本實用新型專利技術(shù)公開了一種待冷卻壁體結(jié)構(gòu)、渦輪葉片以及航空發(fā)動機，涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)存在待冷卻壁體結(jié)構(gòu)冷卻效率較差的技術(shù)問題。該待冷卻壁體結(jié)構(gòu)包括第一層壁、第二層壁、冷流膜孔、展流槽以及間隔體，其中：第一層壁通過間隔體與第二層壁相連接，展流槽至少部分設(shè)置在間隔體沿厚度方向投影在第一層壁上的投影區(qū)域內(nèi)，展流槽與至少一個冷流膜孔的出流口相連通。該渦輪葉片以及航空發(fā)動機各自均包括本實用新型專利技術(shù)提供的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)。本實用新型專利技術(shù)用于提高待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的冷卻效率和強度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及航空發(fā)動機
，尤其涉及一種待冷卻壁體結(jié)構(gòu)、設(shè)置該待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的渦輪葉片以及航空發(fā)動機。
技術(shù)介紹
渦輪是航空發(fā)動機的重要組成部分之一。為了獲得更好的推進效率，航空發(fā)動機渦輪前溫度不斷提高，這使得渦輪葉片面臨著日趨惡劣的工作環(huán)境，因此迫切需要發(fā)展新型高效的葉片冷卻結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的渦輪葉片多采用內(nèi)部沖擊、肋或擾流柱強化內(nèi)部冷卻和外部氣膜冷卻的復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)形式。近年來，逐漸提出將待冷卻壁體結(jié)構(gòu)設(shè)計為沖擊加氣膜的雙層壁結(jié)構(gòu)，由于該結(jié)構(gòu)的整體冷卻效果遠高于傳統(tǒng)冷卻形式，因而雙層壁結(jié)構(gòu)逐漸被應(yīng)用于實際葉片。本申請人發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問題：如圖1所示，通常的雙層壁結(jié)構(gòu)是在內(nèi)壁(也稱內(nèi)層壁)71布置沖擊孔73，外壁(也稱外層壁)72布置氣膜孔74。氣流從沖擊孔73沖擊到上壁面即外壁72，繼而在兩層壁之間流動很短的距離后即從氣膜孔74流出，這使得冷氣在兩層壁中主要獲得沖擊換熱效果，而對流換熱效果較弱。即使在兩層壁中間布置肋或擾流柱結(jié)構(gòu)來增強擾動，由于冷氣流動距離較短，擾動效果也收益甚微。另外，由于外壁72厚較薄，使得通常雙層壁結(jié)構(gòu)的氣膜孔74均采用基礎(chǔ)圓孔結(jié)構(gòu)。圓孔射流集中，形成的氣膜展向分布不佳，且氣膜孔74出口射流的法向速度較大，形成的氣膜不易較好地貼附壁面。此外，為提高氣膜的冷卻的效果，現(xiàn)有技術(shù)還提供了一種在渦輪葉片外壁上設(shè)置與氣膜孔連通的具有展流功能的凹槽的技術(shù)方案，通
過凹槽提高氣膜孔流出的氣流的橫向覆蓋效果的方式，改善氣膜分布的均一性，但由于渦輪葉片外壁通常厚度較薄，所以凹槽的深度較淺，未能有效地提高氣流橫向的覆蓋效果，且凹槽的設(shè)置會大大地降低渦輪葉片外壁的強度，導(dǎo)致渦輪葉片外壁使用壽命降低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的至少一個目的是提出一種待冷卻壁體結(jié)構(gòu)、設(shè)置該待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的渦輪葉片以及航空發(fā)動機。至少解決了現(xiàn)有技術(shù)存在待冷卻壁體結(jié)構(gòu)冷卻效率較差的技術(shù)問題。本技術(shù)提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果(冷卻效果優(yōu)良、結(jié)構(gòu)強度高、使用壽命長等)詳見下文闡述。為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了以下技術(shù)方案：本技術(shù)提供的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，包括第一層壁、第二層壁、冷流膜孔、展流槽以及所述第一層壁通過間隔體與所述第二層壁相連接，其中：所述展流槽至少設(shè)置在所述第一層壁上，且所述展流槽與至少一個所述冷流膜孔的出流口相連通；所述展流槽至少部分位于所述間隔體沿厚度方向投影在所述第一層壁上的投影區(qū)域內(nèi)。由所述冷流膜孔的出流口流入所述展流槽的冷卻流體能沿所述展流槽作展向流動并在流出所述展流槽后形成貼附于所述第一層壁的外表面的冷卻流體膜層。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽的數(shù)目為兩條以上，且與同一條所述展流槽連通的所述冷流膜孔的數(shù)目為兩個以上。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽的底部沿其深度方向貫穿所述第一層壁并延伸至所述間隔體內(nèi)。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后
技術(shù)方案的優(yōu)化，所述冷流膜孔的至少部分區(qū)段設(shè)置在所述間隔體內(nèi)或設(shè)置在所述間隔體與所述第一層壁相連接的位置。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽的內(nèi)壁包括第一壁面以及第二壁面，其中：所述冷流膜孔的出流口位于所述第一壁面上，所述冷卻流體流出所述第二壁面后形成貼附于所述第一層壁的外表面的冷卻流體膜層。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述第一壁面以及所述第二壁面均為平面，且所述第一壁面與所述第一層壁的外表面或與所述第一層壁的外表面的切面之間存在第一夾角；所述第二壁面與所述第一層壁的外表面或與所述第一層壁的外表面的切面之間存在第二夾角，所述第二夾角小于所述第一夾角；作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述第一夾角為直角，和/或，所述第二夾角為15°～60°。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述冷流膜孔的出流方向與所述第一層壁的外表面或所述第一層壁的外表面的切面之間存在第三夾角，所述第三夾角大于等于所述第二夾角且小于所述第一夾角。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述第三夾角大于所述第二夾角0°～15°。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽的橫截面呈傾斜的V字型。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述第一層壁、所述第二層壁以及所述間隔體三者之間的冷卻流體腔室與所述冷流膜孔的進流口相連通，所述第二層壁上設(shè)置有與所述冷卻流體腔室相連通的沖擊孔，所述沖擊孔的出流方向朝向所述冷卻流體腔室內(nèi)所述第一層壁遠離所述展流槽的區(qū)域。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后
技術(shù)方案的優(yōu)化，所述間隔體為能將所述第一層壁與所述第二層壁之間的間隙分隔為若干腔室的隔板或為能使流經(jīng)的冷卻流體產(chǎn)生擾流的擾流柱。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽為直線型或曲線形凹槽，和/或，所述冷流膜孔為圓孔、橢圓孔或多邊形孔。作為本技術(shù)前文或后文提供的任一技術(shù)方案或任一優(yōu)化后技術(shù)方案的優(yōu)化，所述展流槽的長度方向與所述冷流膜孔的出流方向之間的夾角為直角。本技術(shù)提供的渦輪葉片，包括本技術(shù)任一技術(shù)方案提供的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其中：所述第一層壁為渦輪葉片的外層壁，所述第二層壁為所述渦輪葉片的內(nèi)層壁。本技術(shù)提供的航空發(fā)動機，包括本技術(shù)任一技術(shù)方案提供的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)或本技術(shù)任一技術(shù)方案提供的渦輪葉片。基于上述技術(shù)方案，本技術(shù)實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果：由于本技術(shù)中第一層壁通過間隔體與第二層壁相連接，間隔體(優(yōu)選為隔板)沿厚度方向投影在第一層壁上的投影區(qū)域在整個待冷卻壁體結(jié)構(gòu)(優(yōu)選為雙層壁結(jié)構(gòu))中壁厚尺寸最厚，結(jié)構(gòu)強度也最大，故而此時將可以促使冷卻流體作展向流動，進而改善氣膜展向分布的作用的展流槽至少部分設(shè)置在間隔體沿厚度方向投影在第一層壁上的投影區(qū)域內(nèi)時，展流槽的深度、長度和寬度尺寸均可以做的更大，由此，不僅可以使冷流膜孔(優(yōu)選為氣膜孔)的出流口流出的冷卻流體(例如冷氣)在展流槽作更為理想的展向流動，進而確保冷卻流體流出展流槽后形成貼附于第一層壁的外表面的冷卻流體膜層的展向分布更為理想，冷卻效果更好，故而解決了現(xiàn)有技術(shù)存在待冷卻壁體結(jié)構(gòu)冷卻效率較差的技術(shù)問題。而且由于本技術(shù)中展流槽對整個待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強度的損害較小，所以還具有結(jié)構(gòu)強度高、使用
壽命長的優(yōu)點。附圖說明此處所說明的附圖用來提供對本技術(shù)的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本技術(shù)的示意性實施例及其說明用于解釋本技術(shù)，并不構(gòu)成對本技術(shù)的不當(dāng)限定。在附圖中：圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雙層壁結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2為本技術(shù)實施例1所提供的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3為圖2所示待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的主視示意圖；圖4為圖3沿A-A線的剖視示意圖；圖5為圖3所示待冷卻壁體結(jié)構(gòu)的仰視示意圖；本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一層壁(1)、第二層壁(2)、冷流膜孔(3)、展流槽(4)以及間隔體(5)，其中：所述第一層壁(1)通過所述間隔體(5)與所述第二層壁(2)相連接，所述展流槽(4)至少部分設(shè)置在所述間隔體(5)沿厚度方向投影在所述第一層壁(1)上的投影區(qū)域內(nèi)，所述展流槽(4)與至少一個所述冷流膜孔(3)的出流口相連通。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括第一層壁(1)、第二層壁(2)、冷流膜孔(3)、展流槽(4)以及間隔體(5)，其中：所述第一層壁(1)通過所述間隔體(5)與所述第二層壁(2)相連接，所述展流槽(4)至少部分設(shè)置在所述間隔體(5)沿厚度方向投影在所述第一層壁(1)上的投影區(qū)域內(nèi)，所述展流槽(4)與至少一個所述冷流膜孔(3)的出流口相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述展流槽(4)的數(shù)目為兩條以上，且與同一條所述展流槽(4)連通的所述冷流膜孔(3)的數(shù)目為兩個以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述展流槽(4)的底部沿其深度方向貫穿所述第一層壁(1)并延伸至所述間隔體(5)內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷流膜孔(3)的至少部分區(qū)段設(shè)置在所述間隔體(5)內(nèi)或設(shè)置在所述間隔體(5)與所述第一層壁(1)相連接的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1－4任一所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述展流槽(4)的內(nèi)壁包括第一壁面(41)以及第二壁面(42)，其中：所述冷流膜孔(3)的出流口位于所述第一壁面(41)上，所述冷卻流體流出所述第二壁面(42)后形成貼附于所述第一層壁(1)的外表面的冷卻流體膜層。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一壁面(41)以及所述第二壁面(42)均為平面，且所述第一壁面(41)與所述第一層壁(1)的外表面或與所述第一層壁(1)的外表面的切面之間存在第一夾角(δ)；所述第二壁面(42)與所述第一層壁(1)的外表面或與所述第一層壁(1)的外表面的切面之間存在第二夾角(γ)，所述第二夾角(γ)小于所述第一夾角(δ)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的待冷卻壁體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一夾角(δ)為直角，和/或，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：駱劍霞，王曉增，潘晴，
申請(專利權(quán))人：中航商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司，
類型：新型
國別省市：上海;31
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