渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，且特別是燃?xì)饣蛉紵郎u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，是從經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)到多個(gè)旋轉(zhuǎn)渦輪葉片上的燃燒氣體流提取能量的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于陸地和海上移動(dòng)和發(fā)電，但最常用于航空應(yīng)用，諸如用于飛行器，包括直升機(jī)。在飛行器中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)用于飛行器的推進(jìn)。在陸地應(yīng)用中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于發(fā)電。

用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成在高溫下操作，以最大化發(fā)動(dòng)機(jī)效率，所以某些發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件(諸如高壓渦輪和低壓渦輪)的冷卻可能是有益的。通常，冷卻通過(guò)將較冷的空氣從高壓和/或低壓壓縮機(jī)導(dǎo)送至需要冷卻的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。高壓渦輪中的溫度為大約1000℃到2000℃，且來(lái)自壓縮機(jī)的冷卻空氣為大約500℃到700℃。盡管壓縮機(jī)空氣為高溫，但其相對(duì)于渦輪空氣較冷，且可用于冷卻渦輪。

當(dāng)代渦輪葉片大體上包括用于將冷卻空氣發(fā)送穿過(guò)葉片來(lái)冷卻葉片的不同部分的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部冷卻回路，且可包括用于冷卻葉片的不同部分(諸如葉片的前緣、后緣和末梢)的專(zhuān)用冷卻回路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一方面，本發(fā)明涉及一種具有界定內(nèi)部的外表面的翼型件。翼型件限定壓力側(cè)和吸力側(cè)，它們?cè)谇熬壟c后緣之間沿軸向延伸，且在根部與末梢之間沿徑向延伸。翼型件還包括跨越內(nèi)部且在外表面的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間延伸以限定第一延伸方向的結(jié)構(gòu)肋條、在第二延伸方向上位于外表面附近且沿外表面延伸的壁，其中壁至少部分地限定鄰近外表面的近壁冷卻通路，以及在鄰近第一和第二延伸方向的接合處的位置處設(shè)在結(jié)構(gòu)肋條與壁之間的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于具有渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片。葉片包括燕尾部，其具有至少一個(gè)冷卻空氣入口通路，且構(gòu)造成安裝到渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)上。葉片還包括從翼型件沿徑向延伸且具有界定內(nèi)部的外表面的翼型件。翼型件還限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中根部鄰近燕尾部。葉片還包括流體地聯(lián)接到冷卻空氣入口通路上且位于內(nèi)部?jī)?nèi)的至少一個(gè)冷卻回路，且具有沿外表面形成第一組近壁冷卻通路的第一內(nèi)壁，以將冷卻回路與內(nèi)部的其余部分分開(kāi)，以及設(shè)在第一內(nèi)壁與分隔壁之間的腔，使得近壁冷卻通路不由第一結(jié)構(gòu)肋條形成。

在另一方面，本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，其具有界定內(nèi)部且限定壓力側(cè)和與壓力側(cè)相對(duì)的吸力側(cè)的周緣壁、在壓力側(cè)與吸力側(cè)之間跨越內(nèi)部的結(jié)構(gòu)肋條，以及位于內(nèi)部?jī)?nèi)且通過(guò)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)肋條分開(kāi)的內(nèi)壁。

本發(fā)明的第一技術(shù)方案提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，所述翼型件包括：外表面，其界定內(nèi)部且限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)；結(jié)構(gòu)肋條，其跨越所述內(nèi)部且在所述外表面的所述壓力側(cè)與所述吸力側(cè)之間延伸來(lái)限定第一延伸方向；壁，其沿第二延伸方向位于所述外表面附近且沿所述外表面延伸，其中所述壁至少部分地限定鄰近所述外表面的近壁冷卻通路；以及熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)，其在鄰近第一和第二延伸方向的接合處的位置處設(shè)在所述結(jié)構(gòu)肋條與所述壁之間。

本發(fā)明的第二技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)包括在所述接合處的結(jié)構(gòu)肋條與所述壁之間的間隙。

本發(fā)明的第三技術(shù)方案是在第二技術(shù)方案中，所述間隙小于或等于所述結(jié)構(gòu)肋條或壁中的至少一者的截面厚度。

本發(fā)明的第四技術(shù)方案是在第三技術(shù)方案中，所述間隙小于或等于所述結(jié)構(gòu)肋條和所述壁的截面厚度中較小一者的截面厚度。

本發(fā)明的第五技術(shù)方案是在第三技術(shù)方案中，所述間隙鄰近所述吸力側(cè)。

本發(fā)明的第六技術(shù)方案是在第五技術(shù)方案中，所述間隙鄰近所述前緣。

本發(fā)明的第七技術(shù)方案是在第六技術(shù)方案中，所述翼型件為用于渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)的第一級(jí)的葉片。

本發(fā)明的第八技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)鄰近所述吸力側(cè)。

本發(fā)明的第九技術(shù)方案是在第八技術(shù)方案中，所述熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)鄰近所述前緣。

本發(fā)明的第十技術(shù)方案是在第一技術(shù)方案中，所述翼型件為用于渦輪或壓縮機(jī)的葉片或?qū)~中的至少一者的翼型件。

本發(fā)明的第十一技術(shù)方案提供了一種用于具有渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，所述葉片包括：燕尾部，其具有至少一個(gè)冷卻空氣入口通路且構(gòu)造成安裝到所述渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)上；翼型件，其從所述燕尾部沿徑向延伸且具有外表面，所述外表面界定內(nèi)部且限定在前緣與后緣之間沿軸向延伸且在根部與末梢之間沿徑向延伸的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中所述根部鄰近所述燕尾部；至少一個(gè)冷卻回路，其流體地聯(lián)接到所述冷卻空氣入口通路上且位于所述內(nèi)部?jī)?nèi)，且具有形成沿所述外表面的第一組近壁冷卻通路的第一內(nèi)壁，以及在所述外表面的所述壓力側(cè)與所述吸力側(cè)之間延伸來(lái)將所述冷卻回路與所述內(nèi)部的其余部分分開(kāi)的第一結(jié)構(gòu)肋條；以及腔，其設(shè)在所述第一內(nèi)壁與所述第一結(jié)構(gòu)肋條之間，使得所述僅壁冷卻通路不由所述第一結(jié)構(gòu)肋條形成。

本發(fā)明的第十二技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述腔處的所述第一內(nèi)壁的厚度小于或等于所述腔處的所述第一結(jié)構(gòu)肋條的厚度。

本發(fā)明的第十三技術(shù)方案是在第十二技術(shù)方案中，所述腔處的所述第一內(nèi)壁的厚度小于或等于所述腔處的所述外表面的厚度。

本發(fā)明的第十四技術(shù)方案是在第十三技術(shù)方案中，所述第一內(nèi)壁、第一結(jié)構(gòu)肋條和外表面的厚度在所述腔處具有相等厚度。

本發(fā)明的第十五技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述腔鄰近所述吸力側(cè)。

本發(fā)明的第十六技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述腔鄰近所述前緣。

本發(fā)明的第十七技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，包括限定第二組近壁冷卻通路的第二內(nèi)壁，其中所述第一組近壁冷卻通路在所述壓力側(cè)和所述吸力側(cè)中的一者上，且所述第二組近壁冷卻通路在所述壓力側(cè)和所述吸力側(cè)中的另一者上，且第二腔位于所述第二內(nèi)壁與所述第一結(jié)構(gòu)肋條之間。

本發(fā)明的第十八技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，包括第二結(jié)構(gòu)肋條，其不同于所述第一結(jié)構(gòu)肋條在所述第一組近壁冷卻通路的相對(duì)側(cè)上在所述壓力側(cè)與所述吸力側(cè)之間延伸，且第二腔位于所述第一組近壁冷卻通路與所述第二結(jié)構(gòu)肋條之間。

本發(fā)明的第十九技術(shù)方案是在第十一技術(shù)方案中，所述葉片為用于所述渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)的第一級(jí)的葉片。

本發(fā)明的第二十技術(shù)方案提供了一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型件，具有界定內(nèi)部且限定壓力側(cè)和與所述壓力側(cè)相對(duì)的吸力側(cè)的周緣壁、在所述壓力側(cè)與所述吸力側(cè)之間跨越所述內(nèi)部的結(jié)構(gòu)肋條，以及位于所述內(nèi)部?jī)?nèi)且通過(guò)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)與所述結(jié)構(gòu)肋條分開(kāi)的內(nèi)壁。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1為用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性截面圖。

圖2為包括附接到根部上的翼型件的圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片的透視圖。

圖3為圖2的翼型件的截面視圖。

圖4為示出具有多個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)的一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部通路的圖3的截面翼型件的示圖。

圖5為沒(méi)有熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)的圖4的翼型件的截面圖。

零件列表

10 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

12 縱軸線(中心線)

14 前部

16 后部

18 風(fēng)扇區(qū)段

20 風(fēng)扇

22 壓縮機(jī)區(qū)段

24 低壓(LP)壓縮機(jī)

26 高壓(HP)壓縮機(jī)

28 燃燒區(qū)段

30 燃燒器

32 渦輪區(qū)段

34 HP渦輪

36 LP渦輪

38 排氣區(qū)段

40 風(fēng)扇殼

42 風(fēng)扇葉片

44 核心

46 核心殼

48 HP軸/HP轉(zhuǎn)軸

50 LP軸/LP轉(zhuǎn)軸

52 壓縮機(jī)級(jí)

54 壓縮機(jī)級(jí)

56 壓縮機(jī)葉片

58 壓縮機(jī)葉片

60 壓縮機(jī)導(dǎo)葉(噴嘴)

62 壓縮機(jī)導(dǎo)葉(噴嘴)

64 渦輪級(jí)

66 渦輪級(jí)

68 渦輪葉片

70 渦輪葉片

72 渦輪導(dǎo)葉

74 渦輪導(dǎo)葉

76 燕尾部

78 翼型件

80 末梢

82 根部

84 平臺(tái)

88 第一入口通路

90 第二入口通路

92 第三入口通路

92a 前側(cè)入口

92b 后側(cè)入口

94 通路出口

96 內(nèi)部

98 壓力側(cè)壁

100 吸力側(cè)壁

102 前緣

104 后緣

120 第一內(nèi)部通路

122 第一結(jié)構(gòu)肋條

124 第一肋條軸線

126 第一壁

130 第一壁軸線

132 近壁冷卻通路

136 第一接合處

140 腔

142 第二壁

143 第二接合處

144 第二壁軸線

145 內(nèi)腔

146 第二結(jié)構(gòu)肋條

147 沖擊開(kāi)口

148 第二肋條軸線

150 前緣冷卻通路

152 第三接合處

154 第四接合處

156 第三腔

158 第四腔

160 第二內(nèi)部通路

162 第三壁

164 第四壁

166 第三壁軸線

168 第四壁軸線

170 第五接合處

172 第六接合處

174 第五腔

176 第六腔

180 內(nèi)部通路

220 第一內(nèi)部通路

222 第一結(jié)構(gòu)肋條

224 第一肋條軸線

226 第一壁

230 第一壁軸線

232 近壁冷卻通路

236 第一接合處

240 加厚壁

242 第二壁

243 第二接合處

244 第二壁軸線

245 加厚壁

246 第二結(jié)構(gòu)肋條

247 沖擊開(kāi)口

248 第二肋條軸線

250 前緣冷卻通路

252 第三接合處

254 第四接合處

256 加厚壁

258 加厚壁

260 第二內(nèi)部通路

262 第三壁

264 第四壁

266 第三壁軸線

268 第四壁軸線

270 第五接合處

272 第六接合處

274 加厚壁

276 加厚壁

280 內(nèi)部通路。

具體實(shí)施方式

描述的實(shí)施例針對(duì)渦輪葉片，且具體針對(duì)冷卻渦輪葉片。出于圖示的目的，將參照用于飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片描述本發(fā)明。然而，將理解的是，本發(fā)明并未如此受限，且可在諸如其它移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用的非飛行器應(yīng)用中具有普通應(yīng)用。

圖1為用于飛行器的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)10的示意性截面圖。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有從前14向后16延伸的大體上縱向延伸的軸線或中心線12。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括成下游串流關(guān)系：包括風(fēng)扇20的風(fēng)扇區(qū)段18、包括增壓器或低壓(LP)壓縮機(jī)24和高壓(HP)壓縮機(jī)26的壓縮機(jī)區(qū)段22、包括燃燒器30的燃燒區(qū)段28、包括HP渦輪34和LP渦輪36的渦輪區(qū)段32，以及排氣區(qū)段38。

風(fēng)扇區(qū)段18包括包繞風(fēng)扇20的風(fēng)扇殼40。風(fēng)扇20包括圍繞中心線12沿徑向設(shè)置的風(fēng)扇葉片42形式的多個(gè)翼型件。HP壓縮機(jī)26、燃燒器30和HP渦輪34形成發(fā)動(dòng)機(jī)10的核心44，其生成燃燒氣體。核心44由核心殼46包繞，核心殼46可與風(fēng)扇殼40聯(lián)接。

圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的中心線12同軸地設(shè)置的HP軸或轉(zhuǎn)軸48將HP渦輪34傳動(dòng)地連接到HP壓縮機(jī)26上。圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)10的中心線12同軸地設(shè)置在更大直徑環(huán)形HP轉(zhuǎn)軸48內(nèi)的LP軸或轉(zhuǎn)軸50將LP渦輪36傳動(dòng)地連接到LP壓縮機(jī)24和風(fēng)扇20上。

LP壓縮機(jī)24和HP壓縮機(jī)26分別包括多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)52,54，其中一組壓縮機(jī)葉片56,58形式的旋轉(zhuǎn)翼型件關(guān)于對(duì)應(yīng)的一組的壓縮機(jī)導(dǎo)葉60,62(也稱(chēng)為噴嘴)形式的靜止翼型件旋轉(zhuǎn)，以壓縮或加壓經(jīng)過(guò)級(jí)的流體流。在單個(gè)壓縮機(jī)級(jí)52,54中，多個(gè)壓縮機(jī)葉片56,58可成環(huán)提供，且可關(guān)于中心線12從葉片平臺(tái)到葉片末梢沿徑向向外延伸，同時(shí)對(duì)應(yīng)的靜止壓縮機(jī)導(dǎo)葉60,62定位在旋轉(zhuǎn)葉片56,58下游且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片56,58。將注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和壓縮機(jī)級(jí)的數(shù)目?jī)H為了示范性目的選擇，且其它數(shù)目是可能的。

HP渦輪34和LP渦輪36分別包括多個(gè)渦輪級(jí)64,66，其中一組渦輪葉片68,70形式的旋轉(zhuǎn)翼型件關(guān)于對(duì)應(yīng)一組渦輪導(dǎo)葉72,74(也稱(chēng)為噴嘴)形式的靜止翼型件旋轉(zhuǎn)，以從經(jīng)過(guò)級(jí)的流體流提取能量。在單個(gè)渦輪級(jí)64,66中，多個(gè)渦輪葉片68,70可成環(huán)提供，且可關(guān)于中心線12從葉片平臺(tái)到葉片末梢沿徑向向外延伸，同時(shí)對(duì)應(yīng)的靜止渦輪導(dǎo)葉72,74定位在旋轉(zhuǎn)葉片68,70上游且鄰近于旋轉(zhuǎn)葉片68,70。將注意的是，圖1中所示的葉片、導(dǎo)葉和渦輪級(jí)的數(shù)目?jī)H為了示范性目的選擇，且其它數(shù)目是可能的。

在操作中，旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇20將環(huán)境空氣供應(yīng)至LP壓縮機(jī)24，LP壓縮機(jī)24然后將加壓的環(huán)境空氣供應(yīng)至HP壓縮機(jī)26，HP壓縮機(jī)26進(jìn)一步加壓環(huán)境空氣。來(lái)自HP壓縮機(jī)26的加壓的空氣在燃燒器30中與燃料混合且點(diǎn)燃，由此生成燃燒氣體。一些功由HP渦輪34從這些氣體提取，HP渦輪34驅(qū)動(dòng)HP壓縮機(jī)26。燃燒氣體排放到LP渦輪36中，其提取附加功來(lái)驅(qū)動(dòng)LP壓縮機(jī)24，且排出氣體最終經(jīng)由排氣區(qū)段38從發(fā)動(dòng)機(jī)10排放。LP渦輪36的驅(qū)動(dòng)會(huì)驅(qū)動(dòng)LP轉(zhuǎn)軸50旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇20和LP壓縮機(jī)24。

由風(fēng)扇20供應(yīng)的環(huán)境空氣中的一些可繞過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)核心44，且用于發(fā)動(dòng)機(jī)10的部分(尤其是熱部分)的冷卻，且/或用于對(duì)飛行器的其它方面冷卻或供能。在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的背景下，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部分一般在燃燒器30下游，尤其是渦輪區(qū)段32，其中HP渦輪34為最熱部分，因?yàn)槠渲苯釉谌紵齾^(qū)段28的下游。其它冷卻流體源可為但不限于從LP壓縮機(jī)24或HP壓縮機(jī)26排放的流體。

圖2為圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪葉片68中的一個(gè)的形式的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的透視圖。渦輪葉片68包括燕尾部76和翼型件78。翼型件78包括末梢80和根部82。根部82還包括在根部82處與翼型件78整體結(jié)合的平臺(tái)84，這有助于沿徑向容納渦輪空氣流。燕尾部76可構(gòu)造成安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)10上的渦輪轉(zhuǎn)子盤(pán)上。燕尾部76包括至少一個(gè)入口通路，示例性地示為第一入口通路88、第二入口通路90和第三入口通路92，各自延伸穿過(guò)燕尾部76，以提供在多個(gè)通路出口94處與翼型件78的內(nèi)部流體連通。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，燕尾部76以截面示出，使得入口通路88,90,92收納在燕尾部76的本體內(nèi)。

轉(zhuǎn)到圖3，以截面視圖顯示的翼型件78具有由限定壓力側(cè)的凹形壓力側(cè)壁98和限定吸力側(cè)的凸形吸力側(cè)壁100限定的內(nèi)部96，凹形壓力側(cè)壁98和凸形吸力側(cè)壁100連結(jié)在一起來(lái)限定具有前緣102和后緣104的翼型件形狀。翼型件78沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，使得壓力側(cè)壁98跟隨吸力側(cè)壁100。因此，如圖3中所示，翼型件78將朝頁(yè)面頂部向上旋轉(zhuǎn)。

翼型件78包括多個(gè)內(nèi)部通路，其可布置成形成專(zhuān)用于冷卻葉片的特定部分的冷卻回路。冷卻通路包括在翼型件78的末梢80與根部82之間延伸的一個(gè)或更多個(gè)冷卻通路。圖4中示出的通路和對(duì)應(yīng)的冷卻回路最佳地列舉了限定在一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)部通路或冷卻回路內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。內(nèi)部通路的布局、放置、形狀和尺寸是示例性的，且不應(yīng)當(dāng)看作是限制本發(fā)明。

第一內(nèi)部通路120可在限定在翼型件78的內(nèi)部96內(nèi)的根部82與末梢80之間沿徑向延伸。第一內(nèi)部通路120包括中空通道，其可接收來(lái)自至少一個(gè)入口通路88,90,92的流動(dòng)冷卻流體。第一內(nèi)部通路120可由跨越內(nèi)部96且在翼型件78的壓力側(cè)壁98與吸力側(cè)壁100之間延伸的第一結(jié)構(gòu)肋條122至少部分地限定。第一結(jié)構(gòu)肋條122還可限定示為以截面示出的第一結(jié)構(gòu)肋條122的縱向方向限定的肋條軸線124的第一延伸方向。

第一內(nèi)部通路120可由一個(gè)或更多個(gè)內(nèi)壁進(jìn)一步限定。設(shè)置在第一內(nèi)部通路120與吸力側(cè)壁100之間的第一壁126可將第二延伸方向限定為由以截面示出的第一壁126的縱向曲線限定的第一壁軸線130。第一壁126還可至少部分地限定一個(gè)或更多個(gè)近壁冷卻通路132，其設(shè)置在第一內(nèi)部通路120與翼型件78的外部之間，示為鄰近于吸力側(cè)壁100。作為備選，第一壁126和近壁冷卻通路132可鄰近于壓力側(cè)壁98。近壁冷卻通路132可與第一內(nèi)部通路120流體連通，使得其組合可限定翼型件78的內(nèi)部96內(nèi)的冷卻回路。

肋條軸線124可在第一接合處136與第一壁軸線130相交。熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)在鄰近于接合處136和吸力側(cè)壁100的位置處設(shè)在結(jié)構(gòu)肋條122與第一壁126之間。熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)還可限定為設(shè)在結(jié)構(gòu)肋條122與第一壁126之間的第一腔140。如圖所示，腔140限定弓形的基本半圓形形狀，其至少部分地限定第一內(nèi)部通路120，且設(shè)置在結(jié)構(gòu)肋條122與第一壁126之間。

與第一壁126相對(duì)，部分地限定第一內(nèi)部通路120的第二壁142還限定鄰近于壓力側(cè)壁98的一個(gè)或更多個(gè)近壁冷卻通路132。彎曲的第二壁軸線144由第二壁142的截面的弓形形狀沿縱向限定。類(lèi)似于第一接合處136，第二壁軸線144可在第二接合處143與第一肋條軸線124相交。示為第二腔145的應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)設(shè)在結(jié)構(gòu)肋條122與第二壁142之間。

除第一結(jié)構(gòu)肋條122之外，翼型件78的內(nèi)部96可包括附加的結(jié)構(gòu)肋條。第二結(jié)構(gòu)肋條146設(shè)置在前緣102附近，且鄰近于前緣冷卻通路148。第二結(jié)構(gòu)肋條146跨越壓力側(cè)壁98與吸力側(cè)壁100之間的內(nèi)部96，以進(jìn)一步限定與第一結(jié)構(gòu)肋條122相對(duì)的第一內(nèi)部通路120。第二結(jié)構(gòu)肋條146還限定第二肋條軸線148，其沿縱向穿過(guò)第二結(jié)構(gòu)肋條146的截面限定。第二結(jié)構(gòu)肋條146可包括一個(gè)或更多個(gè)沖擊開(kāi)口147，其沿第二結(jié)構(gòu)肋條146關(guān)于圖1的縱向發(fā)動(dòng)機(jī)軸線12徑向地設(shè)置。沖擊開(kāi)口147將第一內(nèi)部通路120流體地聯(lián)接到前緣通路148上。

第二結(jié)構(gòu)肋條146可鄰近于第一壁126和第二壁142，使得兩個(gè)附加接合處152,154可分別限定在第二肋條軸線148與第一壁軸線130和第二壁軸線144之間的交點(diǎn)處。類(lèi)似于第一接合處136，第三接合處152和第四接合處154分別鄰近于示為腔156,158的兩個(gè)附加熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。腔156,158分別設(shè)置在第二肋條146與第一壁126和第二壁142之間。

第二內(nèi)部通路160限定在翼型件78的內(nèi)部96內(nèi)，由第一結(jié)構(gòu)肋條122部分地限定且鄰近于第一結(jié)構(gòu)肋條122，且定位成關(guān)于第一結(jié)構(gòu)肋條122與第一內(nèi)部通路120相對(duì)。第二內(nèi)部通路160可包括在根部82與末梢80之間沿徑向延伸的中空通道，其可接收來(lái)自至少一個(gè)入口通路88,90,92的冷卻流體流。第二內(nèi)部通路160由分別位于鄰近于吸力側(cè)壁100和壓力側(cè)壁98的第三壁162和第四壁164限定。第三壁162和第四壁164各自分別限定在吸力側(cè)壁100與壓力側(cè)壁98之間的一個(gè)或更多個(gè)近壁冷卻通路132。第三壁162限定第三壁軸線166，且第四壁164限定第四壁軸線168，各條軸線均沿縱向穿過(guò)壁162,164的大體上弓形截面限定。第三壁軸線166可在第五接合處170與第一肋條軸線124相交，且第四壁軸線168可在第六接合處172與第一肋條軸線124相交。示為第五腔174的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)限定在第三壁162與第一結(jié)構(gòu)肋條122之間，鄰近于第五接合處170。類(lèi)似地，示為第六腔174的另一個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)限定在第一結(jié)構(gòu)肋條122與第四壁164之間，鄰近于第六接合處172。

翼型件78可包括附加的內(nèi)部通路180，其可或可不包括熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)、近壁冷卻、或其它的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。這些內(nèi)部通路180可在末梢80與根部82之間延伸，且可與附加的內(nèi)部通路流體連通，諸如第一內(nèi)部通路120或第二內(nèi)部通路160，以及與其它附加通路180流體連通，它們的組合可限定冷卻回路。

熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或更多個(gè)腔140, 156, 158, 174, 176，其盡管示為基本半圓形形狀，但可具有任何適合的形狀。半圓形形狀消除了尖角，尖角比半圓形或圓形轉(zhuǎn)角更快受到熱應(yīng)力沖擊。腔還可為設(shè)置在相鄰的結(jié)構(gòu)肋條或壁中的一個(gè)或更多個(gè)之間或至少部分地由其限定。如圖所示的間隙或腔的形狀是示例性的，且可基本為四邊形、橢圓形、圓形、唯一形狀或其它形狀，使得熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)限定在一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)肋條或壁之間。間隙或腔可包括小于或等于結(jié)構(gòu)肋條或壁中的至少一者的截面厚度的厚度。此外，間隙或腔可包括等于翼型件78的外表面(諸如壓力側(cè)壁98或吸力側(cè)壁100)的厚度的厚度。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)、肋條或內(nèi)壁的數(shù)目、位置和定向是示例性的。翼型件78可取決于肋條和內(nèi)壁的數(shù)目和放置而包括熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。還將認(rèn)識(shí)到的是，盡管圖4示出了各個(gè)相鄰肋條與內(nèi)壁之間的腔，但一些近壁冷卻通路可由一個(gè)或更多個(gè)肋條和內(nèi)壁的組合限定，而沒(méi)有鄰近肋條和內(nèi)壁設(shè)置的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，近壁冷卻通路盡管示為是相當(dāng)大的，但可能是非常小的，使得近壁冷卻通路相比于附圖中所示的截面面積具有小得多的截面面積。

轉(zhuǎn)到圖5，示出沒(méi)有熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)的翼型件78的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖2的翼型件78的示例性截面相比于圖4最佳地示出了鄰近于肋條的內(nèi)壁和內(nèi)壁結(jié)構(gòu)的增大厚度。圖5的翼型件78可基本類(lèi)似于圖4的翼型件78，且相似的結(jié)構(gòu)將以增加一百的相似標(biāo)號(hào)表示。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，圖5的翼型件78為圖4的翼型件78解決的問(wèn)題的實(shí)例。

如可認(rèn)識(shí)到的是，圖4的腔140, 145, 156, 158, 174, 176已經(jīng)由圖5中的相應(yīng)結(jié)構(gòu)肋條222,246之間的壁226, 242, 262, 264的延伸部替換。因此，腔140, 145, 156, 158, 174, 176現(xiàn)在包括圖5中的多個(gè)加厚的壁區(qū)域240, 245, 256, 258, 274, 276。加厚的壁區(qū)域240, 245, 256, 258, 274, 276限定熱可處于翼型件78的內(nèi)部96內(nèi)的更大的容積。當(dāng)熱聚集在加厚壁區(qū)域240, 245, 256, 258, 274, 276時(shí)，翼型件78未由在翼型件78內(nèi)經(jīng)過(guò)的冷卻流體充分冷卻。過(guò)量的熱可在操作期間引起翼型件78的破壞或故障。此外，翼型件78的部分的增大厚度可阻止或防止操作期間翼型件78的自然彎曲，這可進(jìn)一步導(dǎo)致破壞或故障。因此，圖4中所示的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)提供了對(duì)翼型件78內(nèi)的通路或冷卻回路的有效冷卻，以其它方式加厚的壁可發(fā)展成引入設(shè)置鄰近于結(jié)構(gòu)肋條的近壁冷卻通路。

如可認(rèn)識(shí)到的那樣，翼型件78的內(nèi)部96可包括由在壓力側(cè)壁98與吸力側(cè)壁100之間延伸的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)肋條限定的多個(gè)通路。此外，至少一個(gè)內(nèi)壁可限定多個(gè)近壁冷卻通路132，使得至少一個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)(諸如腔140)可設(shè)在結(jié)構(gòu)肋條與壁之間。翼型件78可包括多個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)，其各自可與至少一個(gè)近壁冷卻通路132相關(guān)聯(lián)。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)可鄰近于壓力側(cè)壁98、吸力側(cè)壁100、前緣102或后緣104。相對(duì)于翼型件78的徑向長(zhǎng)度，熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)可沿通路、肋條或與其相關(guān)聯(lián)的壁的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或僅沿翼型件78的長(zhǎng)度部分地延伸，使得熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)置于沿相關(guān)聯(lián)的通路或冷卻回路的徑向長(zhǎng)度的有利的點(diǎn)或長(zhǎng)度處。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，限定近壁冷卻通路的內(nèi)壁還限定雙壁結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)壁與壓力側(cè)壁、吸力側(cè)壁、前緣和后緣中的至少一者。熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)提供從可在肋條與內(nèi)壁、外壁或雙壁結(jié)構(gòu)之間的接合處形成的過(guò)大壁厚度的減小。

還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)可向翼型件78的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供熱減輕，其中內(nèi)壁、肋條、結(jié)構(gòu)或其組合的厚度可保持較大量的熱或防止對(duì)較厚區(qū)域的有效冷卻。此外，熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)可促進(jìn)翼型件78的自然彎曲，尤其是在操作應(yīng)力期間，其中過(guò)大的剛度可引起翼型件78的破裂或故障。

關(guān)于本文公開(kāi)的發(fā)明的系統(tǒng)、方法和其它裝置的各種實(shí)施例提供改善的厚度減小來(lái)作為渦輪葉片的內(nèi)部的熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)。在所述系統(tǒng)的一些實(shí)施例的實(shí)踐中可實(shí)現(xiàn)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，一個(gè)或更多個(gè)近壁冷卻通路或回路可與一個(gè)或更多個(gè)熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)組合來(lái)使用，以結(jié)合近壁冷卻回路而不會(huì)不必要地增大內(nèi)部結(jié)構(gòu)的厚度，且允許翼型件的適當(dāng)彎曲。實(shí)施的近壁冷卻回路和熱應(yīng)力減小結(jié)構(gòu)提供了翼型件的內(nèi)部?jī)?nèi)的最佳冷卻和空氣流管理，以便保持升高溫度、提高的發(fā)動(dòng)機(jī)效率和壽命下的有效發(fā)動(dòng)機(jī)操作。盡管按照渦輪葉片形式的翼型件描述了特定實(shí)施例，但描述同樣適用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的任何翼型件，包括但不限于渦輪導(dǎo)葉、壓縮機(jī)葉片和壓縮機(jī)導(dǎo)葉。

本書(shū)面描述使用了實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的專(zhuān)利范圍由權(quán)利要求限定，且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類(lèi)其它實(shí)施例具有并非不同于權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望此類(lèi)其它實(shí)例在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。