[發明專利]一種吸力面抽吸的壓氣機靜子葉片

有效

• 申請號: 201110257608.9
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102312860A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 劉波;曹志遠;趙鵬程;高麗敏;楚武利
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F04D29/38
• 分類號: F04D29/38
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及一種采用局部抽吸孔布局改善壓氣機氣動性能的吸附式靜子葉片，具體是一種吸力面抽吸的壓氣機靜子葉片。

背景技術

現代高性能航空發動機的發展要求其關鍵部件壓氣機具有更高的壓比和效率。提高壓氣機葉柵彎角從而加大氣流在壓氣機葉柵中的轉折角是提高壓氣機壓比和負荷的方法之一，但增大彎角常伴隨有附面層分離，使得壓氣機效率和流通能力大幅下降。

1997年，Kerrebrock教授首次提出了吸附式壓氣機概念，指出通過葉片表面附面層抽吸可以增加氣流折轉能力和流通能力，并可提高壓氣機效率。近年來，NASA格林研究中心與麻省理工學院合作，針對吸附式壓氣機技術展開了系列研究工作，研制了吸附式壓氣機試驗件，并進行了試驗驗證。從其公布的文獻資料看，NASA格林研究中心和麻省理工學院設計的吸附式壓氣機在每個葉片吸力面沿葉展方向均開單個槽進行附面層抽吸，沿靜子輪轂放氣，以提高壓氣機的負荷和效率。

國內的中國科學院、哈爾濱工業大學、南京航空航天大學、中國燃氣渦輪研究院等在吸附式壓氣機方面進行過大量研究。研究指出，附面層吸氣孔位置和吸氣量對吸附式壓氣機性能有較大影響。中國科學院的牛玉川在其碩士學位論文《吸附式壓氣機葉柵的試驗研究和分析》中介紹了一種吸附式壓氣機葉柵，該吸附式葉柵沿全葉高開縫，縫寬1mm，吸氣槽內安放外徑為3mm內徑為2mm的塑料管，對葉柵進行抽氣。南京航空航天大學、中國燃氣渦輪研究院蘭發祥、周拜豪、梁德旺、黃國平等的論文《跨、超聲速吸附式壓氣機平面葉柵試驗》介紹了一種跨、超聲速吸附式壓氣機平面葉柵。該壓氣機葉柵沿葉高方向開縫對葉片吸力面進行抽吸。哈工大陳浮、宋彥萍、陳紹文、陸華偉等的發明專利《吹氣或吸氣式壓氣機葉柵試驗系統》較詳細的介紹了一種吹氣或吸氣式壓氣機葉柵試驗系統，該系統中的葉片為空心葉片，為沿葉高方向開單個槽實現附面層抽吸。

上述吸附式壓氣機葉片/葉柵均沿葉高方向開單個槽進行吸氣，通過附面層抽吸提高壓氣機效率。但不同的壓氣機葉片有不同的最佳吸氣位置，同一葉片在不同工況下吸氣位置也不盡相同，上述裝置需要加工多組葉片/葉柵進行測試，無法通過同一組葉片得到最佳吸氣位置，試驗過程繁雜；NASA格林研究中心與麻省理工學院研制的吸附式壓氣機在每個葉片上均開槽，所需的抽吸設備功率較大，耗費資金較多。

發明內容

為克服現有技術中存在的通過單一抽吸孔抽氣，需要加工多組吸附式壓氣機葉片/葉柵、進行多組吸附式壓氣機試驗，以及吸附式壓氣機在每個靜子葉片上均開槽，所需的抽吸設備功率較大，耗費資金較多的不足，本發明提出了一種吸力面抽吸的壓氣機靜子葉片。

本發明包括葉身和葉冠。在葉尖處有固定銷。葉身的吸力面排布有多個抽吸孔和多個靜壓孔。所述抽吸孔自葉身的前緣至后緣之間均勻排列，并且第一排抽吸孔的中心距葉片前緣的距離為10～50％弦長，最后一排抽吸孔的中心距葉片后緣的距離為10～28％弦長。第一列抽吸孔距葉尖的距離為5～50％葉高，最后一列抽吸孔距葉尖的距離為45～95％葉高。抽吸孔的孔徑均為1.2～2mm。

所述靜壓孔的數量與抽吸孔的排數相同。各靜壓孔自葉身的前緣處向后緣處成一列分布，并位于抽吸孔與葉根或葉尖之間。各靜壓孔的中心分別與各排抽吸孔的中心位于同一弦向位置；靜壓孔的中心與相鄰抽吸孔的中心之間的距離為2～5mm。

葉身的內部有與葉冠貫通的真空腔和靜壓腔。其中，真空腔的數量與抽吸孔的排數相同。各真空腔在靜子葉片弦向的位置與各排抽吸孔的位置相對應。各真空腔的中心均位于葉根處葉片截面的中線上。所述真空腔的中心線與抽吸孔的中心線相互垂直。各真空腔的一端貫通葉冠，另一端分別與一排抽吸孔中各孔的孔底垂直連通。所述靜壓腔的數量與靜壓孔的個數相同。靜壓腔的中心線與靜壓孔的中心線相互垂直；所述的各靜壓腔在葉身弦向的位置分別與各排靜壓孔的位置相對應。真空腔的中心與靜壓腔的中心之間的距離為3～4mm。各靜壓腔自葉根端面沿葉身的葉高方向，向葉尖處延伸，并與分別與一排靜壓孔的孔底垂直連通。葉冠的表面有與葉身內部各真空腔和各靜壓腔連通的通孔。

固定銷位于葉身的葉尖端。固定銷的中心與葉尖截面的中線重合，并位于葉尖截面的30～70％弦長處。

靜壓孔的直徑為0.8～1.5mm；真空腔直徑為2mm，靜壓腔直徑均為1mm。固定銷端面中部開有與壓氣機輪轂連接的槽；所述的槽沿葉片的弦向水平分布。

當靜壓孔位于葉根與抽吸孔之間時，靜壓腔位于真空腔和葉片吸力面之間；當靜壓孔位于葉尖與抽吸孔之間時，靜壓腔位于真空腔和葉片壓力面之間。