[發明專利]一種渦輪噴氣發動機的風扇葉片、風扇和渦輪噴氣發動機

有效

• 申請號: 201380007189.0
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN104081005B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 弗雷德里克·波扎德克斯;比阿特麗斯·納瑟莉·博伊斯;吉恩-米歇爾·洛克斯;弗洛朗·蒂爾
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F04D29/32
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司11234
• 代理人: 宋義興,曾海艷

背景技術

本發明涉及一種用于渦輪噴氣發動機風扇的葉片的一般領域。本發明更具體涉及葉片的形狀。

渦輪噴氣發動機的風扇葉片的制造需要滿足各種多學科標準。設計風扇葉片使保證其具有好的機械強度的同時優化其效率和其推力(特別是在高速下的流量)，特別是在葉片承受的機械壓力最嚴重的高速旋轉下。風扇葉片的設計還必須符合在現有標準中所述的各個操作點下限定的噪聲指標。

大量風扇葉片的形狀已經被提出。為了提高葉片的空氣動力性能并且為了減少由風扇產生的噪聲，他們通常的特點是用于他們輪廓前緣的堆疊關系以及前緣掠角的變化。舉例來說，EP1452741公開出版物已經提及到的，其描述了一種用于渦輪噴氣發動機的風扇或壓縮氣機的特別的掠形葉片形狀。

發明內容

本發明的目的是提出一種風扇葉片形狀，與現有技術相比，該風扇葉片形狀能夠獲得相當大的空氣動力的改進，特別是在比流量(specific flow rate)方面改進，并且還在機械及聲學上改進。

根據本發明，這個目的通過具有根部、頂端、前緣和后緣的渦輪噴氣發動機的風扇獲得，其中，在位于葉片總徑向高度的60％至90％范圍內的徑向高度上的葉片部分中，所述前緣呈現大于或等于+28°的掠角，所述葉片總徑向高度從所述葉片的所述根部朝向所述葉片的所述頂端測量出；并且在位于葉片徑向高度的20％至90％范圍內的葉片部分中的最小掠角的徑向高度上測量的最小掠角與在比所述最小掠角的徑向高度高10％的徑向高度上測量的掠角之間，所述前緣的掠角呈現小于10°的差值。

用于前緣的后掠，至少+28°的值使得葉片獲得對于發動機具有足夠操作性的大于210千克/每秒/每平方米(kg/s/m²)的最大比流量，即限制了不依賴于各種裝置(可調節距、噴嘴…)的輪廓迎角的增加。其在大于葉片總徑向高度的60％的位置根據需求而進行應用，以適應葉片承受的壓力和聲學約束。用于減少標稱操作(nominal operation)(在轂通道以及葉片與盤之間的長期接觸界面下的葉片區的壽命)中的壓力而所需的機械平衡以及在極端情況(能夠承受吸入較重的鳥類、等級高的振動)下加上防止弦在頂端減少太多的可操作性約束，在葉片的整個高度，甚至更多地在主要存在壓力的超過底部50％處限制可能的重心振動振幅。

將前緣的這種后掠定位在小于葉片總徑向高度的90％的徑向高度上有助于避免在相對于下段的頂端段(即，接近圍繞風扇的殼體的段)上具有過多的后掠，以確保對葉片的空氣動力穩定性。

而且，在位于葉片徑向高度的20％至90％范圍內的葉片部分中的最小掠角的徑向高度上測量的最小掠角與比最小掠角的徑向高度高10％的徑向高度上測量的掠角之間，對于前緣，掠角差值以10°的限制有助于通過在小于最大推力的操作點的葉片尾流中顯著地減少湍流的傳播來提高葉片的聲學信號。因而，只考慮二次流的特性(流量、效率和聲音方面)(其中，二次流典型地位于葉片的徑向高度的20％至100％的范圍內)。

這使得葉片具有提高的空氣動力特性，同時從機械和聲學方面保留了穩健性。

在位于0％至50％的范圍內的葉片下部中，所述前緣可以呈現負掠角(即，前掠)。在這種情況下，在后掠轉換徑向高度與比向后掠轉換徑向高度高10％的徑向高度上測量的掠角之間，前緣掠角差值優選為小于10°，所述后掠轉換徑向高度與掠形(sweep)變為后掠時的前緣的點相對應且直接位于最小掠角的高度的上方。

在有利的實施方式中，在位于最小縱向橫坐標點上方的葉片段重心的最大縱向橫坐標值和與最小縱向橫坐標點相對應的葉片段重心的縱向橫坐標值之間的差值小于或等于在葉片根部測量的葉片軸向弦的20％。這種實施方式的優點是限制葉片力矩且平衡力矩，特別是用以在葉片的根部限制機翼的彎曲力矩。

本發明還提供了包括多個如上所述葉片的渦輪噴氣發動機風扇和渦輪噴氣發動機。

附圖說明

本發明的其他特征和優點從以下結合附圖的說明中變得顯而易見，所述附圖顯示的實施方式不具有限制特性。在附圖中，

圖1是具有本發明的葉片的渦輪噴氣發動機的風扇沿縱切面的局部視圖；

圖2是顯示如何定義掠角的圖；

圖3顯示了根據本發明的葉片前緣掠角的輪廓；以及

圖4是在穿過根據本發明的葉片段重心的線的子午面上的投影。

具體實施方式