[發(fā)明專利]具有末梢上反角的壓縮機翼型件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280015099.1
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號: CN103459774A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: A.布里澤-斯特林費羅;D.S.克拉克;B.F.比徹爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F04D29/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大致涉及噴氣推進發(fā)動機，并且更具體地涉及其中使用的壓縮機翼型件。

背景技術(shù)

在燃氣渦輪發(fā)動機中，空氣在壓縮機中加壓，且在燃燒器中與燃料混合用于生成熱燃燒氣體。燃燒氣體穿過渦輪級排出，渦輪級從其獲得能量用于向壓縮機供能且產(chǎn)生輸出功率用于驅(qū)動示范渦輪風扇式飛行器發(fā)動機應用中的增壓器(低壓壓縮機)和風扇。

多級軸流式壓縮機包括在尺寸方面減小以加壓級中的空氣的協(xié)作的成排的定子導葉和轉(zhuǎn)子葉片。壓縮機導葉和葉片具有對應的翼型件，其通常隨它們的尺寸從級到級減小而在構(gòu)造方面變化，以用于最大化壓縮機的性能。例如，壓縮機的性能包括例如壓縮效率、流動能力和失速裕度，這些所有都受導葉和葉片的構(gòu)造影響。

更具體而言，當空氣被穿過定子導葉和轉(zhuǎn)子葉片壓縮時，空氣的流動分布或壓力分布為復雜的三維流場，其圍繞壓縮機沿周向變化，沿導葉和葉片翼型件的翼展徑向地變化，且沿翼型件的沿周向相對的壓力側(cè)和吸力側(cè)軸向地變化。

翼型件壓力側(cè)為與相對的吸力側(cè)協(xié)作的大致凹入的表面，吸力側(cè)為大致凸出的表面，用于當空氣在葉片之間沿其前緣與后緣之間的軸向下游方向流動時有效地加壓空氣。經(jīng)歷壓縮的空氣的壓力分布從翼型件的徑向內(nèi)根部變化到翼型件的徑向外末梢，徑向外末梢在包圍的壓縮機殼體附近較近地間隔開，以提供與其的適合的徑向間隙或空隙。

翼型件自身可以由壓縮機轉(zhuǎn)子以任何適合的方式支承，諸如，以整體葉盤構(gòu)造與其一體地形成，或者各個轉(zhuǎn)子翼型件可具有一體的平臺和燕尾件用于將壓縮機葉片安裝在形成于壓縮機轉(zhuǎn)子的周邊中的對應的燕尾槽中。

設計成壓縮空氣的軸流式壓縮機葉片和混流式壓縮機葉片通常具有轉(zhuǎn)子或多個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子在靜止殼體內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，且作用以升高行進穿過機器的流的總壓力和溫度。壓縮機轉(zhuǎn)子葉片在翼型件的本體上傳遞升力，翼型件自身顯現(xiàn)為在翼型件的壓力表面上的較高靜壓力和在翼型件的吸力表面上的較低靜壓力。通常，較小的間隙存在于壓縮機轉(zhuǎn)子的末梢與徑向相鄰的殼體流動通路之間。翼型件的壓力側(cè)與吸力側(cè)之間的壓力差驅(qū)動流穿過壓縮機轉(zhuǎn)子的末梢間隙。該末梢流可積累成渦流(vortex)，渦流趨于集中在周向相鄰的葉片的壓力側(cè)表面上，從而導致壓縮機末梢區(qū)中的較高水平的損耗和堵塞。當該堵塞傳播越過壓縮機轉(zhuǎn)子末梢時，壓縮機產(chǎn)生壓力升高的能力減小，且有時可導致失速。

在本領(lǐng)域中，諸如周向溝槽的殼體處理有時已經(jīng)用于控制或減少末梢泄漏且改善失速裕度，但具有相關(guān)聯(lián)的效率損失。盡管這些方法用于降低末梢泄漏流水平，但它們不控制由其余的末梢流產(chǎn)生的損耗和堵塞。

因此，將合乎需要的是具有一種壓縮機轉(zhuǎn)子葉片，其具有帶特定特征的翼型件，其可減少流動堵塞越過葉片通路的傳播，從而有助于改善壓縮機失速裕度。

發(fā)明內(nèi)容

上文提到的一個或多個需求可通過本文公開的示范實施例來滿足，示范實施例提供了一種用于壓縮機的翼型件，翼型件包括根部、翼型件末梢、前緣、后緣，在前緣與后緣之間延伸的翼型件壓力側(cè)和吸力側(cè)。翼型件具有內(nèi)翼展區(qū)和外翼展區(qū)，且后緣具有上反角(dihedral)輪廓，使得后緣上反角角度在內(nèi)翼展區(qū)和外翼展區(qū)的至少一部分中減小。在本發(fā)明的另一實施例中，后緣具有在外翼展區(qū)中的前掠角(forward?sweep)。在本發(fā)明的另一實施例中，前緣具有上反角輪廓，使得前緣上反角角度在第一內(nèi)翼展區(qū)中增大且在第一外翼展區(qū)中減小。在另一實施例中，前緣具有在第一外翼展區(qū)中的前掠角。

附圖說明

被認為是本發(fā)明的主題在說明書的結(jié)尾部分中被特別地指出并且清楚地主張權(quán)利。然而，本發(fā)明可通過參照結(jié)合附圖的下列說明來被最好地理解，在附圖中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的方面構(gòu)造的多級軸流式壓縮機中的成排的壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的局部截面?zhèn)纫晥D。

圖2為分離的圖1所示的一個示范壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的等距視圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的方面的示范壓縮機轉(zhuǎn)子葉片的等距視圖，其中疊加的網(wǎng)格用于幾何圖示目的。

圖4為以度數(shù)繪出示范實施例中的圖3所示的葉片的翼型件的徑向翼展上的翼型件后緣上反角角度的圖表。

圖5為以度數(shù)繪出示范實施例中的圖3所示的葉片的翼型件的徑向翼展上的翼型件前緣上反角角度的圖表。

圖6為以度數(shù)繪出示范實施例中的圖3所示的葉片的翼型件的徑向翼展上的翼型件后緣掠角角度的圖表。

圖7為以度數(shù)繪出示范實施例中的圖3所示的葉片的翼型件的徑向翼展上的翼型件前緣掠角角度的圖表。