更小尺寸的發(fā)動機。這意味著要增加高壓渦輪葉片的尤其與它們在溫度方面的抵抗力有關的抵抗力以及性能。

然而，關于這些葉片的材料以及涂層的現(xiàn)有改進不足以允許它們經受燃燒室的下游處的流量所能達到的高溫。這種情況導致需要重新考慮這些葉片的冷卻以便對其進行改進以使它們能夠經受這些新的工作條件。

這種冷卻通過使在燃燒的上游處的渦輪增壓發(fā)動機中獲取的冷卻空氣在這些葉片內進行流通來提供。這些空氣是在葉片根部處獲取的，沿葉片的內部回路被運送以便冷卻葉片，并且這些空氣通過穿過該葉片的壁并分布在該壁上的孔被排出到葉片的外部。這些孔被用于排出冷卻空氣，但是它們還在葉片的外表面上產生比來自燃燒的空氣更冷的空氣薄膜，該空氣薄膜還有助于限制葉片的溫度。

為了增強冷卻的效果，葉片的其中流通有冷卻空氣的內部區(qū)域包括如下的手段(artifices)：即干擾冷卻空氣的流體流動的內浮突部，以便增加從葉片的壁到在葉片的內部管道中流通的該冷卻空氣的熱傳遞。

這些冷卻架構受到以下事實的不利影響，即葉片的內部回路的長度導致空氣在其到達該回路的端部時按照如下的方式被過度地加熱，所述方式即空氣的冷卻效果在行程的端部的區(qū)域中并且尤其在葉片尖端處被限制，然而相反地，人們尋求的是在葉片尖端處獲得增加的冷卻效果。

本發(fā)明的目的在于提出能夠改進葉片的冷卻效果的葉片結構。

技術實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)該效果，本發(fā)明的目的在于渦輪機的渦輪葉片，該渦輪機諸如為渦輪螺旋槳發(fā)動機或渦輪增壓發(fā)動機，該葉片包括根部、由該根部支承的輪葉，該輪葉包括前緣以及位于該前緣的下游處的后緣，該輪葉包括壓力側壁和吸力側壁，壓力側壁和吸力側壁彼此側向隔開并且每一個壓力側壁和吸力側壁將前緣連接到后緣，該輪葉包括：

-至少一個上游管道，該至少一個上游管道在根部處收集冷卻空氣，以便通過在輪葉的前緣處穿過輪葉的壁的孔來排出該空氣，從而冷卻前緣；

-至少一個下游管道，該至少一個下游管道與上游管道隔開，并在根部處收集冷卻空氣，以便通過在后緣的上游處穿過壓力側壁的孔來排出該空氣，從而冷卻后緣；

-內側部空腔，該內側部空腔沿壓力側壁行進以便形成使下游管道與壓力側壁絕熱的防熱罩。

通過這種布置，后緣的冷卻通過壓力側壁在該后緣的上游處的外面部上形成的冷卻薄膜而被顯著地改善。由于通過被熱隔絕的下游管道的供給，該空氣薄膜另外還具有低的溫度。

本發(fā)明還涉及如下定義的葉片，該葉片進一步包括沿葉片的后緣穿過其壓力側壁的冷卻槽，以及為這些冷卻槽供給冷卻空氣的下游坡道，以及位于葉片的尖端以便為后緣的最接近尖端的槽供給空氣的上部空腔，該上部空腔與下游坡道隔開并通過下游管道被供給空氣。

本發(fā)明還涉及如下定義的葉片，該葉片包括另一內側部空腔，該另一內側部空腔沿吸力側壁行進以便形成防熱罩，該防熱罩使下游管道與吸力側壁熱隔絕。

本發(fā)明還涉及如下定義的葉片，該葉片包括上游坡道以及上游管道，上游坡道用于供給前緣的冷卻孔，上游管道用于該上游坡道的校準供給，并且其中，每個內側部空腔形成防熱罩，該防熱罩具有足以使該上游管道與下游管道共同熱隔絕的延伸范圍。

本發(fā)明還涉及如下定義的葉片，其中，每個內側部空腔設置有湍流的激發(fā)器和/或偏轉器以便增加內側部空腔中的熱交換，并且其中，上游管道和下游管道具有平滑的壁以便限制負載損耗。

本發(fā)明還涉及用于制造如下定義的葉片的模制裝置，該裝置包括壓機以及一組芯，該一組芯用于形成內部管道和內部坡道，并且有可能形成形成罩的內部空腔。

本發(fā)明還涉及渦輪機的渦輪，該渦輪包括如上文中所定義的葉片。

本發(fā)明還涉及渦輪機，該渦輪機包括如上文中所定義的渦輪。

附圖說明

圖1為雙流式渦輪增壓發(fā)動機的作為縱向橫截面的示意圖；

圖2為圖1中所示的渦輪增壓發(fā)動機渦輪的葉片的透視圖；

圖3為示出了根據本發(fā)明的第一實施例的渦輪葉片的內部中空部分的透視圖；

圖4為示出了根據本發(fā)明的第二實施例的渦輪葉片的內部中空部分的透視圖；

圖5為示出了根據本發(fā)明的第三實施例的渦輪葉片的內部中空部分的透視圖；

圖6為示出了根據本發(fā)明的第四實施例的渦輪葉片的內部中空部分的透視圖。

具體實施方式

如在圖1中可看到的，雙流式渦輪增壓發(fā)動機1的前部包括入口套管2，空氣在被鼓風機3的輪葉吸入之前被獲取到該入口套管中。在穿過鼓風機的區(qū)域之后，空氣被分成中心主流以及圍繞主流的二次流。

然后，空氣的主流穿過緊接著位于鼓風機3后面的第一壓縮機4，而二次流被推動到后部以便通過圍繞主流被吹動而直接產生附加的推力。

然后，主流在到達室7之前穿過第二壓縮級6，在燃料噴射并汽化之后，主流在該室中發(fā)生燃燒。在燃燒之后，該主流在高壓渦輪8中膨脹，然后在未示出的低壓渦輪中膨脹，以便在朝向發(fā)動機的后部被排出以便產生推力之前驅動壓縮級和鼓風機旋轉。

發(fā)動機1與其組件具有關于縱向軸線AX回轉的形狀。具體地，它包括外殼9，該外殼同樣具有回轉的形狀并從發(fā)動機的前部延伸到后部，外殼在發(fā)動機的前部處界定出空氣入口套管，在后部處界定出主流和二次流被排出時所穿過的管道，該前部和后部是相對于設置有該渦輪增壓發(fā)動機的飛行器的向前方向來考慮的。該外殼9支撐位于發(fā)動機的中心處的旋轉組件，并且該旋轉組件包括對鼓風機的輪葉以及壓縮級和具有它們的葉片的渦輪進行支承的旋轉軸。

在圖2中被標記為11的這種葉片包括：根部P，葉片通過根部被固定到被稱為渦輪盤的未示出的旋轉本體；以及輪葉12，輪葉由該根部P承載并構成該葉片的氣動部分。如在圖2中可看到的，葉片11在根部P和輪葉12之間包括被稱為平臺的中間區(qū)域13。

由根部P和輪葉12形成的單元是鑄造而成并包括冷卻空氣流通時所穿過的內部管道的唯一的中空單件式部件。圖2中未示出的這些內部管道包括進氣口，進氣口通入根部P的下面部14，并且這些管道通過進氣口被供給冷卻空氣。輪葉12的中空壁包括通孔和槽，冷卻空氣穿過該通孔和槽被排出。

輪葉12具有向左扭轉的形狀，其具有的輪廓基本上為矩形，近似于平行六面體。輪葉包括基部16，輪葉通過該基部被連接到根部P，并且基部大致平行于旋轉軸線AX延伸。輪葉還包括前緣17，該前緣相對于軸線AX被徑向地定向并且相對于它所提供服務的發(fā)動機的向前方向位于葉片的上游AM處，即位于該葉片的前部區(qū)域。該葉片還包括后緣18，該后緣通過沿軸線AX與前緣隔開而被大致定向成平行于前緣17以便位于葉片的下游區(qū)域AV處或葉片后部。葉片進一步包括尖端S，該尖端大致平行于基部16并相對于軸線AX按照徑向方向與基部隔開。

該葉片的兩個主要的壁為其壓力側壁21以及其吸力側壁，該壓力側壁為圖2中的可見壁，該吸力側壁為與壓力側壁間隔的相反的壁，并且該吸力側壁由于被壓力側壁21所遮掩而在圖2中不可見。壓力側壁和吸力側壁在前緣17處、后緣18處以及在該葉片的尖端S的區(qū)域中被匯集到一起。這些壁在基部16處彼此間隔，以便允許冷卻空氣被吸入到輪葉的內部區(qū)域中。

前緣17具有凸形形狀，并且前緣設置有一系列冷卻孔22，該一些列冷卻孔在該區(qū)域中穿過葉片的壁。后緣18具有錐形形狀，并且它包括一系列冷卻槽23。這些槽23為長度較小的槽，這些槽通過位于彼此的延伸部中而彼此隔開以便構成沿后緣18的端部行進的單元。

每個槽23穿過葉片的壁以便將冷卻空氣吸入到該葉片內部，并在后緣處將冷卻空氣吹到壓力側壁上?；パa地，后緣設置有被定向成平行于軸線AX的外部肋以便引導該冷卻空氣。

在工作期間，該葉片11位于其中的流體通過沿壓力側部21和吸力側部行進而相對于葉片從前緣17移動到后緣18。在工作期間經受顯著加熱的壓力側壁包括：一系列的孔24，該一系列的孔24基本上平行于前緣17，并位于該前緣的下游處；以及另一系列的孔26，該另一系列的孔通過位于該后緣18和其所包括的槽23的上游處而基本平行于后緣18。該一系列的孔24和26本身都根據輪葉的翼展方向EV延伸，該翼展方向是關于軸線AX的徑向方向。

與前緣17和后緣18相反地，葉片11的尖端S的區(qū)域具有一定厚度，此外，尖端的該區(qū)域具有界定出中空部分的形狀，該中空部分被稱為筒。

更具體地，該尖端S具有連接壓力側壁和吸力側壁的封閉壁，該封閉壁具有整體垂直于壓力側壁和吸力側壁并平行于軸線AX的定向，該定向相當于垂直于翼展方向EV的定向。在圖2中不可見的該封閉壁按照如下的方式關于壓力側壁的自由邊緣以及吸力側壁的自由邊緣位于朝向軸線AX縮回的位置處，所述方式即：該封閉壁沿與軸線AX相反的方向與這些邊緣共同構成敞開的中空部分。

穿過壓力側壁的一系列附加的孔27沿尖端S被設置，以便確保該輪葉尖端被顯著地冷卻，由于輪葉尖端構成關于流體具有最高速度的部分，因此該輪葉尖端經受大的應力。

該一系列的孔27平行于封閉壁延伸，并且互補地，輪葉包括在圖2中不可見的孔，該孔穿過封閉壁以便退出到處于輪葉的尖端處的被稱為筒的中空部分中。

如上文所述，這種葉片是中空的單件式部件。通過使用一組芯以便界定出葉片的中空部分的內部管道并且通過使用桿的部分以便形成葉片的通孔，葉片通過模制鈦或其它類型的金屬材料而制成。一旦模制的工作被完成，通常通過能夠溶解這些元件的化學侵蝕過程來移除芯、桿以及其它，而不需要改變模制材料。

以下附圖示出了根據本發(fā)明的葉片的內部區(qū)域，能夠制造這種葉片的芯的形狀在該內部區(qū)域中被示出。換句話說，其在附圖中所遵循的顯著的(in relief)形狀構成根據本發(fā)明的葉片的中空形式的表示。

本發(fā)明在基部處的想法改善了葉片在后緣的區(qū)域以及其尖端的區(qū)域中在壓力側部上的冷卻，該區(qū)域在葉片的使用壽命期間最先被惡化。

這是由于在葉片內部延伸的下游管道受到壓力側壁的熱防護而被提供，并且由于穿過壓力側壁的孔在后緣的上游處被提供到該管道，以便在壓力側部的外面部的側部上形成后緣的冷卻空氣的薄膜。

該下游管道按照翼展方向從根部延伸到葉片的尖端以便在根部處被直接供給空氣，并使得該空氣在葉片中被運送，而不會在其通過冷卻孔返回之前在其行程期間被加熱。

根據本發(fā)明的在圖3中被標記為31的葉片包括從其輪葉的基部延伸到其尖端S的上游坡道32。該上游坡道32通過形成于壁的與前緣相對應的部分中的通孔來冷卻前緣。

該上游坡道32通過上游管道33以校準的方式被供給，該上游管道通過位于該坡道的下游處而沿該坡道32行進，并且該上游管道在根部處收集冷卻空氣。校準供給由校準通道34來提供，校準通道沿葉片的翼展方向EV規(guī)則地隔開，并且各自將上游管道33連接到上游坡道32。

每個通道34被校準以便在位于坡道的區(qū)域中的冷卻孔中獲得期望的空氣流量，而該坡道通過所討論的通道被供給。用于給定的孔或區(qū)域的期望的空氣流量通過前緣在由該孔冷卻的區(qū)域中的熱應力來調節(jié)。

被稱為下游管道并被標記為36的另一管道通過同樣以基本直通的方式從葉片的根部P延伸到其尖端S而沿上游管道行進。葉片的壓力側壁包括一系列通孔37，該一系列通孔通過位于下游管道36的下游處的區(qū)域而按照翼展方向沿直線分布。每個通孔37本身使得下游管道36在后緣的上游處與壓力側壁的外面部連通，以便在該壁的外面部處形成冷卻薄膜。

壓力側壁在后緣的區(qū)域中包括一系列冷卻槽38，該一系列冷卻槽規(guī)則地間隔并按照翼展方向彼此在延伸部中延伸，以便將冷卻空氣輸送到后緣。

這些槽由葉片的下游坡道39來供給，該下游坡道通過位于下游管道36和葉片的后緣之間而從葉片的根部延伸到尖端S的區(qū)域。該下游坡道39通過其位于葉片的根部中的底端來收集空氣，并將該空氣返回在其所供給的冷卻槽38上。

互補地，根據本發(fā)明的葉片包括小厚度的內側部空腔41，該內側部空腔沿葉片的內側部的壓力側壁行進，以便形成隔熱罩，該隔熱罩保護上游管道33和下游管道36免受壓力側壁所經受的加熱。

如在圖3中可見的，該內部空腔41具有小的厚度以及矩形形狀的輪廓。它沿高度(即沿翼展方向)從葉片的根部延伸到其尖端，并且它在側向具有足夠的延伸范圍以形成覆蓋上游管道和下游管道的罩。

其中可產生空氣流通的該側部空腔能夠使上游管道和下游管道與壓力側壁熱隔絕以便減少它們所運送的空氣的加熱。

在這些情況下，葉片的后緣在壓力側部上的冷卻通過冷卻空氣的外薄膜的存在而被顯著地改善，由于是受到熱防護并因此具有低的溫度的下游管道來供給空氣，因此該冷卻空氣的外薄膜自身具有實質性的冷卻效果。

根據本發(fā)明的對應于圖4的葉片51的第二實施例，被熱防護以便在后緣的上游處冷卻壓力側部的下游管道也按照如下的方式將冷卻空氣供給到后緣的最接近尖端的冷卻槽，所述方式即改善該區(qū)域的冷卻。

在該第二實施例中，葉片51也包括上游坡道52，該上游坡道由上游管道53通過校準通道54以校準的方式來供給。它還包括下游管道56，并且其壓力側壁設置有一系列通孔57，該一系列通孔按照翼展方向EV分布在管道56的下游區(qū)域處以便使該管道在后緣的上游處與壓力側壁的外面部連通。下游管道56中流通的空氣通過這些孔57被排出，這里同樣是為了在后緣的上游處形成冷卻薄膜。

該葉片51的壓力側壁還包括后緣的由下游坡道59供給的冷卻槽58，該下游坡道也從根部P延伸到超過尖端S的區(qū)域。它還包括沿壓力側壁行進的厚度較小的內側部空腔61，以便形成保護上游管道53和下游管道56的防熱罩。

除了下游坡道59具有比下游坡道39的長度更小的長度，且下游管道56供給位于葉片的尖端S處的上部空腔63以外，這些元件52至61中的所有元件與葉片31的元件32至41相同。

上部空腔63位于下游坡道59的端部的延伸部中，該下游坡道通過下游管道按照如下的方式被供給空氣，所述方式即：將較冷的空氣供給到后緣的比槽58更接近尖端的槽64以便進一步改善葉片在其后緣的尖端處的冷卻。

該上部空腔63沿葉片的封閉壁延伸，該封閉壁通過按照垂直于翼展方向EV的方向被定向而連接壓力側部和吸力側部。該上部空腔63通過由封閉壁、壓力側壁和吸力側壁界定出而位于下游管道56的下游處，以便延伸到后緣。它通過內部連接通路66被連接到下游管道56的頂端。

由于該上部空腔63，葉片的后緣的尖端得益于有效的冷卻，該有效的冷卻來自于被調節(jié)到所需流量的冷卻空氣在該區(qū)域中的供給。

根據本發(fā)明的在圖5中示出的第三實施例，通過沿壓力側壁行進的內部空腔而被隔熱絕的上游管道和下游管道還通過葉片的沿吸力側壁行進的另一內部空腔被熱隔絕。

在圖5所示的該第三實施例中，葉片71還包括上游坡道72，該上游坡道通過上游管道73憑借校準通道74以校準的方式被供給，每個校準通道將上游管道連接到上游坡道。

它還包括下游管道76和孔77，孔通過按照翼展方向EV被分布在管道76的下游區(qū)域處而穿過其壓力側壁，以便將該管道布置成在后緣的上游處與壓力側壁的外面部連通。因此，在下游管道76中流通的空氣在這里也通過這些孔77被排出，以便在后緣的上游處形成冷卻薄膜，從而實質性地改善該后緣的冷卻。

壓力側壁還包括后緣的通過下游坡道79被供給空氣的冷卻槽78，該下游坡道也從根部P延伸到葉片的尖端S的區(qū)域。葉片也包括沿壓力側壁行進的厚度較小的內側部空腔81以便形成隔熱罩，該隔熱罩保護上游管道73和下游管道76免受壓力側壁的加熱。

除了上游管道73和下游管道76具有更小的厚度以外，這些元件72至81中的所有元件與葉片31的元件32至41以及葉片51的元件52至61相同，并且還有，第一側部空腔81沿壓力側部行進，該葉片71進一步包括沿吸力側部行進的第二內側部空腔82。分別沿壓力側部和吸力側部行進的兩個內側部空腔81和82的存在提供了上游管道73以及下游管道76的增強的熱隔絕。

第二內側部空腔82也具有小的厚度，并且它也從根部P延伸到尖端S的區(qū)域，具有總體為矩形的輪廓，其具有的寬度足以遮蓋或覆蓋上游管道以及下游管道。

由于這兩個內側部空腔，在上游管道和下游管道中運送的空氣在其行程期間被非常輕微地加熱，這有助于進一步增強壓力側部的后緣的上游處提供的冷卻效果以及被提供到前緣的冷卻效果。

根據本發(fā)明的在圖6中示出的第四實施例，被熱防護以便在后緣的上游處冷卻壓力側部的下游管道也將冷卻空氣供給到后緣的最接近尖端的冷卻槽，以便改善該區(qū)域的冷卻。

在圖6所示的該第四實施例中，葉片91也包括上游坡道92，該上游坡道由上游管道93通過校準通道94以校準的方式來供給。

它還包括下游管道96，并且其壓力側壁設置有通孔97，通孔按照翼展方向EV分布在管道96的下游區(qū)域處，以便將該管道布置成在后緣的上游處與壓力側壁的外面部連通。在下游管道96中流通的空氣也通過這些孔97被排出，這里同樣按照如下的方式在后緣的上游處形成冷卻薄膜，所述方式即實質性地改善該后緣的冷卻。

該壓力側壁也包括后緣的由下游坡道99供給的冷卻槽98，該下游坡道也從根部P延伸到尖端S的區(qū)域。該葉片也包括沿壓力側壁行進的小厚度的內側部空腔101以及沿吸力側壁行進的小厚度的另一內側部空腔102，以便形成保護上游管道93和下游管道96的兩個防熱罩。

除了下游坡道99具有比下游坡道79的長度更小的長度，且下游管道96供給位于葉片的尖端S處的上部空腔103以外，這些元件92至102中的所有元件與葉片71的元件72至82相同。

上部空腔103通過下游管道96按照如下的方式被供給空氣而位于下游坡道99的端部的延伸部中，所述方式即：將冷卻空氣按照在后緣的尖端處增強葉片的冷卻的方式供給到后緣的最接近尖端的槽104。

該上部空腔103沿葉片的封閉壁延伸，該封閉壁通過按照垂直于翼展方向EV的方向被定向而連接壓力側部和吸力側部。該上部空腔103通過由封閉壁、壓力側壁以及吸力側壁界定出而位于下游管道96的下游處，以便延伸到后緣。它通過內連接通路106被連接到下游管道96的頂端。

由于該上部空腔103，葉片的后緣的尖端得益于有效的冷卻，該有效的冷卻來自于被調節(jié)到所需流量的冷卻空氣在該區(qū)域中的供給。

一般地，本發(fā)明的第二實施例和第四實施例的上部空腔能夠將冷卻空氣供給到葉片的尖端的后部或下游處的區(qū)域以便改善其冷卻。該空腔同樣能夠供給后緣的最接近尖端的槽，并且有可能供給鄰近的槽。

互補地，在上部空腔的等高處穿過壓力側壁以便退出到該上部空腔的孔可被提供以便在葉片的尖端的區(qū)域中改善壓力側壁的外面部的冷卻。然后上部空腔供給穿過壓力側壁的新鮮空氣以便除了為最接近尖端的槽提供空氣外并且除了通過葉片的界定出該上部空腔的導熱壁來進行冷卻外，還冷卻其外面部。

此外，穿過葉片的壁并通入形成防熱罩的內側部空腔的孔可被提供以便在這些空腔中產生最優(yōu)的空氣流通。有利地，這些孔中的每一個位于低壓區(qū)域以便有利于空氣的流通。這些孔中的每一個確保在葉片根部處被收集并在形成防熱罩的空腔中被運送的空氣在該空腔中被運送之后被吸出葉片。

在不同的實施例中，通過使每個內部管道中的負載損耗最小化以便減小其中的熱交換，以及相反地，通過在每個側部空腔中提供湍流的激發(fā)器以便在其中增加熱交換，葉片的冷卻得以被進一步優(yōu)化。

側部空腔本身因為防熱罩而具有增強的效果，因為它們吸收來自它們所沿其行進的外壁的熱量，并且在內部管道中流通的空氣經受很小的負載損耗以便快速地流通以便被盡可能少地加熱。

諸如為上游管道、中心管道以及下游管道的內部管道本身具有光滑的內壁以便通過使空氣和其中運送有空氣的導管的壁之間的熱交換最小化而有利于冷卻空氣的快速流通。有利地，每個側部空腔設置有偏轉器，該偏轉器有利于空氣在空腔的所有區(qū)域中的流通。另外，空腔的內面部設置有偏轉器和/或觸發(fā)器，以便在空氣的流通中產生湍流以有利于空氣和空氣沿其行進的壁之間的高程度的熱交換。