[發(fā)明專利]燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)靜葉片的非均勻葉片間隔及其設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710155523.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107191231B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M.J.米爾克;P.J.伍德;B.R.格林;S.M.泰勒;C.梅克爾;M.J.弗里施;J.M.布魯尼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): F01D9/04
• 分類號(hào): F01D9/04
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴(yán)志軍;劉林華

本發(fā)明公開(kāi)一種用于非均勻間隔葉片(15)的環(huán)列(11)，所述環(huán)列包括相鄰葉片(15)的僅一個(gè)第一組(G1)和僅一個(gè)第二組(G2)，所述第一和第二組(G1，G2)中的相鄰葉片(15)之間的第一和第二間隔(S1，S2)不相等，且所述第一間隔(S1)大于所述第二間隔(S2)。另提供包括僅三個(gè)相鄰葉片(15)的第二組(G2)的實(shí)施例。第二間隔(S2)可比標(biāo)稱均勻間隔(S)小約25％?35％，所述標(biāo)稱非均勻間隔(S)用作設(shè)計(jì)非均勻間隔靜葉片(15)的間隔的設(shè)計(jì)參數(shù)。環(huán)列(11)可為扇形。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部分可包括固定和/或可變非均勻間隔葉片(15)的一個(gè)或多個(gè)環(huán)或環(huán)列(11)。用于設(shè)計(jì)環(huán)列(11)的非均勻葉片間隔的方法包括確定標(biāo)稱均勻間隔(S)并從葉片(15)的標(biāo)稱均勻間隔(S)形成第一間隔(S1)和第二間隔(S2)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及翼型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)靜葉片，尤其涉及非均勻葉片間隔。

背景技術(shù)

靜葉片在飛行器燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)和風(fēng)扇，以及在一些渦輪設(shè)計(jì)中的使用非常廣泛。非旋轉(zhuǎn)的或固定的靜葉片通常位于風(fēng)扇、壓縮機(jī)和渦輪的動(dòng)葉片的下游或上游。這些葉片影響切向流分量進(jìn)入或離開(kāi)轉(zhuǎn)子，可能增加流體的靜壓且可能將液流角(flowangle)設(shè)置為適合下游轉(zhuǎn)子的水平。非旋轉(zhuǎn)靜葉片可能為具有可變角度或固定角度并無(wú)法相對(duì)于進(jìn)氣流改變其角度的可變靜葉片。

葉片中的翼型具有與其相關(guān)的一系列激勵(lì)頻率。更具體而言，各翼型在空氣流中生成尾流，以脈沖的形式作用于經(jīng)過(guò)的翼型。靜葉片尾流（脈沖）數(shù)量和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的組合產(chǎn)生一種激勵(lì)，該激勵(lì)可能與動(dòng)葉片的自然頻率一致。強(qiáng)烈要求將大多數(shù)翼型自然頻率保持在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)操作范圍外。

非均勻葉片間隔(NUVS)設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)發(fā)用于減少誘發(fā)的動(dòng)葉片振動(dòng)。NUVS設(shè)計(jì)改變了發(fā)動(dòng)機(jī)外殼周長(zhǎng)周?chē)娜~片間隔，以便避免動(dòng)葉片和靜葉片自然頻率，或者減少這些頻率下的動(dòng)葉片共振響應(yīng)振幅。更具體而言，在此類設(shè)計(jì)中，靜葉片的數(shù)量在靜葉片組件的一個(gè)或多個(gè)扇區(qū)中是不同的。盡管靜葉片間隔在各扇區(qū)之間可能有所不同，但是各扇區(qū)內(nèi)的靜葉片保持彼此等距隔開(kāi)，和/或設(shè)計(jì)有相等的節(jié)距。動(dòng)葉片扇區(qū)之間葉片間隔或節(jié)距的變化有助于改變?nèi)~片尾流的頻率，從而減少在相鄰動(dòng)葉片中誘發(fā)的振動(dòng)響應(yīng)。一些常規(guī)非均勻葉片間隔設(shè)計(jì)可產(chǎn)生壓縮機(jī)性能和可操作性問(wèn)題。一些常規(guī)非均勻葉片間隔設(shè)計(jì)可能需要大量的靜葉片部分配置，引起相關(guān)制造和庫(kù)存成本增加。

因此，需要具有非均勻葉片間隔壓縮機(jī)設(shè)計(jì)，借此避免需要大量靜葉片扇區(qū)配置和/或壓縮機(jī)性能和可操作性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的一個(gè)方面涉及一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的非均勻間隔葉片(15)環(huán)或環(huán)列(11)包括：第一組和第二組(G1, G2)，其中第一組和第二組包括在環(huán)或環(huán)列(11)中的所有葉片(15)；相鄰葉片(15)的僅一個(gè)第一組(G1)和僅一個(gè)第二組(G2)；分別在第一和第二組(G1, G2)中的相鄰葉片(15)之間的不相等的第一和第二間隔(S1, S2)，且第一間隔(S1)大于第二間隔(S2)。

第二組(G2)可包括僅三個(gè)相鄰葉片(15)和葉片(15)的僅兩個(gè)相鄰對(duì)(17)，且第二間隔(S2)位于兩個(gè)相鄰對(duì)(17)中每個(gè)相鄰對(duì)的每個(gè)葉片(15)之間。靜葉片(15)的標(biāo)稱均勻間隔(S)可用作設(shè)計(jì)非均勻間隔靜葉片(15)的間隔的設(shè)計(jì)參數(shù)，且第二間隔(S2)比標(biāo)稱均勻間隔(S)小約25%-35%。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)或環(huán)列(11)可呈扇形。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)或環(huán)列(11)可包括約9到14個(gè)扇區(qū)(36, 38)以及每個(gè)扇區(qū)(36, 38)約8到16個(gè)葉片(15)。

第二組(G2)可包括：兩個(gè)或多個(gè)相鄰葉片(15)，其包括一個(gè)或多個(gè)葉片(15)的相鄰對(duì)(17)；以及第二間隔(S2)，其位于各自葉片(15)的一個(gè)或多個(gè)相鄰對(duì)(17)的每一個(gè)之間。