[發明專利]高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構及具有其的發動機

有效

• 申請號: 201710048920.4
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106703899B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 王燾;張濤;黎旭
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽發動機研究所
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙) 11526
• 代理人: 周良玉

本發明公開了一種高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構及具有其的發動機，涉及發動機技術領域。所述高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構的葉片前緣(1)設置有沖擊腔，所述沖擊腔在葉片的高度方向被分割為多個相互獨立的單元沖擊腔(2)。所述發動機上的轉子葉片包含如上所述的高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構。本發明的優點在于：本發明的高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構將原有的整體式沖擊腔分割為多個單元沖擊腔，每個單元沖擊腔上均設置有單獨的沖擊孔及氣膜孔，實現了葉片前緣不同區域冷氣的獨立控制，提高了冷氣利用率，有利于提高發動機的性能；同時提高了葉片使用安全性，降低了葉片整體失效的風險。

技術領域

本發明涉及發動機技術領域，具體涉及一種高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構及具有其的發動機。

背景技術

高壓渦輪轉子葉片長時間工作在高溫、高壓的環境中，環境惡劣，負荷大，特別是葉片前緣位置，是整個葉片熱負荷最高的區域。設計時通常會在葉片前緣設計獨立的沖擊腔，通過沖擊孔的高速射流對葉片前緣進行單獨的沖擊冷卻，而后冷氣經過前緣上設置的氣膜孔流到葉片表面對葉片形成氣膜保護。即使采用了單獨的沖擊加氣膜復合冷卻結構，葉片前緣位置仍是葉片熱負荷最高的區域，一旦發生燒蝕形成缺口，大量的冷氣將從缺口位置泄露，打亂整個葉片的冷氣分配，造成葉片整體失效。

在現有設計中，葉片前緣沖擊腔一般設計為一個整體。從冷卻技術角度分析，該設計存在兩方面的不足。一是，沖擊腔為一個整體腔時不利與冷氣的精細化調整。由于燃氣溫度沿葉高方向有溫度梯度，每一部分需要的冷卻強度不同，溫度高的區域需要冷氣多，溫度低的區域適當減少冷氣，整體腔無法實現冷氣的獨立控制。二是，一旦葉片前緣發生燒蝕形成缺口，大量的冷氣將從缺口位置泄露，打亂整個葉片的冷氣分配，造成葉片整體失效。

發明內容

本發明的目的是提供一種高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構及具有其的發動機，實現葉片前緣不同區域冷氣的獨立控制，提高冷氣利用率，提高葉片使用安全性，降低葉片整體失效風險，以解決或至少減輕背景技術中所存在的至少一處的問題。

本發明采用的技術方案是：提供一種高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構，葉片前緣設置有沖擊腔，所述沖擊腔在葉片的高度方向被分割為多個相互獨立的單元沖擊腔。

優選地，所述單元沖擊腔的側壁包含靠近尾緣方向的第一側壁和遠離尾緣方向的第二側壁，所述第一側壁上設置有沖擊孔，所述沖擊孔的軸線垂直于所在第一側壁；所述第二側壁上設置有氣膜孔，所述氣膜孔的軸線在葉片的高度方向與所在第二側壁形成一夾角。

優選地，每個所述單元沖擊腔上設置有多個沖擊孔，多個所述沖擊孔在葉片的高度方向依次設置；每個所述單元沖擊腔上設置有多個氣膜孔，多個所述氣膜孔在葉片的高度方向依次設置。

優選地，每個所述單元沖擊腔在葉片高度方向的同一截面內設置有多個氣膜孔，所述多個氣膜孔中任意2個氣膜孔的軸線形成一夾角，任意兩個氣膜孔在遠離單元沖擊腔的一端的距離大于靠近單元沖擊腔的一端的距離。

優選地，所述單元沖擊腔在垂直于葉片高度方向的截面設置為單向收縮截面，所述單向收縮截面是指：該截面自所述沖擊孔所在第一側面向所述氣膜孔所在第二側面逐漸收縮。

優選地，所述沖擊腔通過隔肋分隔為多個單元沖擊腔，所述隔肋與所述沖擊腔的側壁一體成型。

優選地，所述沖擊腔通過隔肋分隔為多個單元沖擊腔，所述隔肋以可拆卸方式安裝在所述沖擊腔內。

優選地，所述沖擊腔的內側壁上設置有多個隔肋安裝部，多個所述隔肋安裝部在葉片的高度方向均布設置。

優選地，所述沖擊孔設置為錐形孔，所述錐形孔的小端開口朝向葉片前緣的內側壁。

本發明還提供了一種發動機，所述發動機上的轉子葉片包含如上所述的高壓渦輪轉子葉片前緣沖擊冷卻結構。