用于燃气涡轮发动机的叶片组件的制作方法

1.本公开涉及叶片组件，并且特别地涉及用于燃气涡轮发动机的叶片组件。


背景技术：

2.燃气涡轮发动机的涡轮大体上以非常高的温度操作。因此，保证构件被充分冷却是关键的。涡轮包括复杂的冷却布置以保证构件被充分冷却，但是这需要折损发动机的能效的附加冷却空气。因此，期望的是以有效的方式使用冷却空气。
3.定子井形空腔（stator well cavities）大体上由通过离散的冷却孔引入的冷却空气冷却。现有的冷却方法大体上导致冷却空气与获取（ingested）的气体的非均匀混合，所述获取的气体从燃气涡轮发动机的主要的流中得到。在定子井形空腔中的这样的非均匀混合导致不期望的温度梯度和构件的高的温度。进一步地，现有的方法还可以导致在定子密封件的前和后的两个空腔之间的不期望的温度梯度。


技术实现要素：

4.根据第一方面，在此提供用于燃气涡轮发动机的叶片组件。叶片组件包括转子、定子、密封板和密封部件。转子包括转子叶片和转子盘，所述转子盘限定叶片槽口（bucket groove），所述叶片槽口至少部分地在其中接收转子叶片。叶片槽口接收来自在转子的上游的第一空腔冷却流体。定子被设置在转子的下游。定子和转子限定在其之间在第一空腔的下游的第二空腔。密封板被耦合到转子并且面向第一空腔。密封板限定通过其的孔洞，所述孔洞与叶片槽口流体联通。密封部件包括至少径向地朝向转子延伸的控制臂。密封部件和转子限定在其之间的流动空腔，所述流动空腔与密封板的孔洞流体联通。控制臂和密封板限定在其之间的缝隙，所述缝隙使流动空腔与第二空腔流体地联通。流动空腔接收流动通过转子盘的叶片槽口和密封板的孔洞的冷却流体。控制臂使进入流动空腔的冷却流体的至少部分偏转。缝隙允许冷却流体的至少部分离开流动空腔并且进入第二空腔。
5.在一些实施例中，控制臂相对于转子的主旋转轴线斜向地倾斜。
6.在一些实施例中，密封部件进一步包括从转子盘延伸的主要部分。控制臂从主要部分延伸。
7.在一些实施例中，主要部分相对于转子的主旋转轴线斜向地倾斜。
8.在一些实施例中，主要部分大体上平行于转子的主旋转轴线。
9.在一些实施例中，在密封部件的主要部分和转子的主旋转轴线之间的角度是从大约
‑
60度到大约60度。
10.在一些实施例中，控制臂进一步包括远离密封部件的主要部分的尖端。在一些实施例中，缝隙被限定在控制臂的尖端和密封板之间。
11.在一些实施例中，控制臂相对于转子的主旋转轴线从主要部分朝向密封板径向向外地且轴向地延伸。
12.在一些实施例中，转子进一步包括设置在叶片槽口的径向向外处的叶片平台。在
一些实施例中，密封板从转子盘径向地延伸到叶片平台。
13.在一些实施例中，控制臂至少径向地朝向叶片平台延伸。
14.在一些实施例中，密封板被耦合到叶片平台和转子盘。
15.在一些实施例中，定子进一步包括定子密封件。
16.在一些实施例中，密封部件进一步包括朝向定子密封件延伸并且与定子密封件协作的一个或更多翅片。
17.在一些实施例中，密封部件与转子盘成整体。
18.在一些实施例中，转子进一步包括从转子盘延伸的驱动臂。密封部件与驱动臂分开。
19.根据第二方面，在此提供用于燃气涡轮发动机的涡轮，该涡轮包括第一方面所述的叶片组件。
20.根据第三方面，在此提供用于飞行器的燃气涡轮发动机，该燃气涡轮发动机包括第二方面所述的涡轮。
21.控制臂可以避免跨定子井形空腔（即第二空腔）的周向温度梯度。进一步地，控制臂可以保证转子盘、密封板和转子叶片的表面总是由冷却流体润湿。取决于控制臂的长度和在密封板和控制臂之间的缝隙的宽度，控制臂可以允许在相对更高的径向位置处的冷却流体和核心气流的混合。这可以导致降低第二空腔的温度。进一步地，在定子密封件前和后的两个空腔之间的高的温度梯度也可以被避免。否则这样的高的温度梯度可不利地影响定子密封件的性能。
22.控制臂可以允许冷却流体和来自燃气涡轮发动机的核心气流的获取流之间的均匀混合。改善冷却流体和获取流之间的混合可以降低转子的各个部分的温度。这能够降低用以满足合适的温度所需要的冷却流体的量。换句话说，以相同量的冷却流体的流可以获得更低的温度。因此，这能够提高燃气涡轮发动机的单位燃料消耗量（sfc）和/或允许使用更低成本的材料。
23.除互相排斥的情况之外，任何特征都可以被分开地采用或与任何其他特征组合，并且本公开延伸到并且包括本文描述的一个或更多特征的所有组合和子组合。
24.如本文别处所指出的，本公开可以涉及燃气涡轮发动机。这样的燃气涡轮发动机可以包括发动机核心，所述发动机核心包括涡轮、燃烧室、压缩机和将涡轮连接到压缩机的核心轴。这样的燃气涡轮发动机可以包括定位在发动机核心的上游的风扇（具有风扇叶片）。
25.本公开的布置可以特别地但不排他地有益于经由齿轮箱驱动的风扇。因此，燃气涡轮发动机可以包括齿轮箱，所述齿轮箱接收来自核心轴的输入并且将驱动输出到风扇以便以比核心轴更低的旋转速度驱动风扇。到齿轮箱的输入可以直接地来自核心轴，或例如经由正齿轴和/或齿轮间接地来自核心轴。核心轴可以将涡轮和压缩机刚性地连接，使得涡轮和压缩机以相同的速度旋转（而风扇以更低的速度旋转）。
26.如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机可以具有任何合适的总体构造。例如，燃气涡轮发动机可以具有连接涡轮和压缩机的任何期望数量的轴，例如一个、两个或三个轴。仅以示例的方式，连接到核心轴的涡轮可以是第一涡轮，连接到核心轴的压缩机可以是第一压缩机，以及核心轴可以是第一核心轴。发动机核心可以进一步包括第二涡轮、第
cm、230 cm、240 cm、250 cm（大约100英寸）、260 cm、270 cm（大约105英寸）、280 cm（大约110英寸）、290 cm（大约115英寸）、300 cm（大约120英寸）、310 cm、320 cm（大约125英寸）、330 cm（大约130英寸）、340 cm（大约135英寸）、350 cm、360 cm（大约140英寸）、370 cm（大约145英寸）、380 cm（大约150英寸）、390 cm（大约155英寸）、400 cm、410 cm（大约160英寸）或420 cm（大约165英寸）。风扇直径可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从240 cm到280 cm或330 cm到380 cm的范围内。
35.风扇的旋转速度可以在使用中变化。大体上，对于具有更高直径的风扇，旋转速度更低。仅以非限制的示例的方式，在巡航条件下风扇的旋转速度可以小于2500 rpm，例如小于2300 rpm。仅以进一步的非限制的示例的方式，对于具有在从220 cm到300 cm（例如240 cm到280 cm或250 cm到270 cm）的范围内的风扇直径的发动机，在巡航条件下风扇的旋转速度可以在从1700 rpm到2500 rpm的范围内，例如在从1800 rpm到2300 rpm的范围内，例如在从1900 rpm到2100 rpm的范围内。仅以进一步的非限制的示例的方式，对于具有在从330 cm到380 cm的范围内的风扇直径的发动机，在巡航条件下风扇的旋转速度可以在从1200 rpm到2000 rpm的范围内，例如在从1300 rpm到1800 rpm的范围内，例如在从1400 rpm到1800 rpm的范围内。
36.在燃气涡轮发动机的使用中，风扇（具有关联的风扇叶片）绕旋转轴线旋转。此旋转导致风扇叶片的尖端以速度u
尖端
移动。由风扇叶片在流上所做的功导致流的焓升dh。风扇尖端负载可以被限定为dh/u
尖端2
，其中dh是跨风扇的焓升（例如1
‑
d平均焓升），以及u
尖端
是风扇尖端的（平移）速度，例如在尖端的前边缘处的风扇尖端的（平移）速度（其可以限定为在前边缘处的风扇尖端半径乘以角速度）。在巡航条件下风扇尖端负载可以大于（或大约为）以下中的任何一个：0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.4（在此段中的所有单位都是jkg
‑1k
‑1/（ms
‑1）2）。风扇尖端负载可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从0.28到0.31或0.29到0.3的范围内。
37.根据本公开的燃气涡轮发动机可以具有任何期望的旁通比，其中旁通比被限定为在巡航条件下通过旁通通道的流的质量流率与通过核心的流的质量流率的比。在一些布置中，旁通比可以大于（或大约为）以下中的任何一个：10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5、19、19.5或20。旁通比可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从12到16、13到15或13到14的范围内。旁通通道可以是基本上环状的。旁通通道可以在发动机核心径向外侧。旁通通道的径向外表面可以由机舱和/或风扇壳体限定。
38.如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机的总体压力比可以被限定为在风扇的上游的滞止压力与在最高压力压缩机的出口处（在进入到燃烧室中之前）的滞止压力的比。以非限制的示例的方式，如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机的总体压力比在巡航时可以大于（或大约为）以下中的任何一个：35、40、45、50、55、60、65、70、75。总体压力比可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从50到70的范围内。
39.发动机的单位推力可以被限定为发动机的净推力除以通过发动机的总质量流。在
巡航条件下，本文描述的和/或要求保护的发动机的单位推力可以小于（或大约为）以下中的任何一个：110 nkg
‑1s、105 nkg
‑1s、100 nkg
‑1s、95 nkg
‑1s、90 nkg
‑1s、85 nkg
‑1s或80 nkg
‑1s。单位推力可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从80 nkg
‑1s到100 nkg
‑1s或85 nkg
‑1s到95 nkg
‑1s的范围内。与常规燃气涡轮发动机相比，这样的发动机可以特别高效。
40.如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机可以具有任何期望的最大推力。仅以非限制的示例的方式，如本文描述的和/或要求保护的气体涡轮可以有能力产生至少（或大约为）以下中的任何一个的最大推力：160 kn、170 kn、180 kn、190 kn、200 kn、250 kn、300 kn、350 kn、400 kn、450 kn、500 kn或550 kn。最大推力可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界）。仅以示例的方式，如本文描述的和/或要求保护的气体涡轮可以有能力产生在从330 kn到420 kn（例如350 kn到400 kn）的范围内的最大推力。以上提及的推力可以是在标准大气条件下在海平面加15摄氏度下（环境压力101.3 kpa，温度30摄氏度）的最大净推力，其中发动机静态。
41.在使用中，到高压力涡轮的入口处的流的温度可以特别高。此温度（其可以被称为tet）可以在燃烧室的出口处（例如紧接地在第一涡轮叶翼（其自身可以被称为喷嘴导引叶翼）的上游）测量。在巡航时，tet可以是至少（或大约为）以下中的任何一个：1400 k、1450 k、1500 k、1550 k、1600 k或1650 k。在巡航时，tet可以是在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界）。在发动机的使用中最大tet可以是例如至少（或大约为）以下中的任何一个：1700 k、1750 k、1800 k、1850 k、1900 k、1950 k或2000 k。最大tet可以在由前述句子中的值中的任何两个界定的包含端值的范围内（即所述值可以形成上或下边界），例如在从1800 k到1950 k的范围内。例如在高推力条件下，例如在最大起飞（mto）条件下，可以出现最大tet。
42.本文描述的和/或要求保护的风扇叶片和/或风扇叶片的翼面部分可以由任何合适的材料或材料的组合制造。例如风扇叶片的至少部分和/或翼面可以至少部分地由复合物制造，例如金属基质复合物和/或有机基质复合物，诸如碳纤维。以进一步示例的方式，风扇叶片的至少部分和/或翼面可以至少部分地由金属制造，诸如钛基金属或铝基材料（诸如铝锂合金）或钢基材料。风扇叶片可以包括使用不同材料制造的至少两个区域。例如，风扇叶片可以具有防护的前边缘，其可以使用比叶片的其余部分能够更好地抵抗（例如来自鸟、冰或其他材料的）撞击的材料制造。这样的前边缘可以例如使用钛或钛基合金制造。因此，仅以示例的方式，风扇叶片可以具有碳纤维或铝基主体（诸如铝锂合金），其具有钛的前边缘。
43.如本文描述的和/或要求保护的风扇可以包括中心部分，风扇叶片可以从所述中心部分例如在径向方向上延伸。风扇叶片可以以任何期望的方式附接到中心部分。例如，每个风扇叶片可以包括固定件，所述固定件可以接合毂（或盘）中的对应的槽。仅以示例的方式，这样的固定件可以是以楔形榫的形式，所述楔形榫可以槽接到毂/盘中的对应的槽内和/或接合毂/盘中的对应的槽，以便将风扇叶片固定到毂/盘。以进一步示例的方式，风扇叶片可以与中心部分一体地形成。这样的布置可以被称为叶片盘或叶片环。任何合适的方法都可以被用于制造这样的叶片盘或叶片环。例如，风扇叶片的至少部分可以由块机械加工和/或风扇叶片的至少部分可以通过焊接（诸如线性摩擦焊接）附接到毂/盘。
44.本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机可以或可以不被提供有可变面积喷嘴（van）。这样的可变面积喷嘴可以允许旁通通道的出口面积在使用中变化。本公开的大体原理可以应用到具有或不具有van的发动机。
45.如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮的风扇可以具有任何期望数量的风扇叶片，例如14、16、18、20、22、24或26个风扇叶片。
46.如本文使用的，巡航条件具有常规含义并且将容易被技术人员理解。因此，对于用于飞行器的给定的燃气涡轮发动机，技术人员将会立即意识到巡航条件是指发动机在飞行器（该燃气涡轮发动机被设计成附接到该飞行器）的给定任务（其在行业中可以被称为“经济任务”）的巡航中段处的操作点。就此点而言，巡航中段是在飞行器飞行周期中的点，在该点处，在爬升的顶部和下降的起点之间燃烧的总燃料的50%已经被燃烧（其可以近似于在爬升的顶部和下降的起点之间——就时间和/或距离而言——的中点。巡航条件因此限定燃气涡轮发动机的操作点，其中，在考虑提供到该飞行器的发动机的数量的情况下，提供将保证在飞行器（该燃气涡轮发动机被设计成附接到该飞行器）的巡航中段处的稳态操作的推力（即维持恒定的海拔高度和恒定的马赫数）。例如在发动机被设计成附接到具有两个相同类型的发动机的飞行器的情况中，在巡航条件下发动机提供对于该飞行器在巡航中段处的稳态操作将需要的总推力的一半。
47.换句话说，对于用于飞行器的给定的燃气涡轮发动机，巡航条件被限定为发动机的操作点，其中，在巡航中段大气条件下（由在巡航中段海拔高度处根据iso2533的国际标准大气限定）提供（与在飞行器上的任何其他发动机相组合以提供其被设计成附接到的飞行器在给定的巡航中段的马赫数下稳态操作所需要的）单位推力。对于用于飞行器的任何给定的燃气涡轮发动机，巡航中段推力、大气条件和马赫数是已知的，并且因此发动机的操作点在巡航条件下是清楚限定的。
48.仅以示例的方式，在巡航条件下向前速度可以在从马赫0.7到0.9的范围内的任何点，例如0.75到0.85，例如0.76到0.84，例如0.77到0.83，例如0.78到0.82，例如0.79到0.81，例如大约为马赫0.8，大约为马赫0.85或在从0.8到0.85的范围内。在这些范围内的任何单个的速度可以是巡航条件的部分。对于一些飞行器，巡航条件可以在这些范围之外，例如在马赫0.7之下或在马赫0.9之上。
49.仅以示例的方式，巡航条件可以对应于在从10000 m到15000 m的范围内（例如在从10000 m到12000 m的范围内，例如在从10400 m到11600 m（大约38000 ft）的范围内，例如在从10500 m到11500 m的范围内，例如在从10600 m到11400 m的范围内，例如在从10700 m（大约35000 ft）到11300 m的范围内，例如在从10800 m到11200 m的范围内，例如在从10900 m到11100 m的范围内，例如大约为11000 m）的海拔高度处的标准大气条件（根据国际标准大气，isa）。巡航条件可以对应于在这些范围内的任何给定的海拔高度处的标准大气条件。
50.仅以示例的方式，巡航条件可以对应于发动机的操作点，其中，在0.8的向前马赫数下和在38000 ft（11582 m）的海拔高度处的标准大气条件（根据国际标准大气）下提供已知的需要的推力水平（例如在从30 kn到35 kn的范围内的值）。仅以进一步示例的方式，巡航条件可以对应于发动机的操作点，其中，在0.85的向前的马赫数处和在35000 ft（10668 m）的海拔高度处的标准大气条件（根据国际标准大气）下提供已知的需要的推力水平（例如
在从50 kn到65 kn的范围内的值）。
51.在使用中，本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机可以在本文别处限定的巡航条件下操作。这样的巡航条件可以由飞行器的巡航条件（例如巡航中段条件）确定，至少一个（例如2或4个）燃气涡轮发动机可以被安装到所述飞行器以便提供推进推力。
52.根据一方面，在此提供飞行器，所述飞行器包括如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机。根据此方面的飞行器是燃气涡轮发动机已被设计成附接于其的飞行器。因此，根据此方面的巡航条件对应于如本文别处限定的飞行器的巡航中段。
53.根据一方面，在此提供操作如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机的方法。操作可以在如本文别处限定的巡航条件（例如就推力、大气条件和马赫数而言）下。
54.根据一方面，在此提供操作飞行器的方法，所述飞行器包括如本文描述的和/或要求保护的燃气涡轮发动机。根据此方面的操作可以包括（或可以是）在如本文别处限定的飞行器的巡航中段处的操作。
55.技术人员将领会，除互相排斥的情况之外，关于以上方面中的任何一个所描述的特征或参数都可以应用到任何其他方面。更进一步地，除互相排斥的情况之外，本文描述的任何特征或参数都可以应用到任何方面和/或与本文描述的任何其他特征或参数相组合。
附图说明
56.现将参考附图仅以示例的方式描述实施例，其中：图1是燃气涡轮发动机的截面侧视图；图2是燃气涡轮发动机的上游部分的特写截面侧视图；图3是用于燃气涡轮发动机的齿轮箱的局部剖切视图；图4a是用于燃气涡轮发动机的叶片组件的部分的示意的截面侧视图；图4b是图4a的叶片组件的放大的截面侧视图；图5a是用于燃气涡轮发动机的另一叶片组件的部分的示意的截面侧视图；以及图5b是图5a的叶片组件的放大的截面侧视图。
具体实施方式
57.现将参考附图论述本公开的方面和实施例。进一步的方面和实施例对于那些本领域技术人员将是显而易见的。
58.如本文使用的，如果构件沿着轴线延伸，那么该构件相对于轴线“轴向”延伸。如果构件在围绕轴线所限定的周向方向上延伸，那么该构件相对于轴线“周向”延伸。如果构件相对于轴线径向向内或向外延伸，那么该构件相对于轴线“径向”延伸。如果第一构件设置在第二构件的“径向向外”，那么第一构件被设置在相比于第二构件距轴线更大的径向距离处。如果第一构件设置在第二构件的“径向向内”，那么第一构件被设置在相比于第二构件距轴线更小的径向距离处。
59.图1图示了具有主旋转轴线9的燃气涡轮发动机10。发动机10包括空气进口12和推进风扇23，所述推进风扇23产生两种气流：核心气流a和旁通气流b。燃气涡轮发动机10包括接收核心气流a的核心11。发动机核心11以轴向流动顺序包括低压力压缩机14、高压力压缩机15、燃烧设备16、高压力涡轮17、低压力涡轮19和核心排放喷嘴20。机舱21包围燃气涡轮
发动机10并且限定旁通通道22和旁通排放喷嘴18。旁通气流b流动通过旁通通道22。风扇23经由轴26和行星式齿轮箱30附接到低压力涡轮19并且由低压力涡轮19驱动。
60.在使用中，核心气流a由低压力压缩机14加速并压缩并且被引导到高压力压缩机15中，在所述高压力压缩机15中进行进一步的压缩。从高压力压缩机15排放的压缩的空气被引导到燃烧设备16中，在所述燃烧设备16中它与燃料混合并且混合物被燃烧。然后生成的热的燃烧产物在通过核心排放喷嘴20排放之前膨胀通过高压力和低压力涡轮17、19并且由此驱动高压力和低压力涡轮17、19以提供一些推进推力。高压力涡轮17通过合适的互连轴27驱动高压力压缩机15。风扇23大体上提供大部分的推进推力。行星式齿轮箱30是减速齿轮箱。
61.在图2中示出用于齿轮传动风扇燃气涡轮发动机10的示例的布置。低压力涡轮19（见图1）驱动轴26，所述轴26被耦合到行星式齿轮布置30的太阳轮或太阳齿轮28。在太阳齿轮28的径向向外处并且与其相互啮合的是多个行星齿轮32，所述多个行星齿轮32通过行星架34耦合在一起。行星架34约束行星齿轮32同步地围绕太阳齿轮28行进而同时使每个行星齿轮32能绕它自身的轴线旋转。行星架34经由连杆36耦合到风扇23以便驱动它绕发动机轴线9旋转。在行星齿轮32的径向向外处并且与其相互啮合的是环状或环形齿轮38，所述环状或环形齿轮38经由连杆40耦合到固定的支撑结构24。
62.注意如本文使用的术语“低压力涡轮”和“低压力压缩机”可以被认为分别意指最低压力涡轮级和最低压力压缩机级（即不包括风扇23）和/或通过具有在发动机中的最低旋转速度的互连轴26（即不包括驱动风扇23的齿轮箱输出轴）连接在一起的涡轮和压缩机级。在一些文献中，本文所称的“低压力涡轮”和“低压力压缩机”可以可替代地被称作“中压力涡轮”和“中压力压缩机”。在使用这样的可替代的命名方式的情况下，风扇23可以被认为第一或最低压力压缩级。
63.在图3中以更详细的示例的方式示出行星式齿轮箱30。太阳齿轮28、行星齿轮32和环形齿轮38中的每个都包括绕它们的外周的齿以与其他齿轮相互啮合。然而，为了清楚，只有齿的示例的部分在图3中图示。在此图示了四个行星齿轮32，然而对于技术人员将显而易见的是，在要求保护的本发明的范围内可以提供更多或更少的行星齿轮32。行星的行星式齿轮箱30的实际应用大体上包括至少三个行星齿轮32。
64.在图2和图3中的以示例的方式图示的行星式齿轮箱30是行星类型的，在其中行星架34经由连杆36耦合到输出轴，而环形齿轮38固定。然而，任何其他合适的类型的行星式齿轮箱30都可以被使用。以进一步示例的方式，行星式齿轮箱30可以是星形布置，在其中行星架34被保持固定，而允许环形（或环状）齿轮38旋转。在这样的布置中，风扇23由环形齿轮38驱动。以进一步可替代的示例的方式，齿轮箱30可以是差速齿轮箱，在其中环形齿轮38和行星架34两者都被允许旋转。
65.将被领会的是，在图2和图3中示出的布置仅是以示例的方式，并且各种替代都是在本公开的范围内。仅以示例的方式，任何合适的布置都可以被用于将齿轮箱30定位在发动机10中和/或用于将齿轮箱30连接到发动机10。以进一步示例的方式，在齿轮箱30和发动机10的其他部分（诸如输入轴26、输出轴和固定的结构24）之间的连接（诸如在图2的示例中的连杆36、40）可以具有任何期望程度的刚性或柔性。以进一步示例的方式，在发动机的旋转部分和固定部分之间（例如在来自齿轮箱的输入和输出轴和固定结构（诸如齿轮箱壳体）
之间）的轴承的任何合适的布置都可以被使用，并且本公开不限制于图2的示例的布置。例如，在齿轮箱30具有（以上描述的）星形布置的情况中，技术人员将会容易地理解，输出和支撑连杆和轴承位置的布置通常将会不同于在图2中以示例的方式示出的那样。
66.因此，本公开延伸到具有任何布置的齿轮箱类型（例如星形或行星的）、支撑结构、输入和输出轴布置和轴承位置的燃气涡轮发动机。
67.可选地，齿轮箱可以驱动附加的和/或可替代的构件（例如中压力压缩机和/或增压压缩机）。
68.本公开可以应用到的其他燃气涡轮发动机可以具有可替代的配置。例如，这样的发动机可以具有可替代的数量的压缩机和/或涡轮和/或可替代的数量的互连轴。以进一步示例的方式，在图1中示出的燃气涡轮发动机具有分流喷嘴18、20，这意指通过旁通通道22的流具有它自己的喷嘴18，所述喷嘴18与核心排放喷嘴20分开并且在核心排放喷嘴20径向外侧。然而，这不是限制性的，并且本公开的任何方面还可以应用到如下的发动机，在所述发动机中，通过旁通通道22的流和通过核心11的流在单个喷嘴之前（或在其上游）被混合或组合，所述单个喷嘴可以被称为混流喷嘴。一个或两个（无论混流或分流）喷嘴可以具有固定的或可变的面积。尽管所描述的示例涉及涡轮风扇发动机，本公开可以应用到例如任何类型的燃气涡轮发动机，诸如开放转子（在其中风扇级不被机舱包围）或例如涡轮螺桨发动机。在一些布置中，燃气涡轮发动机10可以不包括齿轮箱30。
69.燃气涡轮发动机10的几何形状以及其构件由常规的轴线系统限定，所述轴线系统包括轴向方向（其与主旋转轴线9对准）、径向方向（在图1的底部到顶部的方向上）和周向方向（垂直于在图1视图中的页面）。轴向、径向和周向方向是相互垂直的。
70.此外，本发明同样可应用到航空燃气涡轮发动机、航船燃气涡轮发动机和陆基燃气涡轮发动机。
71.（在图1中示出的）燃气涡轮发动机10的高压力涡轮17和低压力涡轮19中的每个可以包括与一个或更多排转子（在图1中未示出）交替的一个或更多排定子（在图1中未示出）。定子和紧接地在定子的下游的转子可以形成级。定子可以包括径向延伸的定子叶翼的环状阵列。转子可以包括安装到转子盘的径向延伸的转子叶片的环状阵列。燃烧的气体冲击在定子叶翼上，所述定子叶翼以适当的角度呈送气体以有效地驱动转子叶片。一个或更多排定子和一个或更多排转子可以形成用于燃气涡轮发动机10的叶片组件。
72.图4a和图4b分别图示用于（在图1中示出的）燃气涡轮发动机10的叶片组件100的截面侧视图和放大视图。
73.参考图1、图4a和图4b，叶片组件100包括转子102和定子104。转子102包括转子叶片106和转子盘108。转子叶片106和转子盘108可以被接合在一起。转子盘108限定叶片槽口110，所述叶片槽口110至少部分地在其中接收转子叶片106。叶片槽口110可以进一步限定在转子叶片106和转子盘108之间的空间或通道。在一些情况中，叶片槽口110可以是楔形榫槽口。转子叶片106和转子盘108可以形成楔形榫接头。叶片槽口110具有宽度112。宽度112被限定在转子叶片106之下。宽度112可以由在转子叶片106和叶片槽口110之间的空隙限定。转子102可以具有经由叶片槽口110支撑在转子盘108上的这样的转子叶片106的环状阵列。
74.转子102进一步包括设置在叶片槽口110的径向向外处的叶片平台114。如由箭头
74标示的，叶片槽口110接收来自在转子102的上游的第一空腔116的冷却流体70。冷却流体70可以是从来自燃气涡轮发动机10的压缩机（例如低压力压缩机14）的流中流出的冷却空气。
75.定子104被设置在转子102的下游。定子104包括定子叶翼107。转子102和定子104限定在其之间在第一空腔116下游的第二空腔118。定子104进一步包括定子密封件120。定子密封件120将第二空腔118密封于第三空腔119。叶片组件100的旋转部分和静态部分形成在其之间的定子密封件120。在一些情况中，定子密封件120可以包括迷宫式密封件。定子密封件120可以旨在使来自跨定子104和跨空腔116、118和119泄漏的冷却流体70的性能损失最小化。在一些情况中，定子密封件120可以在燃气涡轮发动机10的两个邻近的级之间形成级间密封件。
76.叶片组件100进一步包括密封板122和密封部件124。在图示的实施例中，密封板122被耦合到转子102并且面向第一空腔116。在一些实施例中，密封板122还被耦合到叶片平台114和转子盘108。进一步地，密封板122从转子盘108径向地延伸到叶片平台114。密封板122可以具有基本上环状的且平坦的结构，其在两个径向端部处具有弯曲部分。该弯曲部分可以被接收在叶片平台114和转子盘108的对应的槽口中以便将密封板122附接到叶片平台114和转子盘108。
77.密封板122限定通过其的孔洞126，所述孔洞126与叶片槽口110流体联通。孔洞126可以是被限定成通过密封板122的周向间隔开的孔洞的阵列中的一个。孔洞126可以具有任何合适的形状，例如圆形、椭圆形、卵形，多边形等等。孔洞126具有宽度128。在图示的实施例中，密封板122的孔洞126的宽度128大于或等于转子盘108的叶片槽口110的宽度112。然而，在一些其他情况中，密封板122的孔洞126的宽度128可以小于或等于转子盘108的叶片槽口110的宽度112。
78.在一些实施例中，孔洞126的数量可以不同于转子叶片106的数量。换句话说，可以提供一个孔洞126以用于多个转子叶片106。例如，可以提供一个孔洞126以用于三个邻近的转子叶片106的组。在一些实施例中，孔洞126的数量可以取决于需要的冷却流体70的量、制造考虑和可用在叶片组件100中的最小可允许的面积。
79.在图示的实施例中，密封部件124从转子盘108延伸。在一些实施例中，密封部件124可以与转子盘108成整体。在一些其他实施例中，密封部件124可以与转子盘108独立地形成并且然后被连接到转子盘108。密封部件124包括从转子盘108延伸的主要部分130。主要部分130相对于转子102的主旋转轴线9（或在图4b中示出的平行线9'）斜向地倾斜并且与主旋转轴线9对夹成角度a1。在图示的实施例中，角度a1是正的。然而，在一些其他情况中，基于密封部件124的主要部分130的倾斜的方向，角度a1能够是零或负的。在一些实施例中，在密封部件124的主要部分130和转子102的主旋转轴线9之间的角度a1是从大约
‑
60度到大约60度。因此主要部分130相对于转子盘108既轴向地又径向地延伸。角度a1可以取决于燃气涡轮发动机10的几何形状。
80.密封部件124和转子102限定在其之间流动空腔134，所述流动空腔134与密封板122的孔洞126流体联通。如由箭头76标示的，流动空腔134接收流动通过转子盘108的叶片槽口110和密封板122的孔洞126的冷却流体70。
81.密封部件124进一步包括至少径向地朝向转子102延伸的控制臂132。控制臂132是
叶片组件100的密封部件124的部分。在一些实施例中，控制臂132至少径向地朝向叶片平台114延伸。换句话说，控制臂132可需要延伸到尽可能靠近叶片平台114。在一些实施例中，控制臂132从主要部分130延伸。控制臂132可尽可能高地延长到径向位置146，并且如果需要，控制臂132可以通过与转子叶片106接触而充当轴向保持件。控制臂132的高的径向位置146可以致使转子叶片106的更大的表面面积接触冷却流体70，继而提供改善的冷却流体70的混合并且导致流动空腔134的更好的冷却。控制臂132相对于转子102的主旋转轴线9（或在图4b中示出的平行线9''）斜向地倾斜并且与主旋转轴线9对夹成角度a2。因此控制臂132相对于密封部件124的主要部分130既径向地又轴向地延伸。角度a2可以取决于燃气涡轮发动机10的几何形状。
82.控制臂132包括成角度的表面133，冷却流体70冲击在所述成角度的表面133上。成角度的表面133可以是弓形的。成角度的表面133也可以相对于主旋转轴线9以角度a2倾斜。冷却流体在成角度的表面133上的撞击可以致使冷却流体散布开，特别是在周向方向上散布开，由此使跨第二空腔118的压力分布均衡。控制臂132进一步包括远离密封部件124的主要部分130的尖端131。
83.控制臂132使进入流动空腔134的冷却流体70至少部分偏转。由箭头80标示的，偏转的冷却流体可以围绕流动空腔134打旋，由此降低流动空腔134的温度并且然后离开流动空腔134以进入第二空腔118。
84.在图示的实施例中，控制臂132相对于转子102的主旋转轴线9从主要部分130朝向密封板122径向向外地并且轴向地延伸。控制臂132和密封板122限定在其之间的缝隙136，所述缝隙136使流动空腔134与第二空腔118流体地联通。在一些实施例中，缝隙136被限定在控制臂132的尖端131和密封板122之间。如由箭头82标示的，缝隙136允许冷却流体70的至少部分离开流动空腔134并且进入第二空腔118。缝隙136具有宽度138。宽度138是在密封板122和控制臂132的尖端131之间的距离。控制臂132可以具有会聚构造使得宽度138尽可能地小。换句话说，控制臂132可以在高的径向位置146处会聚。在图示的实施例中，控制臂132在尖端131附近可以是弯曲的使得尖端131基本上平行于密封板122延伸。
85.冷却流体70从第一空腔116流动通过每个转子叶片106的叶片槽口110。冷却流体70通过孔洞126排出到流动空腔134中。在一些情况中，冷却流体70通过多个这样的孔洞126离开。进一步地，冷却流体70可以均匀地通过缝隙136离开。冷却流体70可以进一步排出到在高的径向位置146处的第二空腔118。如由箭头84标示的，冷却流体进一步通过缝隙136流动离开第二空腔118。
86.在一些实施例中，密封部件124进一步包括朝向定子密封件120延伸并且与定子密封件120协作的一个或更多翅片142。翅片142密封于定子密封件120的静态密封部分144。定子密封件120通过迫使冷却流体70横向通过翅片142可以产生对冷却流体的流的阻隔。在操作期间，相对小量的冷却流体70能够经过密封部件124从第二空腔118到第三空腔119以向其提供冷却。
87.控制臂132可以避免跨定子井形空腔（即第二空腔118）的周向温度梯度。进一步地，控制臂132可以保证转子盘108、密封板122和转子叶片106的表面总是由冷却流体70润湿。取决于控制臂132的长度148和缝隙136的宽度138（即在密封板122和控制臂132的尖端131之间的距离），控制臂132可以允许在高的径向位置146处冷却流体70和核心气流a的混
合。这可以导致降低第二空腔118的温度。进一步地，在定子密封件120的前和后的两个空腔（即第二和第三空腔118、119）之间的高的温度梯度也可以被避免。否则这样的高的温度梯度可以不利地影响定子密封件120的性能。
88.控制臂132可以允许冷却流体70和来自核心气流a的获取流之间的均匀混合。改善冷却流体70和获取流之间的混合可以降低叶片平台114和转子叶片106和转子盘108的后部或下游部分的温度。这能够降低用以满足合适的温度所需要的冷却流体70的量。换句话说，以相同量的冷却流体的流可以获得更低的温度。因此，这能够提高燃气涡轮发动机10的单位燃料消耗量（sfc）和/或允许使用更低成本的材料。控制臂132还可以降低叶片组件100的重量、制造复杂性和/或成本。通过包括控制臂132的流所实现的预估的温度降低可以在60 k和100 k之间。
89.图5a图示了用于燃气涡轮发动机10的叶片组件200的部分的截面侧视图。图5b图示了叶片组件200的放大图。参考图5a和图5b，叶片组件200与叶片组件100类似。叶片组件200包括转子202、定子204、转子叶片206、定子叶翼207、转子盘208、叶片槽口210、叶片平台214、第一空腔216、第二空腔218、第三空腔219、定子密封件220、密封板222、密封部件224、孔洞226、流动空腔234、缝隙236、翅片242和静态密封部分244，其分别等同于叶片组件100的转子102、定子104、转子叶片106、定子叶翼107、转子盘108、叶片槽口110、叶片平台114、第一空腔116、第二空腔118、第三空腔119、定子密封件120、密封板122、密封部件124、孔洞126、流动空腔134、缝隙136、翅片142和静态密封部分144。
90.转子202进一步包括从转子盘208延伸的驱动臂254。驱动臂254可以是环状的。驱动臂254可以接合另一驱动臂260。驱动臂260是密封部件224的部分。在图示的实施例中，密封部件224与驱动臂254分开。然而，在一些其他情况中，密封部件224可以与驱动臂254成整体。进一步地，密封部件224包括主要部分230。主要部分230大体上平行于转子202的主旋转轴线9。
91.叶片组件200进一步包括控制臂232。控制臂232包括远离密封部件224的主要部分230的尖端231。控制臂232相对于主旋转轴线9从主要部分230的端部256朝向密封板222径向向外地且轴向地延伸。在主要部分230的端部256和密封板222之间的距离258大于缝隙236的宽度238（即在控制臂232的尖端231和密封板222之间的距离）。换句话说，控制臂232在控制臂232的尖端231附近的高的径向位置246处会聚。可需要缝隙236在高的径向位置246处尽可能地小。
92.在图示的实施例中，控制臂232包括两个部分，即第一部分250和第二部分252。然而，在一些情况中，控制臂232可以包括多于两个部分。在一些实施例中，控制臂232的第一和第二部分250、252中的每个可以具有相同的形状和尺寸。在一些其他实施例中，控制臂232的第一部分250和第二部分252中的每个可以具有不同的形状和尺寸。控制臂232的第一部分250相对于主旋转轴线9（或在图5b中示出的平行线8）斜向地倾斜并且与主旋转轴线9对夹成角度a3。在图示的实施例中，角度a3是正的。然而，在一些其他情况中，基于控制臂232的倾斜的方向，角度a3能够是负的。换句话说，控制臂232的第一部分250可以相对于主旋转轴线9沿向下的方向倾斜。控制臂232的第二部分252基本上垂直于主旋转轴线9（或在图5b中示出的平行线8）。换句话说，控制臂232的第二部分252基本上平行于密封板222。然而，在其他情况中，只要控制臂232在高的径向位置246处会聚，控制臂232的第一部分250和
第二部分252可以具有不同的构造。例如，控制臂232的第一部分250和第二部分252可以相对于主旋转轴线9以相同的角度倾斜。在一些其他示例中，控制臂232可以具有以一角度倾斜的单个直的部分。在一些其他示例中，控制臂232可以具有单个弯曲的部分，其在高的径向位置246处会聚。
93.如由箭头86标示的，冷却流体70从第一空腔216被接收在叶片槽口210内。进一步地，如由箭头88标示的，冷却流体70经过孔洞226并且进入流动空腔234。如由箭头90标示的，冷却流体70围绕流动空腔234打旋。冷却流体70可以将冷却提供到在流动空腔234内的转子202。如由箭头92标示的，冷却流体70经过在高的径向位置246处的缝隙236，离开流动空腔234并且进入第二空腔218。进一步地，如由箭头94标示的，冷却流体70脱离第二空腔218并且与核心气流a混合。至少相对小部分的冷却流体70经过密封部件224的翅片242从第二空腔218到第三空腔219以向其提供冷却。控制臂232可以允许冷却流体70与来自核心气体流a的获取流的均匀混合。
94.将被理解的是，本发明不限制于以上描述的实施例，并且在不脱离本文描述的概念的情况下能够进行各种修改和改进。