[發明專利]一種兩段式預壓縮中弧線葉型結構

有效

• 申請號: 201410455436.X
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN105465040B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 單玉姣;鄭寧
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: F04D29/26
• 分類號: F04D29/26;F04D21/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 任玉龍

一種兩段式預壓縮中弧線葉型結構，中弧線葉型根據進口馬赫數的不同形成多種類型，Ma＝0.8～1.2的跨音區，采用雙圓弧葉型，中線為一整段圓弧；Ma＝1.2?1.4的超音區，采用多圓弧葉型，中線由兩段圓弧組成，兩圓弧在過渡點斜率相等。當馬赫數超過1.4時，激波損失加劇，葉背前段做成凹形，以降低波前馬赫數，控制激波強度，減小激波損失，即葉型為預壓縮葉型。以葉型相對彎角的最大預壓縮點為分界點將中弧線分成前后兩段，前后段分別采用不同的相對彎角變化規律。本發明的優點：增壓能力強，流通能力大，落后角小，選取更大的預壓縮量和預壓縮段長度，適合超高音速轉子設計。

技術領域

本發明涉及風扇及氣體動力學領域，特別涉及了一種兩段式預壓縮中弧線葉型結構。

背景技術

葉型中弧線是葉片造型的基礎，對葉型性能起著決定性作用，葉型設計時要根據對應不同的來流馬赫數采用與之相匹配的葉型中弧線。目前大多數中弧線形式，適用于亞音速、跨音速以及馬赫數低于1.5的超音速流動領域，對于馬赫數突破了1.5的超高聲速轉子設計，工程上還沒有適合的中弧線葉型存在，而應用常規葉型則表現出增壓能力不足，流通能力偏小等缺點，無法滿足高負荷風扇轉子葉片設計需求。

發明內容

本發明的目的是能在高馬赫數條件下，具有更大的增壓和流通能力，滿足增壓比和流量符合設計指標，特提供了一種兩段式預壓縮中弧線葉型結構。

本發明提供了一種兩段式預壓縮中弧線葉型結構，其特征在于：所述的兩段式預壓縮中弧線葉型結構，中弧線葉型根據進口馬赫數的不同形成多種類型，Ma＝0.8～1.2的跨音區，采用雙圓弧葉型，中線為一整段圓弧；Ma＝1.2-1.4的超音區，采用多圓弧葉型，中線由兩段圓弧組成，兩圓弧在過渡點斜率相等。當馬赫數超過1.4時，激波損失加劇，葉背前段做成凹形，以降低波前馬赫數，控制激波強度，減小激波損失，這種葉型叫做預壓縮葉型。

以葉型相對彎角的最大預壓縮點為分界點將中弧線分成前后兩段，前后段分別采用不同的相對彎角變化規律，簡稱兩段式預壓縮葉型。

兩段式預壓縮中弧線葉型結構，前段采用相對彎角變化量逐漸增加的變化規律，后段采用相對彎角變化量逐漸減小的變化規律。

兩段式預壓縮中弧線葉型結構，前后兩段過渡點斜率不相等。

葉片是風扇/壓氣機中最重要的部件，風扇的增壓和對氣體的流動控制都是通過葉片實現的。中弧線是葉片的骨線，常用葉型彎角沿軸向的變化規律來描述，在中弧線上覆蓋以葉厚分布就形成了基元葉型，不同葉高的基元葉型根據積疊規律疊加在一起就形成了風扇的葉片，即為中弧線葉片造型的基礎。

進口預壓角的變化量越小，葉型的流通能力越大。

最大預壓點后的彎角變化量越大，波前馬赫數越高，激波增壓越強，但激波損失增加。

出口彎角的變化量越小，葉型彎角的增壓能力越強，葉型的落后角越小。

前段中弧線設計時主要關注葉型的流通能力，后段中弧線設計則主要關注葉型增壓能力和效率的平衡。

超音速葉型的增壓主要來自槽道內的激波和氣流的折轉，增加波前馬赫數，可以提高激波強度，提高葉型的增壓能力；在相同葉型角的情況下，新葉型如果具有較小的落后，也可以加大氣流折轉，提高葉型的增壓能力。超音速葉型的流通能力與槽道的A/A*有關，A/A*的影響因素較復雜，主要與葉型構成的流通面積有關。另外，超音速葉型的效率與增壓能力是一對矛盾，激波越強，增壓越強，但損失也越大，提高壓比時要考慮兩者的平衡。