具体实施方式

在操作期间，涡轮发动机暴露于高温、高压和高速。涡轮框架，诸如涡轮中心框架(TCF)，用作涡轮发动机中的支承结构，将高压轴的后轴承与涡轮壳体连接，且在高压涡轮与低压涡轮之间形成空气动力学过渡管道。当涡轮发动机实施为喷气发动机时，轴可由最少两个轴承支承，其中一个轴承(例如，推力滚珠轴承)来支承轴向和径向负载，且另一轴承(例如，圆柱滚子轴承)来承受径向负载。给定轴承负载通过涡轮框架结构传递到外壳，该区域将承受非常高的应力。因而，涡轮框架除了必须能够持久承受超过1000摄氏度的温度外，必须能够承受所产生的负载。给定高温，用于涡轮框架的材料(例如，涡轮中心框架(TCF)、涡轮静叶框架(TVF)、涡轮中间框架(TMF)和/或涡轮后框架(TRF))应具有较高的温度承受能力和较低的热膨胀系数，给定使用能够承受发动机内部较高操作温度的材料的能力允许较高的发动机效率。

涡轮框架可使用流径硬件(例如，整流罩)使离开高压涡轮的热气流通过结构构件和管朝低压涡轮传送。然而，未冷却或未充分冷却的整流罩承受涡轮框架中通常存在的高温的能力有限。此类未冷却的整流罩限制流径硬件承受更高操作温度的能力。用于改进的燃气涡轮框架流径硬件冷却的方法和设备允许涡轮框架对更高的操作温度的耐受性提高。

在以下详细描述中，参照形成其一部分的附图，且附图中通过图示示出可实施的特定示例。对这些示例进行足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实施本主题，且应理解的是，可利用其它示例。因此，提供以下详细描述以描述示例性实施方式，且不将其理解为限制本公开内容中描述的主题的范围。来自以下描述的不同方面的某些特征可组合以形成下文论述的主题的另外新的方面。

“包含”和“包括”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式用语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包含”或“包括”(例如，包括(comprise)、包括(include)、包括(comprising)、包含(including)、具有等)作为前序部分或在任何种类的权利要求叙述中时，应理解为在不落于对应的权利要求或陈述的范围外部的情况下，可存在额外元素、用语等。如本文中使用的，当例如在权利要求的前序部分中使用短语“至少”作为过渡用语时，其以与用语“包括”和“包含”是开放式的相同的方式是开放式的。当例如以诸如A、B和/或C的形式使用时，用语“和/或”是指A、B、C的任何组合或子集，诸如(1)单独的A，(2)单独的B，(3)单独的C，(4)A与B，(5)A与C，(6)B与C，以及(7)A与B与C。如本文中在描述结构、构件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“A和B中的至少一个”意在表示包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。类似地，如本文中在描述结构、构件、项目、对象和/或事物的上下文中使用的，短语“A或B中的至少一个”意在表示包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的执行或进行的上下文中使用的，短语“A和B中的至少一个”意在表示包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。类似地，如本文中在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的执行或进行的上下文中使用的，短语“A或B中的至少一个”意在表示包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任何的实施方式。

如本文中使用的，单数引用(例如，“一个”、“一种”、“第一”、“第二”等)不排除多个。如本文中使用的，用语“一个”或“一种”实体是指该实体中的一个或多个。用语“一个”(或“一种”)、“一个或多个”和“至少一个”可在本文中可互换地使用。此外，虽然单独列出，多个装置、元件或方法动作可由例如单个单元或处理器来实现。另外，虽然单独的特征可包括于不同的示例或权利要求中，这些可能可组合，且包括于不同的示例或权利要求中不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。

如本文中使用的，用语“系统”、“单元”、“模块”、“发动机”、“构件”等可包括操作成执行一个或多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可包括计算机、处理器、控制器和/或基于存储在有形且非暂时性的计算机可读存储介质(诸如计算机存储器)上的指令来执行操作的其它基于逻辑的装置。备选地，模块、单元或系统可包括硬接线装置，其基于装置的硬接线逻辑来执行操作。附图中示出的各种模块、单元、发动机和/或系统可表示基于软件或硬接线指令来操作的硬件、引导硬件执行操作的软件，或它们的组合。

涡轮发动机，也称为燃烧涡轮或燃气涡轮，是一种内燃发动机。涡轮发动机通常用于飞行器和功率生成应用中。如本文中使用的，用语“有用物(asset)”、“飞行器涡轮发动机”、“燃气涡轮”、“陆基涡轮发动机”和“涡轮发动机”可互换地使用。涡轮发动机的基本操作包括用风扇通过涡轮发动机的前部吸入新鲜的气流。在一些示例中，气流穿过位于风扇与高压压缩机之间的中压压缩机或增压压缩机行进。增压压缩机用于在气流进入高压压缩机之前增压或提升气流压力。然后，气流可行进通过高压压缩机，高压压缩机进一步加压气流。高压压缩机包括附接到轴上的一组叶片。叶片高速旋转，且随后压缩气流。然后，高压压缩机将加压气流送入燃烧室。在一些示例中，高压压缩机以每小时几百英里的速度供给加压气流。在一些情形下，燃烧室包括一个或多个燃料喷射器环，其将稳定的燃料流喷射到燃烧室中，在该处燃料与加压气流混合。

在涡轮发动机的燃烧室中，燃料由点火器提供的电火花点燃，在一些示例中，该燃料在高于1000摄氏度的温度下燃烧。所产生的燃烧产生高温高压气流(例如，热燃烧气体)，其通过涡轮的另一组叶片。涡轮包括旋转和静止翼型截面叶片的错综复杂的阵列。随着热燃烧气体通过涡轮，热燃烧气体膨胀，导致旋转的叶片旋转。旋转叶片至少用于两个目的。旋转叶片的第一目的在于驱动增压压缩机和/或高压压缩机以将更多加压的空气吸入燃烧室。例如，涡轮以直接驱动的构造与高压压缩机附接在相同轴上，因此，涡轮的旋转导致高压压缩机旋转。旋转叶片的第二目的在于使可操作地联接到涡轮区段的发电机旋转以产生电，和/或驱动转子、风扇或螺旋桨。例如，涡轮可生成电，以由飞行器、功率站等使用。在飞行器涡轮发动机的示例中，热燃烧气体在通过涡轮之后，通过飞行器涡轮发动机的后部处的喷嘴离开飞行器涡轮发动机。

现在参照图，其中相同的数字指示在图各处的相同元件，图1为示例性高旁通比涡扇类型燃气涡轮发动机110(“涡扇110”)的示意性截面图。如图1中示出的，涡扇110限定延伸穿过其中的纵向或轴向中心线轴线112以供参考。大体上，涡扇110包括设置在风扇区段116下游的核心发动机或燃气涡轮发动机114。

核心涡轮发动机114大体上包括限定环形入口120的基本管状的外壳118。外壳118可由单个壳或多个壳形成。外壳118包围成串流关系的具有增压器或低压压缩机122(“LP压缩机122”)和高压压缩机124(“HP压缩机124”)的压缩机区段；燃烧区段126；具有高压涡轮128(“HP涡轮128”)和低压涡轮130(“LP涡轮130”)的涡轮区段；以及排放区段132。高压轴或转轴134(“HP轴134”)传动地联接HP涡轮128和HP压缩机124。低压轴或转轴136(“LP轴136”)传动地联接LP涡轮130和LP压缩机122。LP轴136还可联接到风扇区段116的风扇转轴或轴138。在一些示例中，LP轴136直接联接到风扇轴138(例如，直接驱动构造)。在备选构造中，LP轴136可经由减速齿轮139(例如，间接驱动或齿轮驱动构造)联接到风扇轴138。

如图1中示出的，风扇区段116包括多个风扇叶片140，其联接到风扇轴138且从其沿径向向外延伸。环形风扇壳或机舱142沿周向包围风扇区段116和/或核心涡轮114的至少一部分。机舱142可关于核心涡轮114由多个沿周向间隔开的出口引导静叶144支承。此外，机舱142的下游区段146可包围核心涡轮114的外部，以限定其间的旁通气流通路148。

如图1中示出的，空气150在其操作期间进入涡扇110的入口部分152。空气150的第一部分154流入旁通流动通路148中，而空气150的第二部分156流入LP压缩机122的入口120中。联接到LP轴136的LP压缩机定子静叶170和LP压缩机转子叶片172的一个或多个连续级逐渐地压缩经由LP压缩机122流向HP压缩机124的途中的空气150的第二部分156。接着，联接到HP轴134的HP压缩机定子静叶174和HP压缩机转子叶片176的一个或多个连续级进一步压缩流过HP压缩机124的空气150的第二部分156。这将压缩空气158提供至燃烧区段126，在该处，其与燃料混合且点燃来提供燃烧气体160。

燃烧气体160流过HP涡轮128，在该处，联接到HP轴134的HP涡轮定子静叶166和HP涡轮转子叶片168的一个或多个连续级从其提取动能和/或热能的第一部分。该能量提取支持HP压缩机124的操作。燃烧气体160然后流过HP涡轮130，在该处，联接到轴136的LP涡轮定子静叶162和LP涡轮转子叶片164的一个或多个连续级从其提取热能和/或动能的第二部分。该能量提取使LP轴136旋转，从而支持LP压缩机122的操作和/或风扇轴138的旋转。燃烧气体160然后通过其排放区段132离开核心涡轮114。具有整流罩组件161的涡轮框架位于HP涡轮128与LP涡轮130之间。涡轮框架161用作支承结构，将高压轴的后轴承与涡轮壳体连接，且在HP涡轮128与LP涡轮130之间形成空气动力学过渡管道。整流罩形成高压涡轮与低压涡轮之间的流径，且可使用金属铸件(例如，镍基铸造金属合金等)形成。

连同涡扇110，核心涡轮114用作类似的目的，且在陆基燃气涡轮、涡喷发动机(其中空气150的第一部分154与空气150的第二部分156的比率小于涡扇的比率)以及无涵道风扇发动机(其中风扇区段116没有机舱142)中暴露于类似的环境。在涡扇发动机、涡喷发动机和无涵道发动机中的每个中，减速装置(例如，减速齿轮箱139)可包括于任何轴与转轴之间。例如，减速齿轮箱139设置在LP轴136与风扇区段116的风扇轴138之间。

图2更详细地示出可在图1的燃气涡轮发动机内使用的部分涡轮框架整流罩组件161的示例性上部透视图。涡轮框架整流罩组件161包括用于在燃气涡轮发动机101操作期间冷却整流罩组件161的流径硬件构件(例如，静叶)。如其中描绘的，涡轮框架组件161限定轴向方向A和周向方向C。大体上，轴向方向A大体上平行于纵向轴线112延伸，且周向方向C围绕纵向轴线112同心地延伸。

整流罩组件161位于HP涡轮128与LP涡轮130之间(例如，定位在高压转轴与低压转轴之间)，在涡轮之间提供流径218，以允许来自高压涡轮128的热燃烧气体160的通过。整流罩组件161围绕发动机中心线轴线112沿周向延伸。在图2的示例中，整流罩组件161包括示例性整流罩202。整流罩202包括外带204和内带206，其中静叶208定位在外带204与内带206中间。外带204和内带206在整流罩202的前端处的周向长度小于在整流罩202的后端处的周向长度，而外带206在整流罩202的后端和整流罩202的前端处的周向长度大于内带204在整流罩202的后端和前端处的周向长度。如结合图12A-12D更详细描述的，外带204包括形成为在整流罩组件161的部分的每个整流罩202之间形成密封的边缘214。外带的边缘214在整流罩202的前端与后端之间延伸。在一些示例中，如图2中示出的，边缘以发夹结构的形状形成。整流罩202的内带206也一起定位以形成密封件216(例如，使用发夹结构形状的边缘214)。因而，可使用边缘214来连接相邻的整流罩202，以形成连续的沿周向延伸的结构，该结构形成整流罩组件161。

如结合图8和图10更详细描述的，定位在外带204与内带206之间的静叶208可具有翼型的形状，从而形成前缘(例如，在整流罩202的前端处)和后缘(例如，在整流罩202的后端处)。如结合图9所示出和描述的，静叶208可具有中空的翼型形状的中空内部212，以允许将支柱定位在整流罩202内。在图1中，中空静叶208可具有双壁结构，如结合图6所描述的。

静叶208的双壁结构包括用于使冷却气流通过以冷却整流罩202的开口210。在一些示例中，取决于预期的操作温度和/或选择用于整流罩组件161中的材料，整流罩202可未冷却。然而，给定超过1000摄氏度的高操作温度，整流罩组件161应具有高温能力和低热膨胀系数，使用能够承受发动机内较高操作温度以允许较高发动机效率的材料。因而，在整流罩202进行冷却的一些示例中，整流罩静叶208包括开口210，用于使冷却气流从外带204流向由静叶208形成的整流罩202的翼型(例如，具有前缘和后缘)。给定热的燃烧气体流径218的高温在整流罩202的静叶208之间通过，经由静叶开口210提供的冷却空气的存在降低温度，从而允许使用较低等级的材料用于流径硬件(例如，整流罩202)和/或使用更高的流径温度(例如，更高的操作温度)。

在一些示例中，图2的整流罩202的厚度可在40-110密耳(例如0.04-0.1英寸)的范围内，且静叶开口210在尺寸上可为15-45密耳(例如0.015-0.045英寸的直径)，以用于向静叶和/或整流罩的其余部分(例如，在整流罩202的外带204与内带206之间)提供冷却空气。然而，可使用任何开口直径、尺寸和/或布局，以便有效地增加涡轮框架和/或任何涡轮框架构件的冷却，同时减小例如改进比燃料消耗(SFC)所需要的冷却流量。

在一些示例中，开口210可沿静叶208沿周向定位，且在对准的开口的每列上具有变化数量的开口210(例如，一列开口，其中总共有20个竖直对准的开口，该列中的开口数量取决于给定位置中静叶208的高度)。静叶开口210的数量可取决于由于开口210向整流罩202提供冷却空气所导致的总体预期的整体温度降低(例如预期的冷却速率)而变化。整流罩202可使用单件式设计形成，使得整流罩不分段和/或分割。

在图2中，整流罩202结构(例如，外带204、内带206和/或静叶208)可包括网格结构230。可使用沿网格结构区域232的冷却流234来用于控制整体流径硬件温度。可基于允许增加热传递速率、更高的承载能力、增加的冷却流通路以及较低的整流罩结构重量的结构来确定网格结构区域232的布局(例如，网格结构定向)。可通过设计网格结构230来优化或以其它方式改进网格结构230的设计，以允许增加热传递系数(例如，增加表面区域以增加热传递速率)，减小压降(例如，形成用于冷却流234的平滑通路)，减轻整流罩结构的重量(例如，较高的空隙结构)，和/或增加强度(例如，网格放置得足够接近以提供较高的强度以承受各种负载)。另外，网格结构还可设计成减小振动，振动可导致发动机部件的疲劳损坏增加。网格几何形状可取决于设计规范而变化，且不限于图2的示例中呈现的几何形状。可使用增材制造和/或用于流径硬件制造的任何其它方法来形成网格结构230。

图3示出可在图1的燃气涡轮发动机内使用的部分涡轮框架整流罩组件161的示例性下部透视图300。下部透视图300示出在热气流通过静叶208的外边缘时的热气流，其中静叶208沿中心线轴线112变窄。在图3的整流罩组件161中，整流罩202的外带204和内带206以与图2不同的备选视图示出，其中更详细地示出内带206。一旦燃烧气体160通过燃烧室，源自HP涡轮128的热气流218示为从图2的静叶208的前缘通到后缘。如图2中，静叶开口210示为沿周向围绕静叶208定位，其中开口在中空双壁静叶208的内部表面304和外部表面306(例如，第一表面304和第二表面306)上看到。在图3中，开口也明确地定位在静叶208的后缘上，在静叶208结构的后缘的非常末端上形成一列竖直对准的开口302，如使用图4的备选视图更详细地示出的。后缘对准的竖直开口302可用于向整流罩202提供额外的冷却，使得使冷却空气均匀地分布在整流罩202各处，导致热梯度减小。例如，温度梯度可在非常短的距离上发生，产生高的热应力并改变涡轮框架结构和流径硬件(例如，整流罩、支柱等)的总体尺寸，使得结构可响应于温度上的变化来膨胀和/或收缩(例如，整流罩材料在它们达到正常操作温度时可发生热致生长，其中燃烧器和涡轮区段的温度超过1000摄氏度)。因此，整流罩结构的设计不仅要考虑性能标准(例如强度、疲劳能力等)，还要考虑总体成本以及重量(例如在航空航天应用中)。整流罩202的材料选择可取决于允许控制热膨胀(例如，热诱导的材料膨胀)以改进发动机102性能(例如，低的热膨胀系数)的因素。然而，此类状况限制整流罩202的材料选择。如本文中公开的，整流罩202的冷却可允许使用较低等级的材料，该较低等级的材料以其它方式是不适用的(由于高温和/或在涡轮框架中形成的热梯度)。此外，对于已经承受高操作温度的整流罩组件161使用更高等级的材料可允许在存在基于流径硬件的冷却系统(例如，整流罩202的冷却)的情况下甚至在更高的温度下进行操作。另外，用于形成每个相邻整流罩202之间的密封的边缘214可设计为进一步减小热梯度并考虑在操作温度下的热致膨胀，如结合图12A-12D更详细描述的。

图4示出图3的部分涡轮框架整流罩组件的下部透视图300的示例性侧视图400。图3的侧视图400指示源自HP涡轮128的热气流218从图2-3的整流罩202的外带204的前端传送到外带204的后端，其中燃烧气体160的流动方向指示图4的部分整流罩组件侧视图400的定位。示出外带204的弯曲边缘214与另一整流罩相邻，从而形成部分整流罩组件161。图2-3中的静叶208的图3的竖直对准的开口302的列在图4中示为定位在静叶208的后缘的末端上。这提供包括于静叶208的外表面306上的开口210的备选视图，以示出来自外带204的进入中空静叶208的冷却空气可在何处离开以便冷却整流罩202。开口302列可从静叶208设计中排除，替代地仅包括示为沿周向围绕静叶208的其余开口210。在一些示例中，仅静叶208的后缘上的开口302的列可被包括作为整流罩冷却系统设计的部分。可基于整流罩组件161的整体温度降低来确定在竖直对准的开口302的列和/或开口210的其余列中使用的开口的总数。开口210和/或302可以以任何其它方式布置和/或以对称或不对称的方式定位在静叶的任何部分中，且不限于特定的布置。

图5示出图2的部分涡轮框架整流罩组件161的上部透视图的侧视图500。整流罩组件161的侧视图500提供定位在静叶208的外部表面306上的开口210的视图，使得可调整开口210的数量以解决外部表面306沿中心线轴线112的变窄。外带204和内带206定位在静叶208之间。如先前描述的，开口210和/或302允许冷却气流经由开口从外带204进入整流罩翼型，其中来自HP涡轮128的热气流218穿过整流罩202。在图5中，围绕静叶208沿周向定位的静叶开口210在静叶壁的外表面306的每侧上布置成总共四列，其中在翼型的后缘上具有单列开口302。然而，基于最终预期的整体温度降低，可使用静叶208的外表面306上的任何数量的列和/或开口的布置。开口210和/或302的几何形状可为确定为改进整流罩冷却性能的任何几何形状，诸如减小热主流吸入(例如，横向和向前扩展的孔、张开的孔、孔的长度与直径的比率的变化等)。开口210和/或302的间隔可为任何间隔(例如，较小的孔间隔可导致静叶208的更好的覆盖，与较大的孔相比具有更高的效率值)。

图6示出图2的部分涡轮框架整流罩组件161的上部透视图的截面双壁整流罩视图600。示出的静叶208将外带204连接到内带206，其中部分整流罩组件161的整流罩202附接在弯曲边缘214处。来自外带204的冷却气流602(由图6中的箭头所指示)进入静叶208的中空结构212。冷却气流602示出进入内部静叶表面304，其中开口210定位成产生双壁静叶208与整流罩202翼型之间的气流604导管(如由图6中的箭头所示出的)，使得冷却空气604穿过双层静叶208，在外静叶表面306处通过开口210离开。冷却气流602可源自诸如压缩机之类的源。从静叶208中的开口离开的冷却空气604产生一种膜冷却，从而在整流罩翼型表面上产生冷却空气薄层。例如，冷空气可通过静叶开口210注入热气流中，通过冷却其表面来保护整流罩翼型金属。此外，给定静叶208的双壁结构，冷却空气602通过内静叶壁表面304(图3)的开口进入双壁606，且除了通过外静叶表面306上的开口210离开外，消散在双壁606结构各处。除了通过直接从静叶开口210离开的冷却空气提供额外的膜冷却的壁开口210外，这允许静叶208的壁冷却。因而，整流罩组件161材料所暴露于的高温可降低(例如，整体温度降低)且材料得到更好的保护(例如，降低高温引起的材料变化)。

图7示出图2的部分涡轮框架整流罩组件161的上部透视图的顶视图700。图7示出整流罩202的外带204，以及静叶208的中空内部212。图7用于示出整流罩翼型的前缘和后缘处的整流罩冷却气流，如下文结合图8A-8C和图10A-10B更详细描述的。

图8A-8C描绘使用图2整流罩组件161的双壁静叶208中的流径开口的示例性整流罩冷却800。图8A示出使用来自部分涡轮框架整流罩组件161的外带腔的气流的整流罩冷却800。在图8A中，示出围绕静叶208的中空开口的外带204，其中前缘802和后缘804指示整流罩翼型相对于图1的源自HP涡轮128的热气流的位置。因而，图8A中示出的箭头对应于从外带204到中空双壁静叶208的冷却气流(例如，源自压缩机)的进入。

图8B进一步示出流径开口在图8A的整流罩中为了允许冷却气流进入图6的双壁框架整流罩而进行的定位820。开口210嵌入双壁静叶208内，其中开口位于静叶208的整个圆周各处，包括在前缘(LE)802和/或后缘(TE)804处(例如，图3的开口302的列)。例如，内椭圆对应于内静叶壁表面304(例如，暴露于来自开孔的冷却气流)，而外椭圆对应于外静叶壁表面306(例如，暴露于来自HP涡轮128的热气流)。因而，允许冷却空气从外带204腔进入双壁静叶208(例如，在内静叶壁表面304处)的开口210的示例性布置允许冷却空气然后从外静叶表面306的侧开口向围绕整流罩翼型的热气流径释放。

图8C示出从图6的双壁整流罩的流径侧开口释放840的冷却气流。相对于外带204和内带206示出前缘802和后缘804。除了位于前缘802和/或后缘804上的开口外，冷却气流842示为在开口210处离开外静叶表面306。因而，冷却气流842在外静叶表面306的所有侧处离开，从而便于整流罩翼型的冷却并降低整体温度。外带204可提供48-145 psia的冷却气流压力，而整流罩翼型处的热气流压力可处于46-138 psi。在一些示例中，静叶开口210的直径可为0.015-0.045英寸，其中总共35-105个开口(例如，孔)定位在静叶各处(例如，外静叶表面和/或内静叶表面)。使用这些参数，当冷却流量为0.012-0.038%W25(例如，W25对应于核心入口处的物理核心气流)时，在0.15-0.45%W25下具有1B 12支柱时，总体积温度降低为75-225华氏度。因此，通过开口210的存在，可实现更好的温度控制，从而减小热应力并保持较低的温度梯度，以便避免整流罩材料和其它流径硬件构件疲劳(例如，保持均匀的温度分布并避免热致材料变形/膨胀)。

图9示出图2的部分涡轮框架整流罩组件161的上部透视图的截面双壁整流罩视图900，其包括定位在整流罩内的支柱。在图9中，金属支柱902延伸穿过整流罩静叶的中空内部(例如，穿过外带204到达内带206)。支柱902从整流罩组件202的毂传递负载，且可为实心的、中空的或部分中空的。在图9中，支柱902是中空的，通过整流罩双壁606的开口210向整流罩翼型提供冷却气流904。整流罩中空结构212保护支柱902免受热气体的影响。整流罩202可使用具有低热膨胀系数的材料(例如，基于陶瓷基质复合材料(CMC)的材料等)形成，使得整流罩的热膨胀率可与金属支柱902(例如，使用镍基合金等形成)的热膨胀率不同。在图9中，通过支柱902移动的冷却气流904可离开支柱902并进入双壁静叶208，从而向内静叶表面304提供气流906，并用冷却空气填充双壁，和/或进一步提供冷却气流908，其在开口210处离开外静叶表面306。支柱902还在其顶侧处具有开口(例如，孔)以释放空气以对外带204腔加压。因而，如结合图10B更详细描述的，支柱902可经由支柱表面上可用的孔从外带204腔中抽出冷却空气，其中朝支柱902的中部设置额外的孔以释放冷却空气来用于通向整流罩(例如，经由开口210)。例如，支柱可包括装备有冲击冷却孔的支柱挡板，其提供整流罩202的冲击冷却，结合图10B和图11所描述的。来自诸如压缩机之类的源的冷却空气可供给通过支柱902，其中空气的一部分一直到通过支柱，且空气的一部分进入双壁静叶208。空气可通过支柱902侧的通路离开支柱，并进入支柱挡板。流的一部分然后离开支柱挡板中的冲击冷却孔，以用于整流罩202的冲击冷却。在一些示例中，来自外带204腔的空气可为吹扫空气和冲击后气流的组合。

图10A示出用于使用来自定位在图9的整流罩202内的支柱的气流来进行整流罩冷却1000的示例性构造。在图10A中，示为定位在外带204处的支柱902的俯视图，其中前缘802和后缘804分别定位在整流罩202的前端和整流罩202的后端处，其中双壁静叶208的轮廓1002结合与图10B相关联的冷却气流的描述来示出以供参考。

图10B示出示例性冷却流1020，该示例性冷却流从定位在图9的整流罩202内的支柱902(例如，在图10B中示为支柱的顶视图)进入双壁整流罩202。在图10B中，冷却气流1022从位于支柱902外表面处的孔在内静叶表面304处进入整流罩的双壁606，如由示例性气流1022所示出的，该气流离开支柱表面并进入整流罩翼型的前缘802处的双壁606。基于所提供的压力，气流1024可从双壁606的前缘802行进到后缘804，从而提供冷却气流1026，该冷却气流经由图3中的对准的竖直开口302的列在后缘804处离开双壁606。例如，在支柱902内部的气流压力可为62-186磅/平方英寸绝对值(psia)，且整流罩202翼型处的流径可处于46-138 psia。如果支柱孔的直径(例如，气流1022离开支柱的孔)为0.25-0.75英寸，其中整流罩开口210的直径为0.015-0.045英寸，总开口210数为15-45个，冷却流量为0.15-0.45%W25，在0.15-0.45%W25下为1B 12支柱，总的整体温度降低可为100-300华氏度。因而，可修改和/或改变诸如开口210的直径、开口210的数量以及将冷却空气释放到双壁606中的支柱902的孔直径之类的参数，以基于给定气流压力实现特定的整体温度降低。

图11示出用于冷却图9的整流罩的冷却气流1100，包括冲击冷却、开孔冷却和/或膜冷却。冷却气流1100允许使用多个冷却流径，以减小发动机操作期间整流罩组件161中存在的高操作温度。如先前描述的，当从静叶208的开口排出的冷却空气在整流罩翼型表面上产生冷却空气薄层时，发生膜冷却。例如，冷空气可通过静叶开口210注入热气流中，通过冷却其表面来保护整流罩翼型金属。在图11中，来自高压涡轮的较热空气在整流罩翼型(例如，翼型形静叶208)的前缘802处进入整流罩，由于本文中描述的冷却过程来经历冷却，且在后缘804处离开或远离。在图11中，支柱902定位在整流罩内(例如，静叶208的中空结构)。

为了便于参考，图11沿轴线1102分为冷却区(例如，区1-5)，其中区1在整流罩翼型的前缘802处，且区5在整流罩翼型的后缘804处。区1中的整流罩的冷却包括前缘802处的冲击冷却气流1110，如结合图10B所描述的(例如，冷却气流1022源自支柱902孔)。给定前缘是整流罩202中最热的区域(例如，源自图1的HP涡轮128的热气流)，在前缘802处使用冲击冷却流1110。同样，在前缘802处的热气流径218具有高压，使得不释放具有较低气压的冷却气流。与也存在于区1中的膜冷却不同(由于冷却气流1104离开静叶开口210来冷却外静叶表面306)，冲击冷却是内部冷却类型(例如，内静叶表面304的冷却)。除了外静叶表面306外，内静叶表面304的冷却通过改进冷却空气循环来降低整流罩组件161的整体温度，从而降低在与热燃烧气体160流接触的静叶表面处的温度。

在图11中，用于冷却图2的整流罩202的冷却空气可源自压缩机。冷却空气还可源自开孔管组件(例如，开孔冷却)，该开孔管组件将冷却蒸汽供应到热气构件并返回用过的冷却蒸汽(例如，循环冷却空气)。因此，区1可包括冲击冷却流1110、膜冷却流1104和/或开孔冷却流1108，而区2-5可包括膜冷却流1104、开孔冷却流1108和/或基于冲击挡板的冷却流1106。在区2-5中，来自外带204和/或支柱902的冷却气流1108可进入静叶的双壁606，在双壁606内提供冷却，同时还允许冷却空气通过开口210离开(例如，膜冷却流1104)。区2-5还包括基于冲击挡板的冷却流1106。例如，支柱902可包括装备有冲击冷却孔的支柱挡板，以提供整流罩202的冲击冷却。来自诸如压缩机(例如，HP压缩机124)之类的源的冷却空气可供给通过支柱902，其中空气的一部分一直到通过支柱902，且空气的一部分进入双壁606。空气可通过支柱902侧的通路离开支柱902，并进入支柱挡板。然后，流的一部分离开支承挡板中的冲击冷却孔，以用于基于冲击挡板的冷却流1106。基于冲击挡板的冷却流1106可进入双壁606以冷却整流罩(例如，后侧冷却)。在后缘804处的区域5中，可包括图3的竖直定向的一列开口302，以允许冷却气流沿整流罩翼型释放到流径，以便填充任何流动尾流(例如，在翼型后缘下游的受扰流动区域)，并减小空气动力损失(例如，虽然整流罩组件161静叶表面温度降低，仍保持涡轮空气动力效率)。

本文中公开和描述的冷却区(例如，图11的区1-5)意在作为示例，且不限于应用于本文中公开和描述的冷却区和/或冷却方法(例如，冲击冷却、膜冷却等)。可基于框架构件的设计(例如，静叶开口直径、布局和/或尺寸等)和硬件的冷却要求来改变本文中公开的用于燃气涡轮框架流径硬件冷却的方法和设备。

图12A示出用于在图2-4、图6和图9的示出的涡轮框架整流罩组件161中形成密封的弹簧密封件1200的端部节段。用作图2的单件式整流罩202的部分的示例性密封件1200结构可包括弯曲的边缘214，其定形为形成示例性的发夹状结构1202(在本文中也称为发夹形或发夹状弯曲结构，如结合图12D更详细描述的)，其中弯曲边缘214沿示例性密封系带1206形成均匀的密封，使得密封发夹状结构1200的边缘与整流罩202的其余部分融合在一起。发夹状结构1202可具有中空的内部1204(例如，用于减轻整流罩的重量)。例如，发夹状结构1202包括内锐角(例如，通过使材料的两个边缘接近在一起形成上部区域来形成，该上部区域具有由于发夹状结构材料的180-360度弯曲来形成的椭圆形和/或伸长形状)。图12的密封件1200设计成一体化到整流罩表面1208中并与其它整流罩接合以形成围绕发动机中心线轴线(例如，图1的轴线104)沿周向延伸的完整整流罩组件161。密封件1200可设计成减小和/或消除相邻整流罩之间的任何间隙。此类间隙可导致流过整流罩的流体泄漏(例如，旁通气流泄漏)，从而导致发动机性能下降。此外，期望形成能够承受施加在整流罩上的高应力负载的密封件。

图12B示出可用作图12A的密封结构的部分的示例性发胀材料1228的示例性结构布置1220。发胀材料的泊松比(PR)为负(例如，在轴向负载状况下，横向/侧向应变与轴向/纵向应变的比率为负)。大多数材料具有正PR，使得当沿横向于收缩轴线的轴线施加伸展负载时，沿轴线压缩的材料在横向于所施加轴向负载的方向上膨胀，同时沿轴线收缩。在图12B中，当在轴向方向上施加伸展负载或偏转1226时，具有正PR的规则材料1222沿横向收缩1224。当在轴向方向上压缩/伸展时，具有负PR的发胀材料(例如，金属泡沫)在横向方向上收缩/膨胀。在图12B中，沿轴向方向1232伸展的发胀材料1228沿横向方向1230膨胀。在一些示例中，可将发胀材料嵌入主体基质内。另外，发胀材料1228可具有重复图案(例如3D几何空隙或槽特征)，其可设计成表现出特定的负PR行为和期望的应力性能(例如，负载阻尼)以及热冷却(例如，热阻尼)。

如图12A中示出的，发夹形状1202可形成为来自图12B的发胀材料1228的小室的一部分。图12C示出图12B的发胀材料1228的使用1240作为图12A的密封件1200结构的部分。通过将发胀材料1228结合到密封件1200(其将整流罩边缘联结在一起)中，由于与高操作温度相关联的材料变形(例如膨胀)而发生的任何伸展1226的存在导致密封件1200变厚(由于图12B中描述的发胀材料1228的行为)。如果发生压缩(例如，施加压缩力)，发胀材料1228可在横向方向上收缩且将不从发夹形状1202的横向壁加载。如图12C中示出的，可将发胀材料1228结合到密封件中，使得发胀材料1228定位在每个发夹状结构1202之间，且由于整流罩表面1208的存在而进一步封装(例如，外带204和/或内带206)。虽然在图12A-12C中的密封件1200示为具有发夹状弯曲结构1202，使得弯曲结构在两侧对称，密封件1200不限于此特定设计，且可成形为任何其它形式，其中一些示例性的密封结构1260在图12D中示出。

图12D示出用于整流罩组件密封件中的弹簧密封件发夹结构的密封结构变型1260。在图12D中，密封件变型1260包括发夹单侧密封件1262、示例性单波密封结构1266和双波密封结构1270。发夹单侧密封件1262包括发夹状结构1202(例如，具有发夹形状)和扁平密封结构1264。单波密封结构1266包括单个升波结构1268，而双波密封结构1270包括第一升波结构1272和相邻的第二升波结构1274。可基于减小热梯度的结构来选择特定的密封设计1200、1262、1266和/或1270。具有更大表面区域的密封结构(例如发夹单侧密封件1262)可允许整流罩表面的更大区域暴露于压缩气流。此外，所选的弹簧密封件设计必须能够允许分段整流罩连杆机构承受任何周向负载。选择用于密封结构的材料(例如发夹式密封件等)可为与整流罩202一起用作单件式零件的合金。例如，rene合金(例如，Rene 41、Rene 80、Rene 95、Rene 108、Rene N5等)和/或材料(例如，镍基合金、Haynes合金、TMS合金等)可为用于形成密封结构的材料，以及可用于增材制造过程中的任何此类材料。

图13是涡轮框架生成器1300的示例性实施方式的框图。图13的涡轮框架生成器1300可包括硬件、软件、固件、机器人、机器等，其构造为生成图1的示例性涡轮框架整流罩组件161。涡轮框架生成器1300可基于所生成和/或测试的整流罩设计来生成整流罩设计、测试整流罩设计和/或生成示例整流罩组件161。因而，示例整流罩组件161可使用示例性涡轮框架生成器1300进行设计、建模、制造和/或组装。整流罩组件161的构件(例如，静叶208、密封件1200等)可使用流径硬件生成器1301来设计、建模、制造和/或组装。流径硬件生成器1301包括参数识别器1305、整流罩结构生成器1310、密封结构生成器1315和测试结果分析器1320。

参数识别器1305识别参数以产生整流罩结构202和/或整流罩密封件1200设计。此类参数可包括选择使用的材料的类型(例如，低级材料与高级材料)、整流罩组件161的预期尺寸(例如，基于燃气涡轮发动机102的尺寸)、定位在整流罩静叶208的中空结构212内的支柱902的尺寸、源自HP涡轮128的预期流径218的气压、支柱902内的预期流径904的气压，等等。此外，此类参数可变化。然而，确定整流罩结构202和/或整流罩密封件1200设计的其它潜在参数包括施加在流径硬件构件上的总应力和热负载。参数识别器1305可从先前制造的整流罩设计中检索此类参数。参数识别器1305还可预测和/或识别参数变化对最终整流罩202和/或密封件1200的结构设计的影响(例如，较高的温度可导致较高的热梯度，导致参数识别器1305指示可用于特定整流罩结构设计的最大值温度阈值)。

整流罩结构生成器1310可确定整流罩结构设计和/或基于该设计来生成(例如，模型、制造、组装等)整流罩结构。在本文中公开的示例中，整流罩结构生成器1310可形成单件式整流罩。然而，如果设计改变为包括分离的和/或分段的特征，整流罩结构生成器1310还可形成分段的和/或分离的整流罩。整流罩结构生成器1310确定要使用的整流罩网格结构230，使得整流罩结构生成器1310可生成单个360度整流罩组件，在中间具有双层壁网格结构。整流罩结构生成器1310将网格结构结合到所有整流罩或整流罩的特定部分中(例如，外带204、内带206、双壁606等)。另外，如结合图2所描述的，整流罩结构生成器1310基于增加的热传递速率、较高的承载能力、增加的冷却流通路、较低的整流罩结构重量等来确定网格结构区域232布局(例如，网格结构定向)。此外，整流罩结构生成器1310可基于由参数识别器1305提供的参数值来确定外静叶表面304和/或内静叶表面306内的开口210的位置、定位、尺寸、几何形状和/或布置。整流罩结构生成器1310还可确定整流罩构件(例如，双壁606)的厚度、间隔和/或长度。

整流罩结构生成器1310可使用增材制造技术或工艺来形成整流罩结构。此类过程可包括在彼此上形成成功的材料层以产生逐层的三维构件(例如，层融合以形成具有一体子构件的变型的整体构件、层相加过程、层相减过程和/或混合过程等)。本文中使用的潜在增材制造技术可包括但不限于熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)、激光净形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、直接选择性激光熔化(DSLM)等。然而，适用于形成本文中公开的流径硬件部分的任何其它形式的制造(基于增材制造或以其它方式)是可能的。此外，用于形成流径硬件构件的制造过程可包括使用任何合适的材料和/或材料的组合，包括但不限于金属、陶瓷、聚合物、镍合金、铬合金、钛、钛合金、铝、铝合金、铁、铁合金、不锈钢等。

密封结构生成器1315可用于形成包括整流罩边缘214的密封件1200，使得整流罩边缘214一体化到整流罩202结构的其余部分中，且联结相邻的整流罩202以形成整流罩组件161。密封结构生成器1315可形成各种密封设计(例如，密封设计1260)以用于测试，以确定提供减小的热梯度和/或增加的应力耐受性的设计。密封结构生成器1315可确定在密封件1200内使用的发胀材料1228的几何形状，以用于增加抗应力性并改进与使用整流罩结构生成器1310生成的整流罩结构202的一体化。在一些示例中，密封结构生成器1315可使用增材制造技术或工艺来形成密封结构。此类过程可包括在彼此上形成成功的材料层以产生逐层的三维构件(例如，层融合以形成具有一体子构件的变型的整体构件、层相加过程、层相减过程和/或混合过程等)。本文中使用的潜在增材制造技术可包括但不限于熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔化(EBM)、激光净形制造(LNSM)、直接金属沉积(DMD)、直接选择性激光熔化(DSLM)等。然而，适用于形成本文中公开的密封件部分的任何其它形式的制造(基于增材制造或以其它方式)是可能的。此外，用于形成密封构件的制造工艺可包括使用任何合适的材料和/或材料的组合，包括但不限于rene合金(例如，Rene41、Rene 80、Rene 95、Rene 108、Rene N5等)和/或可用于形成密封结构的其它类型的材料(例如，镍基合金、Haynes合金、TMS合金等)，以及可用于增材制造工艺中的任何此类材料。

测试结果分析器1320可用于执行测试和/或分析测试结果，作为流径硬件设计和开发的部分(例如，包括整流罩结构202和/或密封结构1200)，以便满足监管和其它既定准则。测试结果分析器1320可使用放置在制造结构上以及可使用制造结构进行测试的燃气涡轮发动机上的传感器，以确定操作温度下的性能，识别热梯度曲线，执行满载全压测试，响应冷却流径变化，等等。测试结果分析器1320可用于测试各种材料(例如，较高等级的材料与较低等级的材料)，以使用所选的整流罩结构和/或密封设计来确定其在操作状况下的性能。此外，测试结果分析器1320可用于确定如果要在下一代发动机架构(例如，齿轮传动架构)中使用该结构，测试结果可如何变化。

虽然在图13中图示涡轮框架生成器1300的示例性实施方式，可组合、划分、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式实施图13中示出的元件、过程和/或装置中的一个或多个。此外，图13的示例性参数识别器1305、示例性整流罩结构生成器1310、示例性密封结构生成器1315、示例性测试结果分析器1320和/或(更一般地)示例性流径硬件生成器1301可由硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任意组合实现。因此，例如，图13的示例性参数识别器1305、示例性整流罩结构生成器1310、示例性密封结构生成器1315、示例性测试结果分析器1320和/或(更一般地)示例性流径硬件生成器1301中的任一个可由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、可编程处理器、可编程控制器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器来实现(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)和/或现场可编程逻辑装置(FPLD)实施。当阅读该专利的任何设备或系统权利要求以涵盖纯软件和/或固件实施方式时，图13的示例性参数识别器1305、示例性整流罩结构生成器1310、示例性密封结构生成器1315、示例性测试结果分析器1320和/或(更一般地)示例性流径硬件生成器1301由此明确地限定为包括非暂时性计算机可读存储装置或存储盘，诸如存储器、数字通用磁盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光光盘等，包括软件和/或固件。更进一步，除了图13中示出的那些外或替代其，图13的示例性流径硬件生成器1301可包括一个或多个元件、过程和/或装置，和/或可包括示出的元件、过程和装置中的任何或全部中的多于一个。如本文中使用的，短语“连通”，包括其变型，包含直接连通和/或通过一个或多个中间构件的间接连通，且不需要直接的物理(例如，有线)连通和/或恒定的连通，而是此外，还包括周期性间隔、计划间隔、非周期性间隔和/或一次性事件的选择性连通。

图14-16中示出表示示例性硬件逻辑、机器可读指令、硬件实现的状态机和/或用于实现图13的流径硬件生成器1301的其任何组合的流程图。机器可读指令可为用于由计算机处理器(诸如，下文结合图17论述的示例性处理器平台1700中示出的处理器1712)执行的一个或多个可执行程序或可执行程序的部分。程序可体现在存储在非暂时性计算机可读存储介质(诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、DVD、蓝光光盘或与处理器1712相关联的存储器)中的软件中，但整个程序和/或其部分可由处理器1712以外的装置执行和/或以固件或专用硬件体现。此外，虽然参照图14-16中示出的流程图描述示例性程序，可备选地使用实施示例性流径硬件生成器1301的许多其它方法。例如，可改变框的执行顺序，和/或可改变、消除或组合所描述的框中的一些。另外或备选地，任何或所有框可由一个或多个硬件电路(例如，离散和/或集成的模拟和/或数字电路、FPGA、ASIC、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)实施，硬件电路构造成在不执行软件或固件的情况下执行相应的操作。

本文中描述的机器可读指令可以以压缩格式、加密格式、分段格式、编译格式、可执行格式、打包格式等中的一种或多种存储。如本文中描述的机器可读指令可存储为数据，其可用于产生、制造和/或产生机器可执行指令(例如，指令的部分、代码、代码的表示等)。例如，机器可读指令可分段且存储在一个或多个存储装置和/或计算装置(例如，服务器)上。机器可读指令可需要安装、修改、调节、更新、合并、补充、配置、解密、解压缩、解包、分布、重新分配、编译等中的一项或多项，以便使其由计算装置和/或其它机器直接可读、可转移和/或可执行。例如，机器可读指令可存储在多个部分中，其分别压缩、加密且存储在单独的计算装置上，其中该部分在解密、解压缩和组合时形成一组可执行指令，其实施诸如本文中所描述的那样的程序。

在另一示例中，机器可读指令可以以其中它们可由计算机读取的状态存储，但需要增加库(例如，动态链接库(DLL))、软件开发套件(SDK)、应用程序编程接口(API)等，以便在特定的计算装置或其它装置上执行指令。在另一示例中，在机器可读指令和/或对应的程序可整体地或部分地执行之前，可需要配置机器可读指令(例如，存储的设置、数据输入、记录的网络地址等)。因此，不管机器可读指令和/或程序在存储或以其它方式处于静止或传输时的特定格式或状态，所公开的机器可读指令和/或对应的程序意在包含此类机器可读指令和/或程序。

本文中描述的机器可读指令可用任何过去、现在或将来的指令语言、脚本语言、编程语言等来表示。例如，可使用以下语言中的任一种来表示机器可读指令：C、C++、Java、C#、Perl、Python、JavaScript、超文本标记语言(HTML)、结构化查询语言(SQL)、Swift等。

如上文提到的，可使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质上的可执行指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图5-7的示例性过程，诸如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字通用磁盘、高速缓存、随机存取存储器和/或在其中存储信息达任何持续期(例如，达延长的时间段、持久地、用于简短的情形、用于暂时缓冲和/或用于信息缓存)的任何其它存储装置或存储盘。如本文中使用的，用语非暂时性计算机可读介质明确地限定为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘，且排除传播信号且排除传输介质。

图14示出表示示例性机器可读指令的流程图1400，该示例性机器可读指令可执行以实施图13的示例流径硬件生成器1301。参数识别器1305确定涡轮框架处的预期最大操作温度(例如1000℃)和压力(例如，130 psia)(框1405)，以及其它参数值以确定在流径硬件(例如，整流罩202、密封件1200等)的设计和/或制造中使用的材料的结构和/或性质。流径硬件生成器1301确定将在流径硬件设计和/或制造过程中使用的材料(例如，铬合金、钛、铝等)(框1410)。整流罩结构生成器1310使用第一制造工艺(例如，增材制造工艺和/或金属铸造工艺)形成单件式整流罩结构(框1415)。例如，单件式整流罩结构包括整流罩202构件，诸如可使用镍基铸造金属合金形成的静叶208。密封结构生成器1315使用第一制造过程和/或第二制造过程(例如，化学机械过程、热机械过程等)形成整流罩结构密封件(框1420)。一旦形成整流罩结构202和密封结构1200，流径硬件生成器1301就可通过将多个整流罩结构202经由密封结构1200附接在一起以形成连续的沿周向延伸的结构来形成用于涡轮框架(例如，涡轮中心框架、涡轮静叶框架、涡轮后框架、涡轮中间框架等)中的整个整流罩组件161。然后，流径硬件生成器1301将流径硬件(例如，整流罩、密封件等)联接到涡轮框架(例如，涡轮中心框架、涡轮静叶框架、涡轮后框架、涡轮中间框架等)(框1425)。流径硬件生成器1301可基于支柱是否插入到静叶的中空结构212中来确定在流径硬件系统中使用的冷却类型。如果支柱902定位在整流罩202内(例如，在中空结构212内部)(框1430)，冷却可包括膜冷却、开孔冷却和/或冲击冷却(框1435)。因而，流径硬件生成器1301可确定支柱902是否应包括孔的特定布置和/或定位(例如，以允许冲击冷却和/或经由支柱902的冲击挡板的冷却)。另外，如果支柱902未定位在整流罩202内，可使用膜冷却和/或开孔冷却来进行整流罩的冷却(框1440)。

图15示出表示示例性机器可读指令的流程图1415，该示例性机器可读指令可执行为实施图13的流径硬件生成器131301的整流罩结构生成器1310。整流罩结构生成器1310(例如，基于参数识别器1305值和/或整流罩的其它结构和/或功能特性要求)确定图2的示例性整流罩202的整流罩网格结构230(框1502)。整流罩结构生成器1310使用制造工艺(例如，诸如直接金属沉积的增材制造和/或金属铸造工艺等)形成整流罩202的外带204和/或内带206(框1504)。整流罩结构生成器1310可基于使用特定静叶开口设计的冷却效率的评估来确定用于传送冷却流的静叶开口210的数量、几何形状、定位和/或尺寸(框1506)。整流罩结构生成器1310还可生成各种整流罩202的网格结构、冷却气流开口210以及内带204和/或外带206的设计，以便允许测试和评估(例如，使用测试结果分析器1320)在特定状况(例如，热、压力等)下的整流罩结构性能。与使用传统的制造技术相比，整流罩结构生成器1310可使用增材制造来生成各种设计，以减小形成零件所需要的时间，同时允许测试更多数量的设计以比较。一旦在基于发动机的操作设置中测试和验证设计(例如，在最大操作温度和压力下进行测试)，整流罩的各部分(例如，外带204、内带206和/或密封件1200)可通过将整流罩组件附接在一起(例如，使用紧固件、螺栓、托架等)形成为单件式结构。可使用增材制造将整流罩的各部分组合以形成单个结构(例如，整流罩结构生成器1310组合外带204、内带206、静叶208和/或其它整流罩202结构以形成单件式整流罩202)。例如，一旦确定开口210的数量和/或开口210的定位，整流罩结构生成器1310就可形成双壁整流罩静叶208，该双壁整流罩静叶使用增材制造工艺和/或注射成型而具有嵌入其结构内的冷却流径开口210和/或302(例如，在内静叶结构304和外静叶结构306中)(框1508)。

图16示出表示示例性机器可读指令的流程图1420，该示例性机器可读指令可执行为实施图13的流径硬件生成器1301的密封结构生成器1315。密封结构生成器1315基于由参数识别器1305识别的一个或多个参数值(例如，期望的最高温度等)来确定密封1200结构的设计。密封结构生成器1315可通过使用有限元分析模型来预测热应力来确定减小整流罩热梯度的密封结构设计(框1605)。另外，密封结构生成器1315可形成发夹形的双侧密封件(例如，整流罩边缘214)，该发夹形双侧密封件可用于通过将密封件定位在整流罩的外缘和/或内缘214上来固定相邻的整流罩结构202(框1610)。然而，本文中描述的任何密封结构或其变型可用于形成密封件1200，以允许整流罩结构202组合以形成整流罩组件161。密封结构生成器1315进一步将发胀材料1228结合和/或嵌入到密封1200结构中，以使用模制和/或热机械过程来提高抗应力性并减小材料应力疲劳(框1615)。密封结构生成器1315可使用测试结果分析器1320来确定要用于密封1200内的发胀结构的几何形状类型(例如，基于哪种几何形状导致对整流罩边缘214承受的预期负载的抵抗力)。例如，使用有限元分析对各种发胀结构几何形状和在整流罩边缘处的预期负载进行建模可允许密封结构生成器1315选择对整流罩边缘214处的最大预期负载具有高耐受性的一个或多个发胀结构几何形状。

图17是示例性处理器平台的框图，该处理器平台构造为执行图14-16的指令以实施图13的流径硬件生成器1301。处理器平台1700可为服务器、个人计算机、工作站、自学习机器(例如，神经网络)或任何其它类型的计算装置。

示出的示例的处理器平台1700包括处理器1712。示出的示例的处理器1712是硬件。例如，处理器1712可由任何期望的系列或制造者的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、GPU、DSP或控制器来实现。硬件处理器可为基于半导体(例如，基于硅)的装置。在该示例中，处理器1712实施示例性参数识别器1305、示例性整流罩结构生成器1310、示例性密封结构生成器1315和示例性测试结果分析器1320。

示出的示例的处理器1712包括本地存储器1713(例如，高速缓存)。示出的示例的处理器1712经由总线1718与包括易失性存储器1714和非易失性存储器1716的主存储器通信。易失性存储器1714可由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS®动态随机存取存储器(RDRAM®)和/或任何其它类型的随机存取存储器装置来实现。非易失性存储器1716可由闪存和/或任何其它期望类型的存储器装置来实现。对主存储器1714、1716的访问由存储器控制器控制。

示出的示例的处理器平台1700还包括接口电路1720。接口电路820可通过任何类型的接口标准来实现，诸如以太网接口、通用串行总线(USB)、Bluetooth®接口、近场通信(NFC)接口和/或PCI Express接口。

在示出的示例中，一个或多个输入装置1722连接到接口电路1720。输入装置1722允许用户将数据和/或命令输入到处理器1712中。输入装置1722可由例如音频传感器、麦克风、相机(静态或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、触控板、轨迹球、等值点(isopoint)和/或语音识别系统。

一个或多个输出装置1724还连接到示出的示例的接口电路1720。输出装置1724可例如由显示装置(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、阴极射线管显示器(CRT))、共面转换(IPS)显示器、触摸屏等)、触觉输出装置、打印机和/或扬声器实现。因此，示出的示例的接口电路1720通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。

示出的示例的接口电路1720还包括通信装置，诸如传送器、接收器、收发器、调制解调器、住宅网关、无线接入点和/或网络接口，以便于经由网络1726与外部机器(例如，任何种类的计算装置)进行数据交换。通信可经由例如以太网连接、数字用户线(DSL)连接、电话线连接、同轴线缆系统、卫星系统、直线对传无线系统、蜂窝电话系统等。

示出的示例的处理器平台1700还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储装置1728。此类大容量存储装置1728的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光光盘驱动器、独立盘系统的冗余阵列(RAID)和数字多功能盘(DVD)驱动器。

图14-16的机器可执行指令1732可存储在大容量存储装置1728中，易失性存储器1714中，非易失性存储器1716中和/或可去除的非暂时性计算机可读存储介质上，诸如CD或DVD。

从前述内容中，将认识到，所公开的方法和设备允许改进的涡轮框架流径硬件冷却。在本文中公开的示例中，涡轮框架整流罩(例如，TCF、TVF、TRF等)可形成为单个360度构件，包括在中间的柔性系带密封和/或双层壁网格结构。在一些示例中，可在双层壁网格结构中间使用冷却空气来控制整体流径硬件温度。流径硬件冷却的改进允许替换用于制造流径硬件构件的现有材料(例如，使用具有较低温度要求的低等级材料，减小与使用更高等级的材料相关联的费用，由于改变涡轮框架等中使用的材料来减小构件重量，等等)，和/或允许将较高的流径温度与给定冷却流径硬件构件能力(例如，降低流径硬件构件上的温度引起的负担，提高冷却效率，允许更高的承载能力等)的当前使用的材料结合使用。在一些示例中，可使用增材制造来制造本文中描述的流径硬件构件。因而，在本文中公开的示例中，取决于预期的应用和/或材料选择，可冷却或不冷却流径硬件。在一些示例中，可将新材料(例如，成本比例如陶瓷基复合材料(CMC)低的低等级材料)用于流径硬件构件，并使用通过流径硬件的压缩气流来增加冷却。在一些示例中，可使用冲击冷却、开孔冷却和/或膜冷却等来冷却双壁整流罩。在一些示例中，可在空气冷却过程中对空气进行再循环以允许对整个双壁360度单部分整流罩进行冷却。如本文中描述的，流径硬件冷却的使用可应用于下一代高速涡轮(例如，具有齿轮架构)中，以例如改进发动机性能和硬件耐用性。

虽然本文中公开的示例描述示例性飞行器发动机(例如，图1的发动机102)中的燃气涡轮框架流径硬件冷却，本文中公开的方法和设备可用于任何涡轮发动机系统中。例如，本文中公开的方法和设备可应用于静止燃气涡轮发动机以生成功率或电。此外，本文中公开的方法和设备可用于具有静态和/或结构流径硬件冷却的任何内燃发动机中。同样，虽然本文中公开的示例使用涡轮中心框架(TCF)作为示例性涡轮框架构件，在其中应用公开的流径硬件冷却方法和设备，公开的方法和设备的使用不限于TCF，且可应用于任何类型的涡轮框架(例如，涡轮静叶框架(TVF)、涡轮后框架(TRF)、涡轮中间框架(TMF)和/或发动机的任何其它结构框架)中。

可根据多个示例来实施目前描述的技术。在某些示例中，支柱902提供用于引导冷却气流的第一装置，该用于引导气流的第一装置沿径向向内引导气流通过整流罩。在某些示例中，双壁静叶208进一步提供用于引导冷却气流的第二装置，该第二装置引导气流从第一装置通过整流罩的双壁。

虽然本文中公开了某些示例性方法、设备和制品，该专利涵盖的范围不限于此。相反地，该专利涵盖确切地(fairly)落于该专利的权利要求的范围内的所有方法、设备和制品。

以下权利要求由此通过该引用来结合到该详细描述中，其中每个权利要求独立地作为本公开内容的单独实施例。

本发明的此外的方面由以下条款的主题来提供：

发动机风扇壳整流罩，整流罩包括外带和内带，外带和内带使用双壁静叶来连接，静叶包括开口，以使冷却气流从外带传送到整流罩的翼型。整流罩还包括端部节段密封件，该密封件使用发胀材料在整流罩的边缘上形成。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩是单件式整流罩。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩包括网格结构，网格结构减小整流罩的重量。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩形成涡轮中心框架、涡轮静叶框架、涡轮后框架或涡轮中间框架中的至少一个。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩定位在高压转轴与低压转轴之间，整流罩使流径空气从高压涡轮传送到低压涡轮。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中密封件形成为允许由于作用在密封件上的压缩力来在横向方向上收缩。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中密封件形成为减小整流罩的边缘处的热梯度。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中密封件使用发夹状结构来形成，发夹状结构在密封件的两侧上是对称的。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中密封件由于热致材料膨胀来伸展以导致密封件变厚。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩使用膜冷却、开孔冷却或冲击冷却中的至少一种来冷却。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中冲击冷却包括基于冲击挡板的冷却，其源自穿透有冲击冷却孔的支柱的挡板。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中双壁静叶使用增材制造来形成。

一种冷却风扇壳整流罩的方法，该方法包括沿径向向内引导冷却气流通过整流罩的第一通路，第一通路引导气流通过涡轮框架，整流罩的第一通路形成在支柱内部，该支柱定位在整流罩的双壁静叶内。冷却风扇壳整流罩的方法还包括引导冷却气流通过整流罩的第二通路，该整流罩的第二通路引导冷却气流从支柱到整流罩的双壁静叶，该静叶包括开口，以使冷却气流传送到整流罩的翼型。

任何前述条款的方法，其中第一通路或第二通路中的至少一个使用增材制造来形成。

任何前述条款的方法，其中开口定位在静叶的后缘上。

任何前述条款的方法，其中双壁静叶包括第一表面和第二表面，第一表面是内静叶壁表面，且第二表面是外静叶壁表面。

任何前述条款的方法，其中第一表面或第二表面中的至少一个包括开口，其用于使冷却气流通向整流罩的翼型。

任何前述条款的方法，其中引导冷却气流通过第二通路包括引导冷却空气通过整流罩翼型的后缘上的一组开口。

任何前述条款的方法，其中从支柱到整流罩的双壁静叶的冷却气流包括用冷却空气填充双壁静叶。

一种发动机风扇壳整流罩，该整流罩包括用于引导冷却气流的第一装置，用于引导气流的第一装置沿径向向内引导气流通过整流罩，以及用于引导冷却气流的第二装置，第二装置引导气流从第一装置通过整流罩的双壁。

任何前述条款的发动机风扇壳整流罩，其中整流罩是第一整流罩，且还包括用于在第一整流罩的边缘和所述第二整流罩的边缘处将第一整流罩连结到第二整流罩的装置，发胀材料定位在用于将第一整流罩连结到第二整流罩的装置内。

一种发动机包括风扇壳整流罩，风扇壳整流罩包括外带和内带，外带和内带使用双壁静叶来连接，静叶包括开口，以使冷却气流从外带传送到整流罩的翼型。整流罩还包括端部节段密封件，该密封件使用发胀材料在整流罩的边缘上形成。

任何前述条款的发动机，其中整流罩是单件式整流罩。

任何前述条款的发动机，其中整流罩包括网格结构，该网格结构减小整流罩的重量。

任何前述条款的发动机，其中整流罩形成涡轮中心框架、涡轮静叶框架、涡轮后框架或涡轮中间框架中的至少一个。

任何前述条款的发动机，其中整流罩定位在高压转轴与低压转轴之间，整流罩使流径空气从高压涡轮传送到低压涡轮。

任何前述条款的发动机，其中密封件形成为允许由于作用在密封件上的压缩力来在横向方向上收缩。

任何前述条款的发动机，其中密封件形成为减小整流罩的边缘处的热梯度。

任何前述条款的发动机，其中密封件使用发夹状结构来形成，发夹状结构在密封件的两侧上是对称的。

任何前述条款的发动机，其中密封件由于热致材料膨胀来伸展以导致密封件变厚。

任何前述条款的发动机，其中整流罩使用膜冷却、开孔冷却或冲击冷却中的至少一种来冷却。

任何前述条款的发动机，其中冲击冷却包括基于冲击挡板的冷却，其源自穿透有冲击冷却孔的支柱的挡板。

任何前述条款的发动机，其中双壁静叶使用增材制造来形成。