[發明專利]用于翼面的高階成形的彎曲區域

有效

• 申請號: 201380011408.2
• 申請日: 2013-02-16
• 公開（公告）號: CN104136757A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: J.C.斯特拉恰
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: F02K3/04
• 分類號: F02K3/04;F02K3/00;F01D5/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;胡斌

技術領域

本公開總地涉及用于渦輪機的翼面，并且更具體地涉及結合局部化高階二面角的翼面。

背景技術

渦輪機，諸如渦扇燃氣渦輪發動機或陸基渦輪發電機，通常包括壓縮機區段、燃燒室區段和渦輪區段。在工作期間，空氣在壓縮機區段中增壓并且在燃燒室區段中與燃料混合以產生熱的燃燒氣體。熱燃燒氣體流過渦輪區段，渦輪區段從熱燃燒氣體提取能量以給壓縮機區段提供動力，并且在渦輪發電機的情形中驅動渦輪動力軸。

許多渦輪機包括軸向流型的壓縮機區段，其中已壓縮的空氣流平行于發動機中心線軸線。軸向流壓縮機可以利用多個級以獲得實現所需熱力學循環目的所需的壓力水平。典型的壓縮機級由旋轉翼面（稱作轉子葉片）的行以及固定翼面（稱作定子葉片）的行構成。

軸向流壓縮機區段的影響壓縮機性能和穩定性的一個設計特征是尖端空隙流。小的間隙延伸在每個轉子葉片翼面的尖端與每個壓縮機級中的周圍護罩之間。尖端空隙流定義為從轉子葉片的高壓側（壓力側）至低壓側（吸力側）在轉子尖端與外側護罩之間的流體流。尖端空隙流減小了壓縮機區段維持壓力上升的能力，增大了損耗并且可以對失速裕度具有負面影響（即，壓縮機區段不再能夠維持壓力增大以使得燃氣渦輪發動機失速的點）。

在翼面及其邊界層與端壁邊界層和尖端泄漏流相互作用的區域中的翼面尖端處，空氣動力學負載趨向于比在翼面翼展中點處更高。高的空氣動力學負載導致更高的轉向偏差、更大的損耗以及邊界層分離的可能性增大。在轉子尖端上的邊界層的大量（bulk）分離是壓縮機失速的一種機制。

發明內容

在一個非限制的公開的實施例中，一種渦輪機葉片具有：沿著順翼展方向堆疊分布在根部和尖端區域之間延伸的翼面，翼面包括延伸在前緣與后緣之間的弦線；以及順翼展方向堆疊分布的二面角特征，其中二面角特征通常局限在順翼展方向堆疊分布的端部處，二面角特征由翼面的順翼展方向堆疊分布的彎曲區域進一步限定，彎曲區域的形狀由高階多項式限定。

在任意以上示例的另一實施例中，高階多項式由具有多項式項A*(Z-Z_blend)ⁿ的多項式限定，其中，A是常數，Z是順翼展方向堆疊分布區段的徑向位置，Z_blend是順翼展方向堆疊分布的混合點的徑向位置，以及n是多項式的階數。

在任意以上示例的另一實施例中，高階多項式由Δy’=A*(Z-Z_blend)ⁿ所限定。

在任意以上示例的另一實施例中，n大于或等于2.1。

在任意以上示例的另一實施例中，n大于或等于3。

在任意以上示例的另一實施例中，彎曲區域是翼面的區域，在該區域順翼面的翼展方向堆疊分布從徑向翼面堆疊線偏離。

在任意以上示例的另一實施例中，翼面具有混合點，在該混合點彎曲區域初始地從徑向翼面堆疊線偏離。

在任意以上示例的另一實施例中，混合點至少在翼展的70％處。

在任意以上示例的另一實施例中，混合點至少在翼展的80％處。

在任意以上示例的另一實施例中，二面角在15度至35度的范圍內。

在任意以上示例的另一實施例中，翼面是轉子葉片。

在任意以上示例的另一實施例中，翼面是在燃氣渦輪發動機的壓縮機區段中的轉子葉片。

在任意以上示例的另一實施例中，翼面是定子葉片。

在任意以上示例的另一實施例中，翼面是在燃氣渦輪發動機的壓縮機區段中的定子葉片。

在任意以上示例的另一實施例中，順翼展方向堆疊分布從翼面的根部延伸至尖端，并且其中順翼展方向堆疊分布是穿過翼面的多個堆疊平面區段的每一個的質心的曲線。

在任意以上示例的另一實施例中，順翼展方向堆疊分布的端部是所述翼面的尖端區域。

在任意以上示例的另一實施例中，順翼展方向堆疊分布的端部是所述翼面的根部區域。

在第二非限制的公開的實施例中，一種渦輪機具有：多個翼面，其中，翼面的每一個沿著順翼展方向堆疊分布在根部和尖端區域之間延伸，翼面包括在前緣和后緣之間延伸的弦線；以及二面角特征，其中二面角特征通常局部化在順翼展方向堆疊分布的端部處，二面角特征由翼面的順翼展方向堆疊分布的彎曲區域進一步限定，彎曲區域的形狀由高階多項式限定。