[發明專利]一種航空發動機轉子葉片鋸齒冠

無效

• 申請號: 201410624101.6
• 申請日: 2014-11-09
• 公開（公告）號: CN104454026A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉國慶;徐秀君;石巖;彭遠軍;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司
• 主分類號: F01D5/20
• 分類號: F01D5/20
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

技術領域

本發明涉及一種發動機葉片結構，具體涉及一種航空發動機轉子葉片鋸齒冠。

背景技術

目前航空發動機廣泛采用的轉子葉片鋸齒冠結構一般與靜子機匣上的蜂窩配合，對轉子葉片葉冠泄漏空氣進行密封，以減少空氣泄漏量，同時鋸齒結構能吸收葉片的振動能量，增加葉片強度。轉子葉片鋸齒冠一般應用在低壓渦輪轉子上。由于傳統轉子葉片鋸齒冠只有2至3道封嚴篦齒(見附圖4)，密封效果不好，使部分高溫高壓空氣未經利用就泄漏損失了(見附圖5)，降低了壓氣機/渦輪效率，增加了耗油率；鋸齒冠還存在封嚴篦齒類結構共有的氣彈效應缺陷，形成氣動激振力，引起航空發動機整機振動。

發明內容

本發明的目的是提供一種航空發動機轉子葉片鋸齒冠，在傳統轉子葉片鋸齒冠氣流來流方向增加整流葉柵，減少轉子葉片的葉冠空氣泄漏量和氣彈效應，進而提升航空發動機整機性能及可靠性。

本發明的技術方案為：

一種航空發動機轉子葉片鋸齒冠，該鋸齒冠位于轉子葉片的上端，鋸齒冠上表面設置封嚴篦齒和整流葉柵，封嚴篦齒位于鋸齒冠上表面的后端，整流葉柵位于鋸齒冠上表面的前端，封嚴篦齒與整流葉柵之間具有一定角度。

所述的航空發動機轉子葉片鋸齒冠，其優選方案為，所述整流葉柵數量為4-6個。

所述的航空發動機轉子葉片鋸齒冠，其優選方案為，所述整流葉柵為新月形。

所述的航空發動機轉子葉片鋸齒冠，其優選方案為，所述整流葉柵設置的方向相同，所述整流葉柵之間間隔均勻。

所述的航空發動機轉子葉片鋸齒冠，其優選方案為，所述封嚴篦齒數量為2-3個。

所述的航空發動機轉子葉片鋸齒冠，其優選方案為，所述封嚴篦齒平行設置。

本發明的工作原理：帶有本發明的航空發動機轉子葉片鋸齒冠的新型轉子葉片在航空發動機安裝完成后，在轉子葉片葉冠氣流來流方向形成一個圓周狀整體的氣流整流葉柵，氣流在靜子機匣上的蜂窩與整流葉柵之間流動，整流葉柵的作用是將來流方向的泄漏空氣由軸向引導成環向旋轉氣流，形成一股氣墻，形成第一道阻擋轉子葉片葉冠處氣流的泄漏流路的屏障，延遲氣流泄漏時間，減少氣流單位時間泄漏量。通過整流葉柵的整流，環向氣流有效的均壓，大大降低了由于環向氣流壓力不均勻引起的氣動激振力，減輕氣彈效應，從而減少因轉子葉片葉冠氣彈效應引起的發動機整機振動故障。經過整流葉柵后仍有部分空氣向后流動，因此在整流葉柵后仍保留兩、三道封嚴篦齒，進一步對泄漏空氣形成第二道阻擋屏障，經過兩道阻擋屏障，轉子葉片葉冠氣流泄漏量會明顯下降。

本發明的有益效果：本發明將整流葉柵結構引入轉子葉片鋸齒冠，采用整流葉柵和封嚴篦齒結構形成更有效的轉子葉片葉冠封嚴結構，可大大降低轉子葉片葉冠空氣泄漏量，提高航空發動機轉子效率，增強燃油利用效率，降低燃油消耗率，從整體上提高航空發動機的整機性能和可靠性。

附圖說明

圖1為轉子葉片結構示意圖；

圖2為轉子葉片鋸齒冠俯視圖；

圖3為氣流在轉子葉片鋸齒冠上流動形態示意圖；

圖4為傳統轉子葉片結構示意圖；

圖5為氣流在傳統轉子葉片鋸齒冠上流動形態示意圖；

圖中：1為鋸齒冠，2為封嚴篦齒，3為整流葉柵，4為轉子葉片，5為靜子機匣上的蜂窩。

具體實施方式

如圖1、2所示，一種航空發動機轉子葉片鋸齒冠，該鋸齒冠1位于轉子葉片4的上端，鋸齒冠1上表面設置兩個封嚴篦齒2和五個整流葉柵3，其中四個整流葉柵3為一體的，其中一個整流葉柵3為分體的，分別位于鋸齒冠1上表面的左右兩端，封嚴篦齒2平行設置于鋸齒冠1上表面的后端，整流葉柵3位于鋸齒冠1上表面的前端，整流葉柵3為新月形，整流葉柵3設置的方向相同，整流葉柵3之間間隔均勻，封嚴篦齒2與整流葉柵3之間具有一定角度。

如圖3所示，航空發動機工作時，氣流首先吹向上述航空發動機轉子葉片鋸齒冠1的整流葉柵3，整流葉柵3將來流方向的泄漏空氣由軸向引導成環向旋轉氣流，形成一股氣墻，形成第一道阻擋轉子葉片4葉尖氣流的泄漏流路的屏障，延遲氣流泄漏時間，減少氣流單位時間泄漏量；通過整流葉柵3的整流，環向氣流有效的均壓，大大降低了由于環向氣流壓力不均勻引起的氣動激振力，減輕氣彈效應，從而減少因轉子葉片葉冠氣彈效應引起的發動機整機振動故障；經過整流葉柵3后仍有部分空氣向后流動，在整流葉柵3后的兩道封嚴篦齒2進一步對泄漏空氣形成第二道阻擋屏障，經過兩道阻擋屏障，轉子葉片4葉尖氣流泄漏量會明顯下降。

以一級帶有上述鋸齒冠1的葉高為10cm、空氣流量為100kg/s、葉尖徑向間隙0.25mm、葉冠前后壓差為2×105Pa的低壓渦輪轉子葉片1為例，其葉尖漏氣量是常規鋸齒冠轉子葉片的30％，耗油率可減少1％。以發動機每小時消耗5噸航空煤油，則每小時可節約燃油消耗費用＝5噸×1％＝50kg。以雙發戰斗機每架次2個小時作戰任務時間計算，采用本發明可少攜帶200kg燃油，即可增加200kg額外載荷。