用於調整燃氣渦輪發動機中氣流畸變的平移入口的製作方法

2023-06-13 10:15:16 1

本發明主題大體涉及燃氣渦輪發動機，更確切地說，涉及用於調整燃氣渦輪發動機中氣流畸變的平移入口。

背景技術：

燃氣渦輪發動機大體包括核心，所述核心具有按連續流順序布置的壓縮機段、燃燒段、渦輪段和排氣段。在操作中，發動機氣流提供至所述壓縮機段的入口，在此處，一個或多個軸向壓縮機漸進地壓縮空氣直至其到達燃燒段。在燃燒段，燃料與壓縮空氣混合併燃燒，用以提供燃燒氣體。燃燒氣體從燃燒段傳送至渦輪段。通過渦輪段的燃燒氣流驅動壓縮機段，並通過排氣段傳送至如大氣中。

在操作中，燃氣渦輪發動機可能會在壓縮機段上遊的發動機氣流路徑可遇到氣流畸變，例如由燃氣渦輪發動機迎角造成的周向或局部流動中斷、橫向風或其它入口異常。操作中氣流畸變可能過於不均勻，導致壓縮機段部分處於正常的失速壓力比率或在其之下。在很多情況下，壓縮機段應保留充足的失速餘量，以便在燃氣渦輪發動機運行中防止失速狀況的發生。

在燃氣渦輪發動機中保留所需失速餘量的一種方法是關閉壓縮機段入口處的可變導向葉片，從而將壓縮機段中的氣流和壓力降低至足以造成失速狀況的壓力之下。然而，關閉可變導向葉片會降低燃氣渦輪發動機的整體效率。

技術實現要素：

本發明的方面和優點將部分地在以下說明中闡明，或根據所述說明可顯而易見，或可以通過實踐本發明了解到。

本發明的一個示例方面涉及燃氣渦輪發動機的核心發動機。所述核心發動機可包括按連續流順序布置的壓縮機段、燃燒段和渦輪段，所述壓縮機段、燃燒段和渦輪段至少部分限定燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑。所述核心發動機還可包括至少部分位於所述壓縮機段中的內流路表面，所述內流路表面至少部分限定所述發動機氣流路徑。所述核心發動機還可包括至少部分包圍所述壓縮段並限定前端的核心外殼。所述核心外殼可包括位於所述前端的平移入口組件。所述平移入口組件和內流路表面可一起限定所述壓縮機段的入口。所述平移入口組件可在限定入口處第一個入口區域的第一個位置和限定入口處第二個入口區域的第二個位置之間移動，所述第一個入口區域大於所述第二個入口區域。

本發明的另一個示例方面涉及用於調整燃氣渦輪發動機中氣流畸變的方法。燃氣渦輪發動機可包括按連續流順序布置的壓縮機段、燃燒段和渦輪段。所述壓縮機段、燃燒段和渦輪段可至少部分限定發動機氣流路徑。所述燃氣渦輪發動機可包括至少部分位於所述壓縮機段中的內流路表面，所述內流路表面至少部分限定所述發動機氣流路徑。所述燃氣渦輪發動機可包括至少部分包圍所述壓縮段並限定前端的核心外殼。所述方法包括通過一個或多個控制裝置，確定與發動機氣流路徑相關的氣流畸變狀況。所述方法還可包括通過一個或多個控制裝置控制平移入口組件，以調整燃氣渦輪發動機中的氣流畸變狀況。所述核心外殼可包括位於所述前端的所述平移入口組件。所述平移入口組件和內流路表面可一起限定所述壓縮機段的入口。所述平移入口組件可在限定第一個入口區域的第一個位置和限定第二個入口區域的第二個位置之間移動，所述第一個入口區域大於所述第二個入口區域。

本發明的其它示例方面涉及燃氣渦輪發動機、裝置、設備以及配置成調整燃氣渦輪發動機氣流路徑中氣流畸變的其他系統。可對本發明的這些示例性方面做出各種變化和修改。

技術方案1：一種用於燃氣渦輪發動機的核心發動機，所述核心發動機包括：

壓縮機段、燃燒段和渦輪段，其至少部分限定所述核心發動機的發動機氣流路徑；

內流路表面，其至少部分位於所述壓縮機段中，並至少部分限定所述發動機氣流路徑；

核心外殼，其至少部分包圍所述壓縮機段，並限定前端，所述核心外殼包括位於所述前端的平移入口組件，所述平移入口組件和內流路表面一起限定所述壓縮機段的入口，所述平移入口組件在第一位置和第二位置之間可移動，所述第一位置限定所述入口處的第一入口區域，所述第二位置限定所述入口處的第二入口區域，所述第一入口區域大於所述第二入口區域。

技術方案2：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件允許第一發動機氣流以第一氣流速度進入所述第一位置處的所述發動機氣流路徑中，其中，所述平移入口組件允許第二發動機氣流以第二氣流速度進入所述第二位置處的所述發動機氣流路徑中，其中，至少所述第一發動機氣流大於所述第二發動機氣流或所述第一發動機氣流速度小於所述第二發動機氣流速度。

技術方案3：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件構造為基於所述發動機氣流路徑中的氣流畸變可控，其中，所述氣流畸變是入口氣流畸變。

技術方案4：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述壓縮機段包括第一壓縮機和第二壓縮機，其中，所述平移入口組件構造為基於所述發動機氣流路徑中的氣流畸變可控，其中，所述氣流畸變是所述第一和第二壓縮機之間的氣流不匹配。

技術方案5：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件構造為基於所述發動機氣流路徑中的氣流畸變可控，所述核心發動機還包括：

一個或多個壓力傳感器裝置，其至少部分設置在所述發動機氣流路徑中，用以獲得與氣流畸變相關的一個或多個測量；

其中，所述平移入口組件構造為至少部分基於來自所述一個或多個壓力傳感器裝置的信號可控。

技術方案6：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述核心發動機限定周向，其中，所述平移入口組件可在所述第一位置和所述第二位置之間以大致均勻的方式圍繞所述核心發動機的所述周向移動。

技術方案7：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件還可另外地移動至中間位置，其中，所述中間位置限定中間入口區域，其中，所述中間入口區域小於所述第一入口區域，大於所述第二入口區域。

技術方案8：根據技術方案7所述核心發動機，其中，所述平移入口組件可基於來自控制器的信號在所述第一、第二和中間位置之間移動，用以調整所述發動機氣流路徑中的氣流畸變。

技術方案9：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件限定前緣，其中，所述核心發動機限定軸向，其中，所述平移入口組件的所述前緣在所述第一位置和所述第二位置之間至少部分沿所述軸向移動。

技術方案10：根據技術方案1所述核心發動機，其中，所述平移入口組件限定前緣，其中，所述核心發動機限定周向，其中，所述前緣限定所述第一位置處的第一周長，其中，所述前緣限定所述第二位置處的第二周長，其中，所述第二周長小於所述第一周長。

技術方案11：一種調整飛行器燃氣渦輪發動機中氣流畸變的方法，所述燃氣渦輪發動機包括按連續流順序布置的壓縮機段、燃燒段和渦輪段，所述壓縮機段、燃燒段和渦輪段至少部分限定發動機氣流路徑，所述燃氣渦輪發動機還包括至少部分位於所述壓縮機段中並且至少部分限定所述發動機氣流路徑的內流路表面，所述燃氣渦輪發動機還包括至少部分包圍所述壓縮機段並限定前端的核心外殼，所述方法包括：

通過一個或多個控制裝置確定與所述發動機氣流路徑相關的氣流畸變狀況；及

通過所述一個或多個控制裝置控制平移入口組件，以調整所述燃氣渦輪發動機的所述氣流畸變狀況，其中，所述核心外殼包括位於所述前端的平移入口組件，所述平移入口組件和內流路表面一起限定所述壓縮機段的入口，所述平移入口組件可在限定第一入口區域的第一位置和限定第二入口區域的第二位置之間移動，所述第一入口區域大於所述第二入口區域。

技術方案12：根據技術方案11所述方法，其中，所述平移入口組件還可另外地移動至中間位置，其中，所述中間位置限定中間入口區域，其中，所述中間入口區域小於所述第一入口區域，大於所述第二入口區域。

技術方案13：根據技術方案12所述方法，其中，所述平移入口組件允許第一發動機氣流在所述第一位置進入所述發動機氣流路徑，其中，所述平移入口組件允許第二發動機氣流在所述第二位置進入所述發動機氣流路徑，其中，所述平移入口組件允許中間發動機氣流在所述中間位置進入所述發動機氣流路徑，其中，所述中間發動機氣流小於所述第一發動機氣流，大於所述第二發動機氣流。

技術方案14：根據技術方案12所述方法，其中，控制所述平移入口組件包括使所述平移入口組件在所述第一、第二和中間位置之間移動。

技術方案15：根據技術方案11所述方法，其中，控制所述平移入口組件以調整所述氣流畸變狀況包括控制所述平移入口組件，從而減少所述氣流畸變狀況。

技術方案16：根據技術方案11所述方法，其中，確定與所述發動機路徑相關的所述氣流畸變狀況包括使用一個或多個壓力傳感器裝置獲得一個或多個測量，其中，控制所述平移入口組件以調整所述氣流畸變包括至少部分基於使用所述一個或多個壓力傳感器裝置獲得的所述一個或多個測量來控制所述平移入口組件。

技術方案17：根據技術方案11所述方法，其中，所述平移入口組件限定前緣，其中，所述核心發動機限定軸向，其中，所述平移入口組件的所述前緣在所述第一位置和所述第二位置之間沿所述軸向移動。

技術方案18：根據技術方案11所述方法，其中，所述平移入口組件限定前緣，其中，所述核心發動機限定周向，其中，所述前緣限定所述第一位置處的第一周長，其中，所述前緣限定所述第二位置處的第二周長，其中，所述第二周長小於所述第一周長。

技術方案19：一種用於飛行器的燃氣渦輪發動機系統，所述燃氣渦輪發動機系統包括：

壓縮機段、燃燒段和渦輪段，其至少部分限定所述核心發動機的發動機氣流路徑；

內流路表面，其至少部分位於所述壓縮機段中，並至少部分限定所述發動機氣流路徑；

核心外殼，其至少部分包圍所述壓縮機段，並限定前端，所述核心外殼包括位於所述前端的平移入口組件，所述平移入口組件和內流路表面一起限定所述壓縮機段的入口，所述平移入口組件可在第一位置和第二位置之間移動，所述第一位置限定所述入口處的第一入口區域，所述第二位置限定所述入口處的第二入口區域，所述第一入口區域大於所述第二入口區域；及

控制器，其可操作地連接至所述平移入口組件，所述控制器包括位於飛行器上的一個或多個處理器和一個或多個存儲設備，所述一個或多個存儲設備存儲指令，當所述指令被所述一個或多個處理器執行時將使所述一個或多個處理器執行操作，所述操作包括：

確定所述發動機氣流路徑中的氣流畸變狀況；及

控制所述平移入口組件以調整通過所述氣流通道的氣流，從而調整確定的氣流畸變狀況。

技術方案20：根據技術方案19所述燃氣渦輪發動機系統，其中，所述核心發動機包括一個或多個壓力傳感器裝置，所述一個或多個壓力傳感器裝置至少部分位於所述發動機氣流路徑中，並構造為獲取測量，以確定所述氣流畸變狀況，其中，所述平移入口組件由所述控制器至少部分基於通過所述一個或多個壓力傳感器獲得的測量來控制。

參照以下說明和附圖可以更好地理解各種實施例的這些和其他特徵、方面和優點。包括在本說明書內並構成本說明書的一部分的附圖說明了本發明的各個實施例，並且與本說明書一起用於解釋相關原理。

附圖說明

本說明書參照附圖向所屬領域的一般技術人員闡述了本發明的完整且可實現的詳細披露，包括其最佳模式，在附圖中：

圖1為根據本發明主題的示例實施例的燃氣渦輪發動機的剖面示意圖。

圖2為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的剖面示意圖。

圖3為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的剖面示意圖。

圖4為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的軸向示意圖。

圖5為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的軸向示意圖。

圖6為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的剖面示意圖。

圖7為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機前端的剖面示意圖。

圖8為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機中一組儀表化導向葉片(instrumentedguidevanes)的軸向示意圖。

圖9為根據本發明的示例實施例的示例燃氣渦輪發動機中單個儀表化導向葉片的示意圖。

圖10示出用於根據本發明的示例實施例的控制系統中的示例控制裝置。

圖11示出根據本發明的示例實施例的示例方法的流程圖。

具體實施方式

現將詳細參考本發明的實施例，附圖中示出了實施例的一個或多個實例。每個示例均以解釋本發明，而非限制本發明的方式提供。事實上，所屬領域的技術人員將易於了解，在不脫離本發明的範圍或精神的情況下，可以對本發明做出各種修改和變化。例如，作為一個實施例的部分而示出或描述的特徵可用於其他實施例中，從而得到另一個實施例。因此，本發明應涵蓋在所附權利要求書及其等效物的範圍內的此類修改和變化。

本發明的示例方面涉及實時調整燃氣渦輪發動機中的氣流畸變。在燃氣渦輪發動機運行中，氣流畸變可能過於不均勻，導致壓縮機段的部分處於正常失速壓力比率或在其之下，從而降低燃氣渦輪發動機的可操作性。因此，增加的失速餘量淨空(headroom)對於消除氣流畸變是必須的。

根據本發明示例方面的燃氣渦輪發動機和方法，可增加飛行器燃氣渦輪發動機的可操作性，其方法是，對燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑中的氣流畸變進行實時評估，並基於氣流畸變評估，操作平移入口組件，改變進入燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑的氣流量和/或氣流速度，從而調整發動機氣流路徑中的氣流畸變。從發動機氣流路徑中獲得的實時壓力測量可用於評估燃氣渦輪發動機中的氣流畸變狀況。然後可通過開啟或關閉平移入口組件，以增加或減少流入發動機氣流路徑中的氣流量和/或氣流速度，從而調整發動機氣流路徑中的氣流畸變。通過調整發動機氣流路徑中的氣流畸變，可提高燃氣渦輪發動機的可操作性。

根據本發明的特定方面，平移入口組件可用於響應於發動機氣流路徑中的氣流畸變，改變進入燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑的氣流量和/或氣流速度。燃氣渦輪發動機可包括按連續流順序布置的並由外殼包圍的壓縮機段、燃燒段和渦輪段。燃氣渦輪發動機可包括外殼前端的平移入口組件。發動機氣流可通過位於平移入口組件前緣和內流路表面之間的壓縮機段入口進入燃氣渦輪發動機。然後發動機氣流可流過燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑。平移入口組件的前緣可配置成在第一位置和第二位置之間移動，以改變壓縮機段入口區域。例如，在一個實施例中，平移入口組件的前緣可大體沿軸向移動，以加大或減小圍繞燃氣渦輪發動機壓縮機段入口的周長的入口區域。在另一個實施例中，平移入口組件的前緣可在第一位置和第二位置之間移動，以使平移入口組件的前緣至少部分沿徑向平移，以加大或減小入口區域。在一個實施例中，平移入口組件可在第一位置和第二位置之間以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪機周長移動，以使壓縮機段的入口區域在入口的整個周長周圍大致是均勻的。在另一個實施例中，平移入口組件可移動至一個或多個中間位置，以使一個或多個中間位置的入口區域小於第一位置的入口區域，大於第二位置的入口區域。

在一個實施例中，平移入口組件可配置成可控，以響應於氣流畸變在多個位置之間移動。例如，在一個實施例中，一個或多個壓力傳感裝置可集成到延伸至燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑中的各種部件。可基於從壓力傳感器裝置中獲得的實時壓力測量進行畸變狀況評估。例如，發動機氣流路徑的非均勻壓力輪廓可表明發動機氣流路徑中存在氣流畸變。然後可控制平移入口組件來調整與發動機氣流路徑相關的氣流畸變狀況。例如，可控制平移入口組件來加大或減小壓縮機段的入口區域，以允許或限制氣流進入發動機氣流路徑，從而減少氣流畸變。

通過這種方式，根據本發明示例方面的燃氣渦輪發動機和方法，可具有基於實時氣流畸變狀況調整燃氣渦輪發動機氣流畸變的技術效果。同時，可通過增加用於操作安全的失速餘量淨空來提高燃氣渦輪發動機的可操作性。

現在將詳細參考本發明的各項實施例，附圖中示出了本發明實施例的一個或多個實例。具體實施方式中使用數字和字母標識來指代附圖中的特徵。附圖和說明中類似或相同的標識用於指代本發明的類似或相同的部分。本專利申請文件所用的術語「第一」、「第二」以及「第三」可以互換使用以區分不同部件，並且這些術語並不旨在表示單個部件的位置或重要性。術語「上遊」和「下遊」是指相對於流體通路中的流體流動的相對方向。例如，「上遊」是指流體流自方向，並且「下遊」是指流體流向方向。

現參照附圖，其中，相同數字在所有圖形中表示同一元素，圖1是根據本發明示例實施例中燃氣渦輪發動機的剖面示意圖。確切地說，在圖1實施例中，燃氣渦輪發動機是高旁通渦輪風扇噴氣發動機10，在本說明書中被稱為「燃氣渦輪發動機10」。本發明示例方面在不脫離本發明範圍的情況下，可用於其它合適的燃氣渦輪發動機。

如圖1，燃氣渦輪發動機10限定軸向a(沿參照的縱向中心線12的平行方向延伸)和徑向r。燃氣渦輪發動機10還限定了周向(未示出)。一般，燃氣渦輪發動機10包括風機段14和核心發動機16，所述風機段14配置成與核心發動機16機械連通，處於與核心發動機流動連通的位置。

示出的示例核心發動機16大體上包括大體呈管狀的外殼18，所述外殼限定了包括平移入口組件112的前端。平移入口組件112和內流路表面114一起限定環形入口20。外殼18包圍：壓縮機段，其包括升壓機或低壓(lp)壓縮機22和高壓(hp)壓縮機24；燃燒段26；渦輪段，其包括高壓(hp)渦輪28和低壓(lp)渦輪30；以及排氣噴嘴段32，它們呈連續流關係。高壓(hp)軸或線軸34驅動地將hp渦輪28連接到hp壓縮機24。低壓(lp)軸或線軸36驅動地將lp渦輪30連接到lp壓縮機22。

此外，在示出的實施例中，風機段14包括可變距風機38，所述可變距風機具有以間隔方式耦合到輪盤42的多個風機葉片40。如所示，風機葉片40從輪盤42人體沿徑向r向外延伸。通過穿過動力齒輪箱44的lp軸36，風機葉片40和輪盤42可一起圍繞縱向中心線12旋轉。動力齒輪箱44包括用於調節lp軸36旋轉速度的多個齒輪。此外，在示出的實施例中，可變距風機38的輪盤42由可旋轉的前輪轂46所覆蓋，前輪轂呈流線型外形，以便促進氣流通過多個風機葉片40。

仍參考圖1示例燃氣渦輪發動機10還包括多個周向間隔的出口導向葉片50。所述多個出口導向葉片50沿軸向a設置在風機38的下遊，並從核心發動機16的外殼18起大體沿徑向r向外延伸。每個出口導向葉片50限定壓力52的中心(如圖2所示)和基本與徑向r平行延伸的變距軸p。值得注意的是，在示出的實施例中，燃氣渦輪發動機10不包括包圍風機段14和/或出口導向葉片50的任何外殼。相應地，在示出的實施例中，燃氣渦輪發動機10可能是指無涵道單風機燃氣渦輪發動機10。

在示出的示例燃氣渦輪發動機10中，風機段14或，更確切地，風機段14的風機葉片40的旋轉提供了燃氣渦輪發動機10的大部分推進推力。此外，提供了多個出口導向葉片50以提高風機段14的效率，並提供其它益處，例如，減少燃氣渦輪發動機10產生的噪音量。

在燃氣渦輪發動機10運行中，空氣量56穿過風機段14上的多個葉片40。空氣量56的第一部分，也就是空氣的第一部分60被引向或引導通過環形入口20進入延伸穿過壓縮機段、燃燒段26、渦輪段和排氣段32的發動機氣流路徑64中。空氣的第一部分60可能同樣是指發動機氣流。此外，空氣量56的第二部分，例如空氣的第二部分62，在核心發動機16周圍流動，繞過核心發動機16。空氣的第二部分62可能同樣是指旁通氣流。空氣第二部分62和空氣第一部分60之間的比率通常為旁通比。

仍參考圖1，當空氣第一部分60穿過lp壓縮機22，繼而穿過hp壓縮機24時，其壓力增大。然後經過壓縮的空氣第一部分60被提供至燃燒段26，在此處與燃料混合併燃燒，以提供燃燒氣體74。引導燃燒氣體74通過hp渦輪28，在此處，通過耦合於外殼18的hp渦輪定子葉片76連續級和耦合於hp軸或線軸34的hp渦輪轉子葉片78，將一部分熱能和/或動能從燃燒氣體74中提取出來，使hp軸或線軸34旋轉，從而支持hp壓縮機24的運行。隨後引導燃燒氣體74通過lp渦輪30，在此處，通過耦合於外殼18的lp渦輪定子葉片80的連續級和耦合於lp軸或線軸36的lp渦輪轉子葉片82，將第二部分熱能和/或動能從燃燒氣體74中提取出來，使lp軸或線軸36旋轉，從而支持lp壓縮機22的運行和/或風機38的旋轉。隨後引導燃燒氣體74通過核心發動機16的排氣噴嘴段32，以補充由風機段14提供的推進推力。

仍參考圖1，環形入口20的下遊是一個或多個入口導向葉片100。在特定的示例實施例中，入口導向葉片100可配置成開啟或關閉，從而限制空氣第一部分60流入延伸穿過壓縮機段的發動機氣流路徑64。在特定的示例實施例中，入口導向葉片100可以是按照如圖8和圖9所示的本發明示例實施例的儀表化導向葉片400。

入口導向葉片100的下遊是一個或多個支柱102，該支柱配置成機械地將外殼18連接到核心發動機16。支柱102延伸至發動機氣流路徑64中，在此處，空氣的第一部分60在支柱102上方流動。在特定的示例實施例中，支柱102配置成獲得壓力測量。支柱102的下遊是一個或多個可變導向葉片104。可變導向葉片104可配置成開啟或關閉，從而限制空氣第一部分60流入延伸穿過壓縮機段的發動機氣流路徑64。在特定的示例實施例中，可變導向葉片104可以是按照如圖8和圖9所示的本發明示例實施例的儀表化可變導向葉片400。

現參照圖2和圖3，示出了根據本發明示例方面的圖1中示例燃氣渦輪發動機10前端的近視剖面圖。如圖所示，所述燃氣渦輪發動機10包括至少一個控制機構106，其可配置成調節可變導向葉片104。在特定的示例實施例中，所述燃氣渦輪發動機10可包括多個控制機構106，每個單獨的控制機構106配置成調節單個可變導向葉片104或氣流路徑的其它構件。

仍參考圖2和圖3，平移入口組件112位於外殼18的前端上。如圖2和圖3，核心發動機16可包括內流路表面114。平移入口組件112可包括前緣116，所述前緣可由一個或多個致動器118移動。在一個實施例中，多個致動器118可圍繞燃氣渦輪發動機10的周向間隔分布，以移動前緣116。同時，前緣116和內流路表面114可限定環形入口20，如圖1所示。

如圖2和圖3所示，在一些實施例中，前緣116可至少部分沿徑向r在第一位置和第二位置之間移動。例如，如圖2所示，前緣116在第一位置，以使前緣116限定第一半徑120。如圖3所示，前緣116在第二位置，以使前緣116限定第二半徑122。如圖2和圖3所示，第一半徑120大於第二半徑122。

如圖2和圖3所示，空氣第一部分60從前緣116和內流路表面114之間進入核心發動機16。如圖2和圖3所示，相比在第二位置的前緣116，在第一位置的前緣116允許更多的空氣第一部分60進入發動機流路64。在另一個未在圖2和圖3中示出的實施例中，前緣116可移動至一個或多個中間位置，這樣在中間位置的空氣第一部分60少於在第一位置的空氣第一部分60，多於在第二位置的空氣第一部分60。

在一個示例實施例中，前緣116可響應於來自控制裝置的信號移動，例如，圖10中示出的控制裝置1000。例如，在一個實施例中，前緣116可響應於發送到一個或多個致動器118的控制信號移動，所述控制信號控制一個或多個致動器118將前緣116移動至特定設定點，例如第一、第二或中間位置。通過這種方式，可改變流過發動機氣流路徑64的氣流量和/或氣流速度，從而使環形入口20的性能可變，以匹配lp壓縮機22的氣流需求。在一個實施例中，可控制平移入口組件112移動前緣116，使其在第一、第二和中間位置之間移動，以使環形入口20的性能可變，從而調整氣流畸變，提高燃氣渦輪發動機10的可操作性，或增加lp壓縮機22的失速餘量。例如，在特定實施例中，調整氣流畸變可包括調整入口氣流畸變和/或調整lp壓縮機22和hp壓縮機24之間的氣流不匹配和/或氣流速度不匹配。風機例如燃氣渦輪發動機10中的可變距風機38可在可提高速度的較窄速度範圍內運行，因此可能會出現氣流和/或氣流速度不匹配。在這種構造中，低壓壓縮機如lp壓縮機22可能以相似的高速度運行，因為它們機械地耦合於通過齒輪箱的可變距風機。在低功耗情況下，低壓壓縮機如lp壓縮機22可能為高壓壓縮機如hp壓縮機24泵送太多氣流而使其不能接收。

現參照圖4和圖5，其示出了圖2和圖3中示出的示例燃氣渦輪發動機10的示例前端的軸向示意圖。如圖4和圖5所示，燃氣渦輪發動機10包括外殼18。外殼18包括前端的平移入口組件112。平移入口組件112可包括前緣116。燃氣渦輪發動機10還可包括內流路表面114。同時，前緣116和內流路表面114可限定環形入口20。

前緣116可在圖4中所示的第一位置和圖5中所示的第二位置之間移動。在一個實施例中，前緣116可在第一位置和第二位置之間以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪發動機10周向移動。例如，如圖4和圖5所示，前緣116可在第一位置和第二位置之間移動，以使環形入口20圍繞燃氣渦輪發動機10的周向上是大致均勻的。例如，前緣116可包括多個重疊面板，該重疊面板可開啟或關閉，從而在第一位置和第二位置之間移動。在不脫離本發明範圍或精神的情況下，在其他實施例中，前緣116可在第一位置和第二位置之間以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪發動機10的周向移動。此外，在一些實施例中，前緣116可以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪發動機10周向移動至一個或多個中間位置。

如圖4所示，位於第一位置的前緣116限定第一半徑120和第一周長124。如圖5所示，位於第二位置的前緣116限定第二半徑122和第二周長126。如圖4和圖5所示，第一半徑120人於第二半徑122，第一周長124大於第二周長126。此外，如圖4所示，前緣116和內流路表面114一起限定環形入口20的第一區域128。如圖5所示，前緣116和內流路表面114一起限定環形入口20的第二區域130。如圖4和圖5所示，第一區域128大於第二區域130。在燃氣渦輪發動機10運行期間，相比前緣116在第二位置時進入環形入口20的空氣第一部分60，位於第一位置的前緣116允許更多的空氣第一部分60進入環形入口20。此外和/或可選擇的，位於第一位置的前緣116將使空氣的第一部分60以第一氣流速度進入環形入口20，位於第二位置的前緣116將使空氣的第一部分60以第二氣流速度進入環形入口20。位於第二位置時的空氣第一部分60的氣流速度大於位於第一位置時的空氣第一部分60的氣流速度。在另一個未在圖4和圖5中示出的實施例中，前緣116可調節至一個或多個中間位置，以使在中間位置的入口區域小於第一區域128，大於第二區域130。在燃氣渦輪發動機10運行期間，位於中間位置的前緣116將使空氣的第一部分60進入發動機氣流路徑64，位於中間位置時的空氣第一部分60小於位於第一位置時的空氣第一部分60，大於位於第二位置時的空氣第一部分60。此外和/或可選擇的，位於中間位置的前緣116將使空氣的第一部分60進入環形入口20，位於中間位置時的空氣第一部分60的氣流速度小於位於第二位置時的空氣第一部分60的氣流速度，大於位於第一位置時的空氣第一部分60的氣流速度。

現參照圖6和圖7，根據本發明的附加示例方面，圖示了圖2和圖3中示出的燃氣渦輪發動機10的相同前端。與圖2和圖3中圖示的相同或相似結構以相同的參照數字指示。

如圖6和圖7，平移入口組件112位於外殼18的前端上。如圖6和圖7所示，核心發動機16可包括內流路表面114。平移入口組件112可包括前緣116，所述前緣可由一個或多個致動器118移動。在一個實施例中，多個致動器118可圍繞燃氣渦輪發動機10的周向間隔分布，以移動前緣116。同時，前緣116和內流路表面114可限定環形入口20，如圖1所示。

如圖6和圖7所示，在一些實施例中，前緣116可至少部分沿軸向a在第一位置和第二位置之間移動。例如，如圖6所示，前緣116在第一位置，以使環形入口20具有第一入口區域128。如圖7所示，前緣116在第二位置，以使環形入口20具有第二入口區域130。如圖6所示，前緣116在第一位置，以使前緣116限定第一半徑120。如圖7所示，前緣116在第二位置，以使前緣116限定第二半徑122。如圖6和圖7所示，第一半徑120和第二半徑122相等。在另一個實施例中，第一半徑120可以不同於第二半徑122。

如圖6和圖7所示，空氣第一部分60從前緣116和內流路表面114之間進入核心發動機16。如圖6和圖7所示，相比位於第二位置的前緣116，位於第一位置的前緣116允許更多的空氣第一部分60進入發動機流路64。此外和/或可選擇的，位於第一位置的前緣116將使空氣的第一部分60處於第一氣流速度，位於第二位置的前緣116將使空氣的第一部分60處於第二氣流速度。位於第二位置時的空氣第一部分60的氣流速度大於位於第一位置時的空氣第一部分60的氣流速度。在另一個未在圖6和圖7中示出的實施例中，前緣116可移動至一個或多個中間位置，以使位於中間位置時的空氣第一部分60少於位於第一位置時的空氣第一部分60，多於位於第二位置時的空氣第一部分60。此外和/或可選擇的，位於中間位置的前緣116將使空氣第一部分60的氣流速度小於位於第二位置時的空氣第一部分60的氣流速度，大於位於第一位置時的空氣第一部分60的氣流速度。

在一個實施例中，前緣116可在第一位置、第二位置和中間位置之間以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪發動機10的周向移動。例如，前緣116可沿軸向在第一位置、第二位置和中間位置之間移動，以使環形入口20圍繞燃氣渦輪發動機10的周向是大致均勻的。例如，前緣116可包括固體前緣(solidfrontedge)，所述固體前緣配置成沿軸向a移動，並在第一、第二和中間位置中保持固定半徑。在其他實施例中，在不脫離本發明範圍或精神的情況下，前緣116可在第一、第二和中間位置之間以大致均勻的方式圍繞燃氣渦輪發動機10周向移動。

在一個示例實施例中，前緣116可響應於來自控制裝置(例如，圖10中示出的控制裝置1000)的信號移動。例如，在一個實施例中，前緣116可響應於發送到一個或多個致動器118的控制信號移動，所述控制信號控制一個或多個致動器118將前緣116移動至特定設定點，例如第一、第二或中間位置。通過這種方式，可改變流過發動機氣流路徑64的氣流量和/或氣流速度，使環形入口20的性能可變，以匹配lp壓縮機22的氣流需求。在一個實施例中，可控制平移入口組件112來移動前緣116，使其在第一、第二和中間位置之間移動，使增大或減小的空氣第一部分60流入發動機氣流路徑64中，或者加大或減小空氣第一部分60的氣流速度，以調整氣流畸變，從而提高燃氣渦輪發動機10的可操作性，或增加lp壓縮機22的失速餘量。例如，在特定實施例中，調整氣流畸變可包括調整入口氣流畸變和/或調整lp壓縮機22和hp壓縮機24之間的氣流和/或氣流速度不匹配。

大致參照圖2到圖7，在燃氣渦輪發動機10運行中，平移入口組件112的前緣116可配置成可控，以調整發動機氣流路徑64中的氣流畸變。例如，控制裝置(如圖10中所示的控制裝置1000)可從一個或多個壓力傳感裝置中獲得測量，並確定正在經歷氣流畸變(如氣流分離)的發動機氣流路徑的區域。然後控制裝置可控制平移入口組件112來調整氣流畸變，其方法是，例如通過發送控制信號至一個或多個致動器118，以在第一、第二和中間位置之間移動前緣116，從而增加或減少空氣第一部分60，或加大或減小空氣第一部分60流入發動機氣流路徑64的氣流速度。通過這種方式，可調整甚至減少燃氣渦輪發動機中的氣流畸變，而提高燃氣渦輪發動機的可操作性。

在一個實施例中，一個或多個壓力傳感器裝置可至少部分位於發動機氣流路徑64內。在一個實施例中，一個或多個壓力傳感器可至少部分集成到發動機氣流路徑64中的一個或多個構件中，例如，圖8和圖9所示的儀表化導向葉片400。在另一個實施例中，所述一個或多個壓力傳感器裝置可集成到入口導向葉片100或支柱102中。在不脫離本發明範圍或精神的情況下，還可使用其它壓力傳感器裝置。使用由所述一個或多個壓力傳感器裝置獲得的測量，可確定氣流畸變評估。

此外，在另一個實施例中，多個壓力傳感裝置可圍繞燃氣渦輪發動機10周向間隔分布。例如，燃氣渦輪發動機10可包括多個儀表化導向葉片400，所述多個儀表化導向葉片圍繞圖8示出的燃氣渦輪發動機10的周向間隔分布。使用由壓力傳感器裝置獲得的測量，可進行氣流畸變評估。例如，發動機氣流路徑周向的非均勻壓力輪廓可表明發動機氣流路徑64的特定區域中存在氣流畸變。此外，一個或多個壓力傳感器裝置可用於至少部分確定兩個壓縮機之間的氣流和/或氣流速度不匹配，例如lp壓縮機22和hp壓縮機24之間。然後可控制一個或多個致動器118移動平移入口組件112的前緣116來增加或減少流入發動機氣流路徑64的空氣第一部分60，從而調整甚至減少氣流畸變。

現參照圖8，圖示了圖1中的示例燃氣渦輪發動機10中單導向葉片104陣列的軸向示意圖。如圖所示，多個單導向葉片104配置成周向陣列，位於lp壓縮機22上遊的發動機氣流路徑64中。如圖8所示，單導向葉片104陣列中包括五個儀表化導向葉片400，下文將參照圖9進行更詳細描述。如下文中參照圖9所進行的更詳細的描述，每個單儀表化導向葉片400配有壓力傳感裝置。如圖8所示，所述壓力傳感裝置包括一個或多個分接頭202和一個或多個局部傳感器204，該一個或多個分接頭202延伸穿過單儀表化導向葉片400，該局部傳感器配置成測量來自所述一個或多個分接頭202的氣壓。然而，所屬領域的技術人員將易於了解，在不脫離本發明的範圍或精神的情況下，所述壓力傳感器裝置可以是配置成感應壓力的任何合適設備。根據本發明示例方面，一個或多個壓力傳感器裝置，例如圖8中示出的儀表化導向葉片陣列，可用於獲得一個或多個測量，以確定發動機氣流路徑中的氣流畸變狀況，例如入口氣流畸變。未示出的附加壓力傳感器裝置也可用於獲得測量，以確定其它氣流畸變狀況，例如兩個壓縮機之間的氣流和/或氣流速度不匹配，例如lp壓縮機22和hp壓縮機24(參見示例，圖1)。如圖8所示，局部傳感器204配置成發送指示氣壓的數據至數字通信總線206。數字通信總線206發送指示氣壓的數據至控制器208。在一個實施例中，控制器208可以是編程為執行操作的控制裝置，例如圖10中示出的控制裝置1000。控制器208可基於指示氣壓的數據來控制各種致動器，例如，平移入口組件112的一個或多個致動器118。

圖9為根據本發明示例實施例的示例燃氣渦輪發動機中單儀表化導向葉片400的示意圖。儀表化導向葉片400可以是可變導向葉片104或固定導向葉片100。如圖9所示，儀表化導向葉片400可構造為非對稱的翼型件形狀，大體為「淚滴」形狀，具有前緣410、壓力側420和吸力側430。然而，在其他示例實施例中，儀表化導向葉片400卻可限定任何其它合適的對稱或非對稱形狀或結構。在一些實施方式中，前緣410可配置在發動機氣流路徑64中，以使流入環形入口20下遊的空氣第一部分60先接觸到前緣410，再流經壓力側420和吸力側430，並繼而進入lp壓縮機22。

仍參考圖9，一個或多個前緣分接頭412、壓力側分接頭422和/或吸力側分接頭432集成到儀表化導向葉片400中。虛線示出了前緣分接頭412、壓力側分接頭422和吸力側分接頭432。如圖9所示，兩個前緣入口414沿前緣410徑向間隔分布，使來自發動機氣流的空氣(例如，空氣第一部分60)進入前緣入口414，並穿過前緣分接頭412流至局部傳感器204(未在圖9中示出)。在另一個實施例中，單個前緣入口414和前緣分接頭412可集成到前緣410中。在另一個實施例中，三個或更多前緣入口414和前緣分接頭412可集成到前緣410中。

仍參考圖9，兩個壓力側入口424沿壓力側420軸向間隔分布，使發動機氣流(例如，來自空氣第一部分60的空氣)進入壓力側入口424，並穿過壓力側分接頭422流至局部傳感器204(未在圖9中示出)。在另一個實施例中，單個壓力側入口424和壓力側分接頭422集成到壓力側420中。在另一個實施例中，三個或更多壓力側入口424和壓力側分接頭422集成到壓力側420中。

仍參考圖9，兩個吸力側入口434沿吸力側430軸向間隔分布，使來自發動機氣流的空氣(例如，空氣第一部分60的空氣)進入吸力側入口434，並穿過吸力側分接頭432流至局部傳感器204(未在圖9中示出)。虛線示出了吸力側入口434。在另一個實施例中，單個吸力側入口434和吸力側分接頭432集成到吸力側430中。在另一個實施例中，三個或更多吸力側入口434和吸力側分接頭432集成到吸力側430中。

仍參考圖9，在一個實施例中，局部傳感器204(未示出)可配置成測量壓力側分接頭422和吸力側分接頭432之間的壓差。在另一個實施例中，局部傳感器204(未示出)可配置成測量來自壓力側分接頭422和吸力側分接頭432的絕對壓力。

圖10示出用於根據本發明的示例實施例的控制系統中的示例控制裝置。如圖所示，控制裝置1000可包括一個或多個處理器1012和一個或多個存儲設備1014。所述一個或多個處理器1012可包括任意合適的處理裝置，例如微處理器、微控制器、集成電路、邏輯設備或其它合適的處理裝置。所述一個或多個存儲設備1014可包括一個或多個計算機可讀介質，包括但不限於非瞬時性計算機可讀介質、ram、rom、硬碟驅動器、快閃記憶體驅動器或其它存儲設備。

所述一個或多個存儲設備1014可存儲由所述一個或多個處理器1012可存取的信息，包括可由所述一個或多個處理器1012執行的計算機可讀指令1016。所述指令1016可以是在被所述一個或多個處理器1012執行時，使所述一個或多個處理器1012執行操作的任意指令集。所述指令1016可在以任何合適語言編寫的軟體中實現，或在硬體中實現。在一些實施例中，所述指令1016可由所述一個或多個處理器1012執行，使所述一個或多個處理器1012執行操作，例如參照圖11中描述的、控制平移入口組件調整燃氣渦輪發動機中氣流畸變的操作。

參照圖10，所述存儲設備1014可進一步存儲可由所述處理器1012存取的數據1018。所述數據1018可包括例如操作參數、從所述發動機氣流路徑中獲得的壓力測量和其它數據。所述數據1018還可包括與模型和算法相關的數據，所述模型和算法用於執行根據本發明示例方面的示例方法，例如用於確定畸變狀況的模型和算法。

所述控制裝置1000可進一步包括通信接口1020。所述通信接口1020可配置成通過通信網絡1040與飛行器系統通信。例如，所述通信接口1020可接收代表壓力傳感器裝置(例如，分接頭202和局部傳感器204)所獲壓力的數據。在一個實施例中，所述通信接口1020可向具有一個或多個致動器的發動機控制系統1050提供控制命令，以控制所述燃氣渦輪發動機10的各種部件，例如但不限於平移入口組件112的致動器118。所述通信接口1020還包括用於連接一個以上其它裝置的任何合適部件，包括例如發射器、接收器、埠、控制器、天線或其它合適部件。

本發明討論的技術參照了基於計算機的系統和採取的行動、發送到這些系統的信息，以及從這些系統發送的信息。所述領域的技術人員應認識到，基於計算機的系統的固有靈活性可使各個部件之間實現多種可能配置、組合以及任務分工和功能劃分。例如，本發明討論的過程可使用單個計算設備或共同工作的多個計算設備來實現。資料庫、內存、指令和應用程式可在單個系統上實現或分布在多個系統上。分布式部件可順序或並行運行。

現參照圖11，其中示出了根據本發明的示例實施例的示例方法(1100)的流程圖。圖11可由一個或多個控制裝置實現，例如圖10中示出的控制裝置1000。此外，圖11示出了方便說明和討論以特定順序執行的步驟。使用本發明中提供的公開內容，所述領域的技術人員將了解在不脫離本發明範圍情況下，可以以各種方式對本發明中公開的任何方法的各種步驟進行修改、改寫、擴展、重排和/或省略。

在(1102)處，所述方法可包括從一個或多個壓力傳感器裝置中獲得一個或多個測量。所述一個或多個測量可通過例如可操作的連接到圖8和圖9中示出的儀表化導向葉片400的局部傳感器204獲得。或者，所述一個或多個測量可從任意其它合適的壓力傳感器裝置中獲得。

在(1104)處，所述方法可包括從所述一個或多個測量中確定與燃氣渦輪發動機的發動機氣流路徑相關的畸變狀況。例如，使用所述一個或多個測量，可確定畸變狀況，例如所述燃氣渦輪發動機10的發動機氣流路徑64中的局部氣流中斷，其導致所述lp壓縮機22的部分處於或低於足以引起失速情況的壓力。

在(1106)處，所述方法可包括至少部分基於畸變狀況評估，確定用於激活平移入口組件的控制信號。例如，可確定平移入口組件112的設定點，以增加通過平移入口組件112的氣流，從而為所述發動機氣流路徑64中正在經曆局部氣流中斷的區域供能。然後可發送代表所述平移入口組件112所確定設定點的控制信號至一個或多個致動器118，以調節平移入口組件112。

在(1108)處，所述方法可包括基於控制信號，控制所述平移入口組件112，以調整畸變狀況。例如，一個或多個致動器122可基於控制信號移動平移入口組件112的前緣116。可控制平移組件112，使其移動至確定設定點，從而調整氣流畸變。通過這種方式，平移入口組件112可調整與燃氣渦輪發動機相關的氣流畸變。

本說明書使用各個實例來公開本發明，包括最佳模式，同時也讓所屬領域的任何技術人員能夠實踐本發明，包括製造並使用任何裝置或系統，以及實施所涵蓋的任何方法。本發明的可獲專利範圍由權利要求書限定，並且可包括所屬領域技術人員能想到的其他實例。如果其他此類實例的結構要素與權利要求書的字面意義相同，或如果此類實例包括的等效結構要素與權利要求書的字面意義無實質差別，則此類實例也屬於權利要求書的範圍。