專利名稱：增強(qiáng)器的帶導(dǎo)向的噴管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地涉及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)器。
背景技術(shù)：
加力燃燒室或推力增加器已經(jīng)被所屬工業(yè)部門采用，其存在著許多不同結(jié)構(gòu)。在典型結(jié)構(gòu)中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣通過增強(qiáng)器的中心體。補(bǔ)充的燃料引入到中心體的近端并燃燒產(chǎn)生額外的推力。在一些結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)器中心體與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中心體整體形成。在其他結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)器中心體與渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中心體分開，并圍繞這兩個(gè)裝置之間的空間設(shè)置了管道。美國(guó)專利5,685,140和5,385,015顯示出示例性的集成的增強(qiáng)器。
增強(qiáng)器可設(shè)有許多火焰穩(wěn)定器，以使補(bǔ)充的燃料燃燒。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于穩(wěn)定火焰穩(wěn)定器上的火焰，火焰穩(wěn)定器將火焰分配到中心體周圍的流道。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。中心體設(shè)置在從上游到下游的氣體流道中，并具有位于下游的圓錐狀組合體，和靠近圓錐狀組合體的上游端的導(dǎo)向件。多個(gè)輪葉位于所述中心體的氣體流道外側(cè)。多個(gè)燃料噴射器位于延伸通過相關(guān)輪葉的噴咀架的內(nèi)側(cè)端部。各噴射器具有入口、出口以及入口和出口之間的通道。所述通道具有第一部分，可引導(dǎo)燃料沖擊位于下游的橫向延伸的分叉表面部分，燃料被所述表面部分反射從所述噴射器噴出。多個(gè)點(diǎn)火器位于相關(guān)的輪葉內(nèi)，可將從相關(guān)燃料噴射器噴出的燃料點(diǎn)燃。
在不同的實(shí)施例中，通道可具有第二下游分叉表面部分，其面對(duì)下游分叉表面部分并與之間隔開，形成的角度小于5°。導(dǎo)向件包括具有上游和下游凸緣和基部的通道。各噴射器定位成使從噴射器噴出的燃料射流的中心線直接對(duì)準(zhǔn)通道的基部。下游分叉表面部分是橫向延伸槽的內(nèi)側(cè)表面。所述槽具有位于分叉表面部分側(cè)端部的一對(duì)側(cè)表面部分，以55°-95°角分開。
本發(fā)明的另一方面涉及一種燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)器噴管。噴管包括連接到增強(qiáng)器燃料管道的近端入口。噴管具有可噴出燃料射流的遠(yuǎn)端出口。通道位于所述入口和出口之間從上游延伸到下游，所述通道被出口端表面部分限定，其包括下游分叉的側(cè)面部分。在不同的實(shí)施例中，側(cè)面部分以55°-95°角在下游分開。側(cè)面部分可以60°-80°角在下游分開。
本發(fā)明的另一方面涉及燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)器噴管，其中通道被形成側(cè)面細(xì)長(zhǎng)槽的出口端表面部分限定。出口端表面部分可包括互相以55°-95°角分開的側(cè)表面部分，和橫向表面部分，其在側(cè)表面部分之間延伸，互相以0°-5°角分開。
本發(fā)明的另一方面涉及一種重新制作具有輪葉和中心體的燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)器的方法。先取下第一燃料噴管并用第二燃料噴管代替所述第一燃料噴管。第二燃料噴管設(shè)置成可使燃料射流的中心線比第一燃料噴管的射流更趨于徑向，使得所述第二燃料噴管的射流至少在一個(gè)方向上比所述第一燃料噴管的射流更分散。在不同的實(shí)施例中，第二燃料噴管可設(shè)置成使所述第二燃料噴管的射流不對(duì)稱。而第一燃料噴管的射流相對(duì)中心線是對(duì)稱的。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)在附圖和下面的介紹中公開。通過所作說明和附圖以及權(quán)利要求，可對(duì)本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)有清楚了解。


圖1是飛機(jī)動(dòng)力裝置的示意性縱向截面圖；圖2是圖1所示動(dòng)力裝置所用第一增強(qiáng)器的部分半示意性縱向剖視圖；圖3是圖2所示增強(qiáng)器的噴管的上游端視圖；圖4是沿圖3噴管的剖面4-4的縱向剖視圖；圖5是圖4噴管的遠(yuǎn)端放大圖；圖6是沿圖5噴管的剖面6-6的橫截面圖；圖7是圖5噴管的遠(yuǎn)端部分的側(cè)視圖；圖8是圖2的增強(qiáng)器的輪葉的后視圖；在各附圖中，相同的標(biāo)記和符號(hào)表示類似的元件。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了動(dòng)力裝置20，其具有縱向中心線500。以501為后方向，從前到后或從上游到下游，動(dòng)力裝置包括渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)22，其具有下游的渦輪排氣殼體(TEC)24。管道延伸部分26從TEC24延伸與增強(qiáng)器32的殼體30連接。推力定向噴管組件34從殼體30向下游延伸。增強(qiáng)器32包括中心體38，其通過設(shè)有翼緣火焰穩(wěn)定器42的輪葉40固定到氣體流道內(nèi)的中心。
中心體通常相對(duì)軸線500是對(duì)稱的，其具有前端50，連續(xù)彎曲的前凸體或尖頂部52從前端向后延伸，到達(dá)縱向或幾乎縱向的過渡區(qū)54，該過渡區(qū)與火焰穩(wěn)定器42臨近。在過渡區(qū)后面，中心體表面形成導(dǎo)向槽56。圓錐狀組合體表面58從導(dǎo)向槽向后延伸到中心體的啟頂端。
圖2顯示了示例性的導(dǎo)向槽的其他細(xì)節(jié)。環(huán)形槽通過從與表面54結(jié)合處向后和徑向向內(nèi)延伸的截頭圓錐面60形成。表面60形成環(huán)形槽的前(上游)壁，連接處形成前凸緣?？v向表面62從與表面60內(nèi)側(cè)端的連接處向后延伸，形成槽的基部。截頭圓錐后壁表面64從與表面62的連接處向后和徑向向外延伸并形成槽的后壁?？v向表面66從與形成槽后緣的表面64的連接處向后延伸。表面66提供了到圓錐組合體表面58的過渡區(qū)。燃料射流70通過適當(dāng)管路中的噴管72噴射到導(dǎo)向槽。示例性的通道顯示為固定到輪葉主體82內(nèi)的噴咀架80，其中輪葉主體82位于火焰穩(wěn)定器42的前端。噴咀架80設(shè)有多個(gè)側(cè)面噴管(未顯示)，可從主體82的兩側(cè)噴出燃料射流。噴管72位于噴咀架的端部。操作時(shí)，導(dǎo)向槽用于從主流602引出一般為環(huán)流的導(dǎo)向流600。燃料射流70引入導(dǎo)向流600，通過相關(guān)點(diǎn)火器84產(chǎn)生的電火花點(diǎn)燃燃燒。燃料也通過噴咀架的上述側(cè)向噴嘴輸送到主流602。流體600中點(diǎn)燃的和燃燒的燃料/空氣混合物繞導(dǎo)向槽56傳播，穩(wěn)定和傳播的火焰很容易向外到達(dá)火焰穩(wěn)定器主體82。中心體還可以設(shè)置多個(gè)通道(未顯示)來噴射空氣流。可設(shè)置環(huán)狀的這類通道。這些通道可從一個(gè)或多個(gè)供應(yīng)管道(未顯示)得到供應(yīng)，供應(yīng)管道通過或沿輪葉延伸到導(dǎo)向槽前端的中心體。
圖3到7顯示了噴管72的具體細(xì)節(jié)。噴管從近端(上游端)100(見圖3)延伸到遠(yuǎn)端(下游端)102(見圖3)。噴管在上游端有入口104，在遠(yuǎn)端設(shè)有出口106(見圖7)。通道110在入口和出口之間延伸，并設(shè)有從上游端延伸的縱向臺(tái)階部分并包括多個(gè)直徑逐漸變小的孔112、114、116和118。最后/最小直徑孔118的遠(yuǎn)端(下游端)與槽120的近端(上游端)結(jié)合，其下游端形成出口106。槽120通常具有一對(duì)通常為平面的橫向延伸的遠(yuǎn)壁和近壁122、124，其通過側(cè)壁126、128(見圖6)在側(cè)面連接到一起。壁122和124之間的角度為θ1，側(cè)壁126、128之間的角度為θ2。在示例性實(shí)施例中，θ1比較小(如大約在0到5度之間)，而θ2基本上比較大(大約在55°到95°，窄些為60°到80°，名義上的值為75°±2°)。槽120在噴管(見圖6)的遠(yuǎn)端的圓周表面130上設(shè)有半徑為R的開口。在示例性實(shí)施例中，表面130的曲率中心大致與遠(yuǎn)端孔118到槽120的開口的中心132重合。圖3還顯示噴管設(shè)有燃料板140，用于側(cè)向噴射燃料。在基本的制造方法中，噴管的整體形狀可通過鑄造來實(shí)現(xiàn)，然后鉆孔。槽可通過端面銑來加工。
操作中，向下游移動(dòng)的燃料從遠(yuǎn)端孔118噴出，沖擊表面122，并向外散開，同時(shí)受到壁126和128的限制。這種反射造成相對(duì)平面的展開噴射。表面124也可幫助展開，但作用沒有表面122重要。當(dāng)與具有上游圓柱形壁的圓形出口噴出的類似射流比較，射流70散布更大，至少在槽的切線方向是這樣。表面122反射的膜效應(yīng)有助于進(jìn)一步減少微滴尺寸。參考圖2，顯示出射流具有中心線150，并具有大致的內(nèi)側(cè)和外側(cè)面152、153。中心線150相對(duì)縱向后方向602形成投影角θ3，中心線150相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的投影稍微偏斜，其相對(duì)徑向的投影角為θ4。圖8還顯示以角度θ5散開的射流的側(cè)邊154和155，θ5稍大于θ2。在示例性實(shí)施例中，θ3大約為40°(更大的范圍為30°到50°度)，θ4為25°(更大的范圍為20°到30°度)。參考圖2，與角度θ5相對(duì)更大角度θ2的反射相比，內(nèi)側(cè)和外側(cè)端面152、153之間的角度θ6相對(duì)其相關(guān)表面角θ1的反射更加分散。示例性的θ6大約在20°到40°。
選擇槽結(jié)構(gòu)時(shí)最好考慮到噴管的位置和方向及導(dǎo)向槽的尺寸，以提供可靠的增強(qiáng)器點(diǎn)火。希望在導(dǎo)向流600內(nèi)具有適當(dāng)?shù)撵F狀燃料。這種燃料的可靠點(diǎn)火涉及在點(diǎn)火器84的操作端部(內(nèi)側(cè)端)160附近有足夠數(shù)量和細(xì)度的微滴。該操作端從輪葉的縱向內(nèi)側(cè)后表面162突出，并沿噴管通過該表面的一個(gè)或多個(gè)孔(即共用孔164)，其中輪葉與噴管出口向后間隔開。火焰穩(wěn)定器的冷卻空氣也可徑向向內(nèi)通過這些孔。考慮到流過輪葉的空氣的局部切向速度分量，選擇圖8中的角度θ4以使燃料噴射到點(diǎn)火器圓周向的任一側(cè)。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，射流中心線150對(duì)準(zhǔn)表面62的中間部分(即，其中間的大約50％)。這與現(xiàn)有技術(shù)有明顯差別，現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)狀圓柱形出口定位成非常小的角度，以便對(duì)準(zhǔn)這個(gè)表面。這種重新定向可幫助流體600產(chǎn)生更大的燃料循環(huán)流動(dòng)。這樣是有利的，因?yàn)楦稚⒌膰娚淇墒惯m當(dāng)數(shù)量的燃料位于點(diǎn)火器操作端160的附近，使中心線150所在位置面對(duì)該端部的更遠(yuǎn)處。
上面介紹了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。然而應(yīng)當(dāng)知道在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改進(jìn)。例如，盡管圖示出口表面一部分是直線的，其他結(jié)構(gòu)比如曲線的喇叭狀結(jié)構(gòu)也可以使用。在這樣的曲線結(jié)構(gòu)中，表面的各部分的局部角度或平均角度可采用相同的角度。雖然圖示的槽相對(duì)中心線不是對(duì)稱的，對(duì)稱的出口(例如可產(chǎn)生較高圓錐角(如80°到120°，或窄些的90°到110°)的錐形射流的出口)也可以采用，以提供另外的分散度。本發(fā)明的導(dǎo)向件可應(yīng)用于其他現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的更新和重新設(shè)計(jì)。在這種情況下，導(dǎo)向件的各種性能將受到現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的影響。盡管說明是相對(duì)示例性的遠(yuǎn)程增強(qiáng)器進(jìn)行的，其原理可應(yīng)用于非遠(yuǎn)程的增強(qiáng)器。因此，其他實(shí)施例也屬于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，包括設(shè)置在上游到下游的氣體流道中的中心體，具有下游的圓錐狀組合體，和靠近所述圓錐狀組合體的上游端的導(dǎo)向件；和多個(gè)輪葉，位于所述中心體的氣體流道外側(cè)，多個(gè)燃料噴射器，位于延伸通過相關(guān)輪葉的噴咀架的內(nèi)側(cè)端部，各所述噴射器具有入口；出口；和所述入口和出口之間的通道，所述通道具有第一部分，可引導(dǎo)燃料到位于下游的橫向延伸的分叉表面部分，燃料可被所述表面部分反射從所述噴射器噴出；和多個(gè)點(diǎn)火器，位于相關(guān)的輪葉內(nèi)，可將從相關(guān)燃料噴射器噴出的燃料點(diǎn)燃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述通道具有第二下游分叉表面部分，其面對(duì)所述下游分叉表面部分并與之間隔開，形成的角度小于5°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)向件形成具有上游和下游凸緣和基部的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述噴射器的定位成可使從所述噴射器噴出的燃料射流的中心線直接對(duì)著所述通道的基部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述下游分叉表面部分是橫向延伸槽的內(nèi)側(cè)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述槽在所述分叉表面部分的側(cè)端部設(shè)有一對(duì)側(cè)表面部分，以55°-95°角分開。
7.一種燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)器噴管，包括近端入口，連接到增強(qiáng)器燃料管道；遠(yuǎn)端出口，可噴出燃料射流；和位于所述入口和出口之間從上游延伸到下游的通道，所述通道被出口端表面部分限定，其包括下游分叉的側(cè)面部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴管，其特征在于，所述側(cè)面部分以55°-95°角在下游分叉。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的噴管，其特征在于，所述側(cè)面部分以60°-80°角在下游分叉。
10.一種燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)器噴管，包括近端入口，連接到增強(qiáng)器燃料管道；遠(yuǎn)端出口，可噴出燃料射流；和位于所述入口和出口之間從上游延伸到下游的通道，所述通道被形成側(cè)面細(xì)長(zhǎng)槽的出口端表面部分限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的噴管，其特征在于，所述出口端表面部分包括互相以55°-95°角分開的側(cè)表面部分；和橫向表面部分，在側(cè)表面部分之間延伸，互相以0°-5°角分開。
12.一種重新制作包括輪葉和中心體的燃?xì)廨啺l(fā)動(dòng)機(jī)的增強(qiáng)器的方法，所述方法包括下列步驟取下第一燃料噴管；和用第二燃料噴管代替所述第一燃料噴管，所述第二燃料噴管設(shè)置成使燃料射流的中心線比第一燃料噴管的射流更趨于徑向，使得所述第二燃料噴管的射流在至少一個(gè)方向上比所述第一燃料噴管的射流更分散。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二燃料噴管可設(shè)置成使所述第二燃料噴管的射流不對(duì)稱。
全文摘要
一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)增強(qiáng)器噴管具有連接到增強(qiáng)器燃料管道的入口，和可噴射出燃料射流的出口。入口和出口之間的通道至少部分被分叉的出口端表面部分限定。這種噴管可用來代替無分叉噴管，可以朝徑向重新定位燃料射流中心線。
文檔編號(hào)F23R3/28GK1573067SQ20041004357
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者T·S·斯奈德, C·R·布爾達(dá), J·R·比伊 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司