本申请大体上涉及燃气涡轮发动机。更具体地，本申请涉及燃气涡轮发动机的涡轮喷嘴，且最具体地，涉及用于涡轮喷嘴的cmc后带部件。
背景技术
燃气涡轮发动机大体上包括布置成相流体连通的风扇和核心。另外，燃气涡轮发动机的核心大体上按流体流动顺序依次包括压缩机区段、燃烧区段、涡轮区段和排气区段。在操作中，空气从风扇提供到压缩机区段的入口，在所述压缩机区段中一个或多个轴向压缩机渐进地压缩空气，直到空气到达燃烧区段为止。燃料与压缩空气混合并在燃烧区段内燃烧以提供燃烧气体。燃烧气体从燃烧区段被传送到涡轮区段。通过涡轮区段的燃烧气体流驱动涡轮区段，并接着被传送通过排气区段，例如传送到大气。
更具体地说，燃烧区段包括具有由燃烧器衬里(combustorliner)限定的燃烧腔室的燃烧器。在燃烧器下游，涡轮区段包括一个或多个级，例如，每个级可包括布置于涡轮喷嘴组件中的多个静止的喷嘴翼型件，以及联接到由燃烧气体流驱动远离叶片翼型件的转子的多个叶片翼型件。涡轮区段还可具有其它构造。在任何情况下，典型涡轮喷嘴组件包括大体上被称作内部带的内部边界和大体上被称作外部带的外部边界，且多个喷嘴翼型件从内部带延伸到外部带。
典型的涡轮喷嘴内部带和外部带的后端，即，内部带和外部带的接近每个喷嘴翼型件的后边缘的部分，会经历高温从而影响并降低所述带的耐久性。举例来说，用于冷却空气的膜的孔必须限定于翼型件之间的喉部上游，以最小化空气动力学效率损失。因此，大部分冷却膜在到达带的后区域之前耗散，使得冷却膜很大程度上不会有益于内部带和外部带的后区域。作为另一实例，施加到内部带和外部带的热屏障涂层(tbc)易于散裂，这会降低tbc的有效性，且tbc通常在相对表面的冷却最小的区域中，例如在内部和外部涡轮喷嘴带中的后区域中，具有有限的效果。
因此，改善型涡轮喷嘴后带部分将合乎需要。举例来说，在涡轮喷嘴内部带的后区域和涡轮喷嘴外部带的后区域中利用例如陶瓷基质复合(ceramicmatrixcomposite，cmc)材料等高温材料的涡轮喷嘴组件将是有益的。作为具体实例，包括以下各项的涡轮喷嘴系统将是有利的：具有轴向裁剪的内部带和外部带的涡轮喷嘴段、形成内部带的后部分的cmc内部构件、和形成外部带的后部分的cmc外部构件。此外，具有包括cmc外部构件的cmc防护罩的涡轮喷嘴系统将是有用的。
技术实现要素：
本申请的各方面和优点将部分地在以下说明中阐述，或可从所述说明显而易见，或可通过本申请的实践得知。
在本申请一个示范性实施例中，提供了一种用于燃气涡轮发动机的流径组件。所述流径组件包括涡轮喷嘴段，所述涡轮喷嘴段包括以下各项：在前边缘与后边缘之间轴向延伸的翼型件、界定流径的内部边界的部分的内部带、和界定所述流径的外部边界的部分的外部带。所述翼型件包括界定所述后边缘的后边缘部分，且所述翼型件的所述后边缘部分轴向地延伸超出所述内部带和所述外部带，使得所述后边缘轴向地界定于所述内部带的后端和所述外部带的后端后面。所述流径组件进一步包括防护罩，所述防护罩具有沿着所述翼型件的所述后边缘部分轴向地延伸的前向部分，使得所述护罩的所述前向部分在所述后边缘部分处界定所述流径的所述外部边界。
在本申请的另一示范性实施例中，提供了一种装配用于燃气涡轮发动机的流径组件的方法。所述流径组件限定流径并包括涡轮喷嘴组件，所述涡轮喷嘴组件包括：限定所述流径的内部边界的部分的内部带；限定所述流径的外部边界的部分的外部带；以及具有轴向地延伸超出所述内部带和所述外部带的后边缘部分的翼型件。所述后边缘部分具有与外端径向相对的内端。所述方法包括：在所述后边缘部分的所述内端处定位所述内部带后部的内部构件，使得所述内部构件沿着所述后边缘部分限定所述流径的所述内部边界；以及在所述后边缘部分的所述外端处定位所述外部带后部的定位外部构件，使得所述外部构件沿着所述后边缘部分限定所述流径的所述外部边界。
技术方案1.一种用于燃气涡轮发动机的流径组件，包括：
涡轮喷嘴段，包括：
翼型件，其在前边缘与后边缘之间轴向延伸，所述翼型件包括限定所述后边缘的后边缘部分，
内部带，其限定流径的内部边界的部分，和
外部带，其限定所述流径的外部边界的部分，
其中所述翼型件的所述后边缘部分轴向地延伸超出所述内部带和所述外部带，使得所述后边缘轴向地限定于所述内部带的后端和所述外部带的后端后面；以及
防护罩，其具有沿着所述翼型件的所述后边缘部分轴向地延伸的前向部分，使得所述防护罩的所述前向部分在所述后边缘部分处限定所述流径的所述外部边界。
技术方案2.根据技术方案1所述的流径组件，所述防护罩的所述前向部分限定用于收纳所述翼型件的所述后边缘部分的外端的凹槽。
技术方案3.根据技术方案1所述的流径组件，所述防护罩的在所述前向部分后面的部分从多个涡轮叶片朝外径向定位。
技术方案4.根据技术方案1所述的流径组件，所述防护罩由陶瓷基质复合材料形成。
技术方案5.根据技术方案4所述的流径组件，所述涡轮喷嘴段的所述翼型件、所述外部带与所述内部带是由金属材料一体成型的单件。
技术方案6.根据技术方案1所述的流径组件，所述翼型件的所述后边缘部分的外端限定用于净化所述翼型件的所述后边缘部分与所述防护罩的所述前向部分之间的交接面的至少一个外部净化孔隙。
技术方案7.根据技术方案6所述的流径组件，所述翼型件限定用于向所述至少一个外部净化孔隙提供流体的流动的内腔。
技术方案8.根据技术方案1所述的流径组件，进一步包括多个涡轮喷嘴段，所述多个涡轮喷嘴段一起形成大体呈环形的涡轮喷嘴组件。
技术方案9.根据技术方案1所述的流径组件，所述防护罩包括多个防护罩段。
技术方案10.一种装配用于燃气涡轮发动机的流径组件的方法，所述流径组件限定流径，所述流径组件包括涡轮喷嘴组件，所述涡轮喷嘴组件包括：
内部带，其限定所述流径的内部边界的部分；
外部带，其限定所述流径的外部边界的部分；以及
翼型件，其具有轴向地延伸超出所述内部带和所述外部带的后边缘部分，所述后边缘部分具有与外端径向相对的内端，
所述方法包括：
在所述后边缘部分的所述内端处定位所述内部带后部的内部构件，使得所述内部构件沿着所述后边缘部分限定所述流径的所述内部边界；以及
在所述后边缘部分的所述外端处定位所述外部带后部的外部构件，使得所述外部构件沿着所述后边缘部分限定所述流径的所述外部边界。
技术方案11.根据技术方案10所述的方法，定位所述外部带后部的外部构件包括定位所述外部带后部的防护罩，其中所述防护罩的前向部分包括所述外部构件。
技术方案12.根据技术方案10所述的方法，所述翼型件的所述后边缘部分的所述内端限定用于净化所述翼型件的所述后边缘部分与所述内部构件之间的交接面的至少一个内部净化孔隙。
技术方案13.根据技术方案10所述的方法，所述翼型件的所述后边缘部分的所述外端限定用于净化所述翼型件的所述后边缘部分与所述外部构件之间的交接面的至少一个外部净化孔隙。
技术方案14.根据技术方案10所述的方法，所述外部构件和所述内部构件由陶瓷基质复合材料形成。
技术方案15.根据技术方案11所述的方法，所述涡轮喷嘴组件由金属材料形成。
技术方案16.根据技术方案15所述的方法，所述涡轮喷嘴组件包括多个涡轮喷嘴段，每个涡轮喷嘴段包括一体成型为单件的翼型件、所述外部带的部分与所述内部带的部分。
技术方案17.根据技术方案10所述的方法，进一步包括：
从所述内部构件朝内径向定位喷嘴支撑构件；以及
穿过所述喷嘴支撑构件、所述内部构件和所述内部带插入联接机构，使得所述喷嘴支撑构件和所述内部构件相对于所述涡轮喷嘴组件固定。
技术方案18.根据技术方案17所述的方法，进一步包括：
插入阻挡密封件，使得所述阻挡密封件横跨所述喷嘴支撑构件与所述内部构件之间的交接面。
技术方案19.根据技术方案10所述的方法，定位所述内部带后部的内部构件包括在由所述内部构件限定的凹槽内定位所述后边缘部分的所述内端，且定位所述外部带后部的外部构件包括在由所述外部构件限定的凹槽内定位所述后边缘部分的所述外端。
技术方案20.根据技术方案10所述的方法，所述流径组件安装在所述燃气涡轮发动机中。
参考以下说明和所附权利要求书，本申请的这些和其它特征、方面和优点将变得更好了解。并入于本说明书中并构成本说明书的部分的附图说明了本公开的实施例，并与所述说明一起用以阐释本申请的原理。
附图说明
本申请的完整且启发性公开内容，包括其对于所属领域的技术人员来说的最佳模式，在参考附图的说明书中被闸述，在所述附图中：
图1是根据本申请的各种实施例的示范性燃气涡轮发动机的示意性横截面图。
图2是根据本申请的示范性实施例的涡轮喷嘴段的侧视图。
图3是图2的涡轮喷嘴段的部分的内端透视图。
图4是根据本申请的示范性实施例的涡轮喷嘴系统的横截面图。
图5a是图4的涡轮喷嘴系统的防护罩的部分的透视图，其中防护罩包括涡轮喷嘴系统的外部构件。
图5b是图4的涡轮喷嘴系统的内部构件的部分的透视图。
具体实施方式
现将详细参考本申请的当前实施例，在附图中说明所述实施例一个或多个实例。详细描述中使用数字和字母标示来指代图中的特征。已在图中和描述中使用相同或类似的标记来指代本申请的相同或类似部分。如本说明书所用，术语“第一”、“第二”与“第三”可互换使用以区分开一个部件与另一部件，而并非意图表示个别部件的位置或重要性。属于“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。举例来说，“上游”是指流体流出的方向，而“下游”是指流体流向的方向。
现参考附图，其中相同的标记贯穿附图指示相同的元件，图1是根据本申请的示范性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面图。更具体地说，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁路涡扇喷气发动机10，高旁路涡扇喷气发动机10在本说明书中被称作“涡扇发动机10”。如图1所示，涡扇发动机10限定轴向方向a(平行于出于参考目的而提供的水平中心线12延伸)和径向方向r。一般来说，涡扇10包括风扇区段14和安置在风扇区段14下游的核心涡轮发动机16。
所示出的示范性核心涡轮发动机16大体包括基本上呈管状的外壳18，所述外壳18限定环形入口20。按流体流动顺序，外部壳体18包覆：压缩机区段，其包括增压器或低压(lowpressure，lp)压缩机22和高压(highpressure，hp)压缩机24；燃烧区段26；涡轮区段，其包括高压(hp)涡轮机28和低压(lp)涡轮机30；以及喷气排气喷嘴区段32。高压(hp)轴或转轴34将hp涡轮机28传动地连接到hp压缩机24。低压(lp)轴或转轴36将lp涡轮机30传动地连接到lp压缩机22。在涡扇发动机10的其它实施例中，可提供额外转轴，使得发动机10可被描述为多转轴发动机。
对于所描绘的实施例，风扇区段14包括风扇38，风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40大体沿着径向方向r从盘42朝外延伸。风扇叶片40和盘42可通过lp轴36围绕水平轴线12而一起旋转。在一些实施例中，可包括具有多个齿轮的动力齿轮箱，以用于将风扇38相对于lp轴36的旋转速度逐步调整到更高效的旋转风扇速度。
仍参考图1的示范性实施例，盘42由可旋转的前舱体48覆盖，前舱体48具有空气动力学轮廓以促进空气流穿过所述多个风扇叶片40。另外，示范性风扇区段14包括环形风扇壳体或外部舱体50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应了解，舱体50可被构造成相对于核心涡轮发动机16由多个沿周向隔开的出口导流板52支撑。此外，舱体50的下游区段54可遍及核心涡轮发动机16的外部部分而延伸，以便在其间限定旁路空气流通道56。
在涡扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58穿过舱体50和/或风扇区段14的相关联入口60进入涡扇10。随着所述体积的空气58经过风扇叶片40，如由箭头62指示的空气58的第一部分被引导或传送到旁路气流通道56中，且如由箭头64指示的空气58的第二部分被引导或传送到lp压缩机22中。空气的第一部分62和空气的第二部分64之间的比率通常称为旁路比。在空气的第二部分64被传送通过高压(hp)压缩机24并进入燃烧区段26时，空气的第二部分64的压力接着增加，在燃烧区段26处，空气与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。
燃烧气体66被传送通过hp涡轮机28，在hp涡轮机28处经由联接到外部壳体18的hp涡轮定子轮叶68和联接到hp轴或转轴34的hp涡轮转子叶片70的顺序级提取来自燃烧气体66的热能和/或动能的一部分，由此导致hp轴或转轴34旋转，从而支持hp压缩机24的操作。燃烧气体66接着被传送通过lp涡轮机30，在lp涡轮机30处经由联接到外部壳体18的lp涡轮定子轮叶72和联接到lp轴或转轴36的lp涡轮转子叶片74的顺序级提取来自燃烧气体66的热能和动能的第二部分，由此导致lp轴或转轴36旋转，从而支持lp压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。
燃烧气体66随后被传送通过核心涡轮发动机16的喷气排气喷嘴区段32以提供推进力。同时，当空气的第一部分62在从涡扇10的风扇喷嘴排气区段76排出之前被传送通过旁路空气流通道56时，空气的第一部分62的压力大体上增大，从而还提供推进力。hp涡轮机28、lp涡轮机30和喷气排气喷嘴区段32至少部分地限定热气体路径78，以用于将燃烧气体66传送通过核心涡轮发动机16。
应了解，虽然相对于具有核心涡轮发动机16的涡扇10予以描述，但是本申请可适用于其它类型的涡轮机械。举例来说，本申请可适合与涡轮螺桨、涡轮轴、涡轮喷气发动机、工业和海洋燃气涡轮发动机和/或辅助动力单元一起使用或用于以上各项中。
图2和图3示出了根据本申请的示范性实施例的涡轮喷嘴段。图2提供示范性涡轮喷嘴段100的侧视图，且图3提供涡轮喷嘴段100的部分的内端透视图。如所示出的实施例中，涡轮喷嘴段100包括翼型件102、内部带104和外部带106。内部带104限定于涡轮喷嘴段100的内端100a处，且外部带106限定于涡轮喷嘴段100的外端100b处。内部带104限定流径101的内部边界的部分，流径101部分地由涡轮喷嘴段100限定；外部带106限定流径101的外部边界的部分。翼型件102从内部带104径向地延伸到外部带106，以及在内部带104与外部带106之间轴向地延伸。翼型件102还包括轴向地延伸超出内部带104和外部带106的后边缘部分108。后边缘部分108具有与外端108b径向地相对的内端108a。在一些实施例中，涡轮喷嘴段100中的多个一起形成hp涡轮机28或lp涡轮机30的环形涡轮喷嘴组件，或涡轮喷嘴组件可以是具有延伸于内部带104与外部带106之间的多个翼型件102的单件环形结构，所述多个翼型件各自在单件结构中延伸超过360°。因此，虽然在本说明书中相对于涡轮喷嘴段100予以描述，但是应理解，本申请还适用于单件涡轮喷嘴组件。
进一步地，涡轮喷嘴段100的翼型件102具有与凸面抽吸侧112相对的凹面压力侧110。翼型件102的相对的压力侧110与抽吸侧112在内部带104与外部带106之间径向地延伸。此外，翼型件102的压力侧110和抽吸侧112在前边缘114与相对的后边缘116之间轴向地延伸，并沿着翼型件跨度s径向地延伸。另外，压力侧110和抽吸侧112限定翼型件102的外部表面118。应了解，翼型件102的后边缘部分108限定翼型件102的后边缘116。
如图2和3所示，涡轮喷嘴段100的内部带104和外部带106并不沿着翼型件102的后边缘部分108延伸。实际上，翼型件102的后边缘部分108突出或延伸超出内部带104和外部带106两者。换句话说，内部带104和外部带106相对于涡轮喷嘴段100的翼型件102轴向地截断或裁剪。因而，内部带104和外部带106各自在后边缘116前面结束，且内部带104并不在后边缘部分108处限定流径101的内部边界，且外部带106并不在后边缘部分108处限定流径101的外部边界。
图4是根据本申请的示范性实施例的涡轮喷嘴系统的横截面图。如图4所示，示范性涡轮喷嘴系统120包括涡轮喷嘴段100、内部构件124和外部构件126。内部构件124在涡轮喷嘴翼型件102的后边缘部分108的内端108a处定位于内部带104后面，使得内部构件124沿着后边缘部分108限定流径101的内部边界。外部构件126在涡轮喷嘴翼型件102的后边缘部分10g的外端108b处定位于外部带106后面，使得外部构件126沿着后边缘部分108限定流径101的外部边界。也就是说，涡轮喷嘴系统120限定流径101的部分。内部带104限定内部边界的部分，且内部构件124通过涡轮喷嘴系统120限定流径101的内部边界的剩余部分。类似地，外部带106限定外部边界的部分，且外部构件126通过涡轮喷嘴系统120限定流径101的外部边界的剩余部分。定位在涡轮喷嘴系统120前面和/或后面的其它结构可通过燃气涡轮发动机16限定流径101的内部和外部边界的其它部分。
在图4的所描绘实施例中，外部构件126是离涡轮叶片70或74朝外径向定位的防护罩128的部分。更具体地说，如先前描述，hp涡轮机28和lp涡轮机30至少部分地限定热气体路径78，以用于将燃烧气体66传送通过核心涡轮发动机16。每个涡轮部分28、30包括定位于燃烧气体流66内的涡轮转子叶片70、74的级，且涡轮转子叶片从燃烧气体66提取动能，并由此致使hp轴34和lp轴36旋转，从而支持涡扇发动机10的其它部件的操作。离涡轮转子叶片的级朝外径向定位的防护罩128通过涡轮转子叶片的级至少部分地限定热气路径78的外部边界。另外，如图4所示，防护罩128轴向地邻近于涡轮喷嘴段100的外部带106而定位在涡轮喷嘴段100后面，且防护罩128的前向部分128a包括外部构件126。密封件125，例如图4中所示出的w密封件125，可定位于防护罩128与外部带106之间，或外部构件126与外部带106之间，其中外部构件126独立于防护罩128形成。
在一些实施例中，防护罩128可形成为单件环形结构，即，360°防护罩环，且在其它实施例中，防护罩128可由一起形成环形360°环结构的两个或更多个部分形成。此外，在一些实施例中，外部构件126可独立于防护罩128形成，使得防护罩128不包括外部构件126。在此类实施例中，外部构件126可形成为单件环形结构，或外部构件126可由一起形成环形360°环结构的两个或更多个部分或段形成。类似地，内部构件124可形成为单件环形结构，或内部构件124可由一起形成环形360°环结构的两个或更多个部分或段形成。
图5a提供包括外部构件126的防护罩128的部分的透视图，且图5b提供内部构件124的部分的透视图。如图4、5a和5b所示，内部构件124和外部构件126中的每一个限定用于收纳涡轮喷嘴翼型件102的后边缘部分108的一端的凹槽130。尤其参见图4和5b，内部构件124具有流径表面124a，流径表面124a限定用于收纳翼型件102的后边缘部分108的内端108a的凹槽130a。图4和5a表明外部构件126具有流径表面126a，流径表面126a限定用于收纳翼型件102的后边缘部分108的外端108b的凹槽130b。在其它实施例中，可省略一个或这两个凹槽130a、130b，使得后边缘部分内端108a与内部构件124的流径表面124a大体上齐平，和/或后边缘部分外端108b与外部构件126的流径表面126a大体上齐平。在任何情况下，应理解，内部构件124和外部构件126，不管是防护罩128的个别部件或零件，都相对于涡轮喷嘴翼型件102大体上浮动。也就是说，不同于内部带104和外部带106，内部构件124或外部构件126都不联接到翼型件102。因而，消除了由于将内部构件124和外部构件126联接到翼型件102而将产生的任何应力。
如图4所示，涡轮喷嘴段100的翼型件102可限定用于收纳流体的流动f的一个或多个内腔132，流体的流动f例如从hp压缩机24转向的加压空气的流动。更具体地说，流经热气路径78的流体，例如燃烧气体66，可具有流径压力，且流体的流动f可被加压到高于流径压力。每个内腔132又可将流体的流动f提供给翼型件102的一个或多个部分，以及提供给凹槽130a、130b。举例来说，如图4所示，翼型件102的后边缘部分108的内端108a限定至少一个内部净化孔隙134，内部净化孔隙134用于净化翼型件102与内部构件124之间的交接面，例如用于将流体的流动f提供给其中收纳内端108a的凹槽130a。类似地，翼型件102的后边缘部分108的外端108b限定至少一个外部净化孔隙136，外部净化孔隙136用于净化翼型件102与外部构件126之间的交接面，例如用于将流体的流动f提供给其中收纳外端108b的凹槽130b。到凹槽130a、130b的流体的流动f可有助于冷却翼型件102与内部构件124和外部构件126之间的交接面，以及阻止热燃烧气体66流入凹槽130a、130b中。此外，从内腔132到凹槽130a、130b的净化流体流动可有助于阻止从翼型件102的压力侧110到抽吸侧112的交叉泄漏，即，净化翼型件102与内部构件124和外部构件126之间的交接面可提供阻挡燃烧气体66的跨翼型件的旁通流的流体密封。
如图4所示，每个内部净化孔隙134在内腔132处的入口134a与后边缘部分108的内端108a处限定的出口134b之间延伸。同样地，每个外部净化孔隙136在内腔132处的入口136a与后边缘部分108的外端108b处限定的出口136b之间延伸。更具体地说，如图3所示，翼型件后边缘部分108的内端108a限定交接面表面138a，且多个内部净化孔隙出口134b沿着交接面表面138a限定。应了解，多个外部净化孔隙出口136b可类似地沿着翼型件后边缘部分108的外端108b的交接面表面138b限定。
图4还表明用于内部构件124的支撑结构。举例来说，在描绘的实施例中，喷嘴支撑部件140从内部构件124朝内径向地定位。联接机构142，例如螺钉或其它合适的联接机构，延伸穿过喷嘴支撑部件140、内部构件124和内部带104，以相对于涡轮喷嘴段100紧固喷嘴支撑部件140和内部构件124。更具体地说，喷嘴支撑部件限定穿过其用于收纳联接机构142的孔隙144。如在图5b中最明确地表明，内部构件124限定穿过其用于收纳联接机构142的第一狭槽146。在例如内部构件124由多个段形成而非形成为单件环形结构的其它实施例中，第一狭槽146可构造成孔隙而非狭槽。另外，如在图2和图3中最明显地表明，涡轮喷嘴段100的内部带104限定穿过其用于收纳联接机构142的孔隙148。因此，联接机构142可延伸穿过孔隙144、第一狭槽146和孔隙148，以将喷嘴支撑部件140、内部构件124与内部带104彼此联接。
此外，图4所示出的示范性实施例包括阻挡密封件150(discouragerseal)。举例来说，阻挡密封件150有助于防止例如热燃烧气体66等热气泄漏到喷嘴支撑部件140与内部构件124之间的空间中，例如其中w密封件152如图4中示出而定位和/或穿过喷嘴支撑部件140中的孔隙144。因此，阻挡密封件150可提供抵抗穿过涡轮喷嘴系统120的后端的热气泄漏的密封益处。阻挡密封件150可以是例如单件环或裂环，或可具有任何其它合适的构造。
如图4所示，阻挡密封件150横跨喷嘴支撑部件140与内部构件124之间的后交接面。内部构件124限定收纳阻挡密封件150的端150a的第二狭槽154。在图5b中最具体地展示第二狭槽154。因此，在图4和5b中示出的实施例中，内部构件124限定用于收纳联接机构142的第一狭槽146和用于收纳阻挡密封件150的端150a的第二狭槽154。在其它实施例中，内部构件124、喷嘴支撑部件140和/或涡轮喷嘴内部带104可限定用于收纳一个或多个联接机构142和/或密封件150、152的其它特征。
仍参考图4，翼型件102的后边缘部分108还可限定多个喷射器孔隙156，可穿过喷射器孔隙156从翼型件102喷射出内腔132中收纳的流体的流动f。如图4所示，喷射器孔隙156可沿着后边缘部分108彼此径向地间隔开，并可大体上沿着翼型件102的整个跨度限定。应了解，每个喷射器孔隙156包括内腔132处的入口156a和翼型件后边缘116处或附近限定的出口156b。穿过喷射器孔隙156的流体的流动f可有助于冷却翼型件102的后边缘部分108，并还可向流径中的下游部件提供一些冷却。
在一些实施例中，涡轮喷嘴段100的翼型件102、内部带104和外部带106是单件一体化结构。在其它实施例中，翼型件102、内部带104和外部带106可单独地形成，并通过任何合适的工艺联接到一起以形成涡轮喷嘴100。另外，hp涡轮机28或lp涡轮机30内的涡轮喷嘴组件的每个涡轮喷嘴段100可包括单个翼型件102，即，涡轮喷嘴段100可以是单重态，或涡轮喷嘴段100可包括两个或更多个翼型件102，例如涡轮喷嘴段100可以是二重态(包括两个翼型件102)、三重态(包括三个翼型件102)等。如先前描述，hp涡轮机28或lp涡轮机30的级的涡轮喷嘴段100并列定位，以形成围绕轴向中心线12(图1)延伸360°的环形涡轮喷嘴结构。替代地，涡轮喷嘴组件可以是单件结构而非由多个涡轮喷嘴段100形成。
在防护罩128包括外部构件126的实施例，例如图4的实施例中，涡轮喷嘴段100和防护罩128可被称作流径组件。更具体地说，包括多个涡轮喷嘴段100的涡轮喷嘴组件和防护罩128可形成穿过燃气涡轮发动机16的流径组件的部分。流径组件还可包括燃烧区段26和hp涡轮机28和/或lp涡轮机30的其它部分。因此，如图4所示，流径组件至少包括具有翼型件102的涡轮喷嘴段100，翼型件102在前边缘114与后边缘116之间轴向地延伸并包括限定后边缘116的后边缘部分108。流径组件的涡轮喷嘴段100还包括限定流径101的内部边界的部分的内部带104、和限定流径101的外部边界的部分的外部带106。如图4中描绘，翼型件102的后边缘部分108轴向地延伸超出内部带104和外部带106，使得后边缘116在内部带104的后端104b和外部带106的后端106b后面轴向地限定。流径组件还包括具有前向部分128a的防护罩128，前向部分128a沿着翼型件102的后边缘部分108轴向地延伸，使得防护罩128的前向部分128a在后边缘部分108处限定流径101的外部边界。
如在图4中进一步表明，包括外部构件126的防护罩128的前向部分128a限定凹槽130b，凹槽130b用于收纳翼型件102的后边缘部分108的外端108b。内部构件124定位于涡轮喷嘴部分108的内端108a处，且内部构件124限定用于收纳后边缘部分108的内端108a的凹槽130a。此外，防护罩128的在前向部分128a后面的部分离例如上文所描述的涡轮转子叶片70或74等多个涡轮转子叶片朝外径向定位。可形成为单件大体上环形结构或由一起形成大体上环形结构的多个防护罩段形成的防护罩128可由cmc材料形成。另外，应了解，流径组件的涡轮喷嘴段100和内部构件124各自可如先前描述而配置。
因此，可提供装配例如燃气涡轮发动机16等燃气涡轮发动机的流径组件的方法。如上文所描述的流径组件限定流径101并包括涡轮喷嘴组件，涡轮喷嘴组件包括有：限定流径101的内部边界的部分的内部带104；限定流径101外部边界的部分的外部带106；以及具有后边缘部分108的翼型件102，后边缘部分108轴向地延伸超出内部带104和外部带106并具有与外端108b径向地相对的内端108a。装配方法可包括在翼型件102的后边缘部分108的内端108a处定位内部带104后部的内部构件124，使得内部构件124沿着后边缘部分108限定流径101的内部边界。所述方法还可包括在后边缘部分108的外端108b处定位外部带106后部的外部构件126，使得外部构件126沿着后边缘部分108限定流径101的外部边界。在一些实施例中，防护罩128的前向部分128a包括外部构件126，使得在外部带106后面定位外部构件126包括在涡轮喷嘴组件后部定位防护罩128。此外，在内部带104后部定位内部构件124可包括在限定于内部构件124中的凹槽130a内定位后边缘部分108的内端108a，且在外部带106后部定位外部构件126可包括在限定于外部构件126中的凹槽130b内定位后边缘部分108的外端108b。
所述方法还可包括从内部构件124朝内径向定位喷嘴支撑构件140，并穿过喷嘴支撑构件140、内部构件124和内部带104插入联接机构142以相对于涡轮喷嘴组件紧固喷嘴支撑构件140和内部构件140。另外，所述方法可包括插入阻挡密封件150，使得阻挡密封件150横跨喷嘴支撑构件140与内部构件124之间的交接面。此外，所述方法可包括在燃气涡轮发动机中安装流径组件。
在示范性实施例中，涡轮喷嘴段100由金属材料形成，例如金属或金属合金，且内部构件124和外部构件126各自由陶瓷基质复合(cmc)材料形成，cmc材料是具有高温能力的非金属材料。针对热气路径78内的部件利用cmc材料可以是特别有用的，但涡扇发动机10的其它部件，例如hp压缩机24的部件，也可包括cmc材料。另外，在其它实施例中，内部构件124和外部构件126可由其它合适的材料形成，例如其它复合材料、单块陶瓷材料、金属材料等等。
用于此类部件的示范性cmc材料可以包括碳化硅(sic)、硅、氮化硅、或氧化铝基质材料和其组合。陶瓷纤维可嵌入基体内，例如氧化稳定的增强纤维，包括如蓝宝石和碳化硅(例如textron的scs-6)的单丝；以及粗纱和纱线，包括碳化硅(例如nipponcarbon的
更具体地说，cmc材料，且确切地说sic/sic/si-sic(纤维/基质)连续纤维增强陶瓷复合物(continuousfiber-reinforcedceramiccomposite，cfcc)材料和工艺，的实例描述于美国专利第5,015,540；5,330,854；5,336,350；5,628,938；6,024,898；6,258,737；6,403,158和6,503,441号以及美国专利申请第2004/0067316号中。此类工艺一般需要使用多个预浸体(预浸材料)层来制造cmc，例如板层材料可包括由陶瓷纤维、纺织或编织陶瓷纤维织物或已浸渍有基质材料的堆叠式陶瓷纤维丝束组成的预浸材料。在一些实施例中，每个预浸材料层呈“带”形式，所述带包括期望陶瓷纤维强化材料、cmc基质材料的一个或多个前驱体和有机树脂粘合剂。可通过以含有陶瓷前驱体和粘合剂的浆液浸渍加强材料来形成预浸材料带。用于前驱体的优选材料将取决于对于cmc部件的陶瓷基质期望的特定组成，举例来说，如果期望基质材料是sic，那么优选材料是sic粉末和/或一种或多种含碳材料。著名的含碳材料包括碳黑、酚树脂和呋喃树脂，包括糠醇(c4h3och2oh)。其它典型的浆液成分包括促进预浸材料带的灵活性的有机粘合剂(例如聚乙烯醇缩丁醛(pvb))、和促进浆液的流动性以实现对纤维增强材料的浸渍的粘合剂(例如甲苯和/或甲基异丁基酮(mibk))的溶剂。浆液可进一步含有意图存在于cmc部件的陶瓷基质中的一个或多个颗粒填充剂，在si-sic基质的状况下，填充剂例如是硅和/或sic粉末。短切的纤维或触须或其它材料也可嵌入于如先前描述的基质内。还可以使用用于产生复合材料物品，且更具体地说，其它浆液和预浸材料带组成物的其它组成物和工艺，例如美国专利申请第2013/0157037号中描述的工艺和组成物。
所得预浸材料带可与其它带叠置，使得由带形成的cmc部件包括多个薄层，每个薄层从个别预浸材料带衍生。每个薄层含有包覆于陶瓷基质中的陶瓷纤维加强材料，例如在如下文更全面描述的焙烧和致密化循环期间完全或部分地通过转化陶瓷基质前驱体来形成所述陶瓷基质。在一些实施例中，加强材料呈单向丝束阵列形式，每个丝束含有连续的纤维或长丝。还可以使用单向丝束阵列的替代方案。另外，合适的纤维直径、丝束直径和中心间丝束间隔将取决于特定应用、特定薄层和其形成的带的厚度、以及其它因素。如上文所描述，还可以使用其它预浸材料或非预浸材料。
在叠置带或板层以形成叠层之后，叠层被压实，并适当时固化，同时经受高压和高温以产生预成型件。预成型件接着在真空或惰性氛围中得到加热(焙烧)，以分解粘合剂、移除溶剂，并将前驱体转化成期望陶瓷基质材料。由于粘合剂的分解，结果是可经历致密化，例如熔融浸润(meltinfiltration，mi)以填充孔隙度并产生cmc部件的多孔cmc主体。以上工艺的专有处理技术和参数将取决于材料的特定组成。举例来说，硅cmc部件可由例如通过通常被称作silcomp工艺的工艺以熔化的硅浸润的纤维材料形成。制造cmc部件的另一技术是被称为浆液铸造熔融浸润(mi)工艺的方法。在使用浆液铸造mi方法进行制造的一个方法中，通过首先提供包括含碳化矽(sic)纤维的平衡二维(2d)纺织织物的板层来产生cmc，所述板层具有彼此大体呈90°角度的两个纺织方向，具有在纺织的两个方向上延伸的大体上相同数目个纤维。术语“含碳化矽纤维”指具有包括碳化矽并优选地大体上是碳化矽的组成的纤维。举例来说，纤维可具有被碳包围的碳化矽核心，或相反，纤维可具有被碳化矽包围或封装的碳核心。
用于形成cmc部件的其它技术包括聚合物浸润和裂解(polymerinfiltrationandpyrolysis，pip)和氧化物/氧化物(oxide/oxide)工艺。在pip工艺中，碳化矽纤维预成型件以例如聚硅氮烷等预陶瓷聚合物浸润，并接着进行热处理以形成sic基质。在氧化物/氧化物处理中，铝或硅铝酸盐纤维可预浸并接着层压成预选的几何形状。部件还可由碳纤维加强碳化矽基质(carbonfiberreinforcedsiliconcarbidematrix，c/sic)cmc构造。c/sic处理包括以预选几何形状在工具上叠置的碳纤维预成型。如在sic/sic的浆液铸造方法中利用，所述工具由石墨材料组成。在约1200℃下在化学蒸汽浸润工艺期间通过工具来支持纤维预成型，由此形成c/siccmc部件。在其它实施例中，2d、2.5d和/或3d预成型件可用于mi、cvi、pip或其它工艺中。举例来说，2d纺织织物的切割层可在如上文所描述的交替纺织方向上堆叠，或长丝可卷绕或编织并与3d纺织、缝合或针刺法组合以形成具有多轴向纤维体系结构的2.5d或3d预成型件。还可以使用形成2.5d或3d预成型件的其它方式，例如使用其它纺织或编织方法或利用2d织品。
因此，多种工艺可用以形成cmc内部构件124和cmc外部构件126。另外，应理解，当防护罩128包括外部构件126时，防护罩128可由cmc材料形成。此外，虽然相对于示范性实施例描述为以单独部件，即内部构件124和外部构件126，替换内部带104的后部分和外部带106的后部分，但是应理解，在其它实施例中，所述后部分中的仅一个或另一个可由单独部件替换。也就是说，在一些实施例中，内部带104可轴向地延伸到或超出翼型件102的后边缘116，使得内部构件124被省略。在其它实施例中，外部带106可轴向地延伸到或超出翼型件后边缘116，使得外部构件126被省略。
通过利用分别形成涡轮喷嘴内部带和外部带的后部分的cmc内部构件124和/或cmc外部构件126，可降低或消除涡轮喷嘴段100的后端处的高温的影响。更具体地说，由例如金属或金属合金等金属材料形成的典型的涡轮喷嘴内部和外部带由于高温而在喷嘴的后端处(即，邻近于涡轮喷嘴翼型件的后边缘部分)经历压迫力，这会负面地影响零件寿命和/或发动机性能。以可比金属部件耐受更高温度的cmc部件替换内部带104和/或外部带106的后部分降低所述的后部分上的压迫力。另外，如在本说明书中相对于示范性实施例描述，cmc内部构件124和cmc外部构件126可相对于涡轮喷嘴翼型件102“浮动”以减小cmc部件124、126上的应力。此外，从翼型件102内到翼型件102的后边缘部分108的内端108a和外端108b的净化流动可向翼型件102与cmc部件124、126之间的交接面提供冷却，以及有助于防止交接面处的交叉泄漏。当然，还可从以cmc内部带部件124和外部带部件126替换涡轮喷嘴内部带104和外部带106的后端来实现其它优点和益处。此外，如上文所描述，内部构件124和外部构件126还可由其它高温材料或由任何其它适合的材料形成。
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