[實用新型]航空發動機渦輪葉片

有效

• 申請號: 201721554856.9
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN207554115U
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 黎旭;王燾;王富強
• 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;F01D5/14
• 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: 高原

本實用新型涉及航空發動機技術領域，具體提供了航空發動機渦輪葉片，渦輪葉片內部設有至少一個冷卻腔，冷卻腔之間互相連通，渦輪葉片的前緣設有至少一排氣膜孔，靠近前緣的冷卻腔通過氣膜孔與渦輪葉片外部連通，能夠有效冷卻渦輪葉片，渦輪葉片外表面沿徑向設有至少一條用于固定測溫設備的溝槽，并且在試驗件已經預先留出測試用的溝槽，為之后的冷卻效果試驗和設計的快速迭代創造有利條件。同時渦輪葉片通過3D打印形成，提高試驗件的可生產性，大幅降低葉片的生產成本和生產周期，提高葉片試驗件的設計符合性。

技術領域

本實用新型涉及航空發動機技術領域，特別涉及航空發動機渦輪葉片。

背景技術

通常，燃氣渦輪發動機由壓氣機、燃燒室和渦輪三大部件組成，渦輪部件將高溫燃氣的內能轉化為機械能。目前，燃氣渦輪發動機的渦輪葉片需要在高溫的燃氣情況下工作中，承受遠超過基體材料熔點的溫度，第一級渦輪葉片的承溫能力決定了燃氣渦輪發動機的渦輪前溫度。通常情況下需要從壓氣機引出溫度較低的高壓空氣進入葉片的空腔，作為冷卻氣對渦輪葉片進行冷卻。

葉片冷卻方案設計時，通常會進行多方案對比的冷卻效果試驗，這樣需要進行多種結構葉片試驗件的鑄造生產。傳統的鑄造生產方式在冷卻方案設計階段會因為嚴重的技術、成本和進度問題，不能及時交付試驗件，從而導致試驗不能及時開展，難以實現設計的快速迭代和驗證。其缺點具體表現在：

(1)技術方面：葉片為了達到盡可能高的冷卻效果，一般都設計成多通道、復雜型腔的空心薄壁結構，其結構的復雜性大大增加了鑄造的難度；而且鑄造本身工藝過程非常復雜，并且葉片鑄件需要滿足產品質量、幾何形狀、尺寸精度和表面狀態等多方面的苛刻要求。很難通過少量幾片葉片就探索出比較合理的工藝參數，技術難度很大，早期葉片的合格率非常低；

(2)成本方面：針對每一種冷卻方案，都要制造一套鑄造的模具，模具的成本非常高，僅僅進行少量的生產，經濟型很差；并且由于早期的合格率太低，造成試驗件的成本非常高；

(3)進度方面：由于鑄造的工藝過程存在很大的難度，而且工序多，周期長，一般早期葉片的生產周期超過一至兩年，遠遠不能滿足葉片方案篩選、快速迭代、及時驗證的需要。

此外，葉片鑄件生產后，在冷卻效果試驗前，還需要對葉片表面進行測試改裝，一般需要在葉片表面選定位置，使用電火花等方法加工出測溫、測壓的溝槽。在這個過程中，測試改裝帶來了進度和成本的損失，并且由于早期葉片的質量較差，葉片試驗的型面尺寸可能偏離設計較大，帶來額外的試驗誤差。

實用新型內容

為克服上述現有技術存在的至少一種缺陷，本實用新型提供了航空發動機渦輪葉片，所述渦輪葉片內部設有至少一個冷卻腔，所述冷卻腔之間互相連通，所述渦輪葉片的前緣設有至少一排氣膜孔，靠近所述前緣的冷卻腔通過所述氣膜孔與所述渦輪葉片外部連通，所述渦輪葉片外表面沿徑向設有至少一條用于固定測溫設備的溝槽。

優選的，所述渦輪葉片具有五個所述冷卻腔。

優選的，所述氣膜孔設有兩排。

優選的，所述渦輪葉片的尾緣為非封閉式結構。

優選的，所述渦輪葉片為通過3D打印形成的渦輪葉片。

本實用新型提供的航空發動機渦輪葉片，具有如下有益效果：

1、冷氣從冷卻腔內沿氣膜孔流出，在葉身熱點區域覆蓋上一層冷卻氣膜，將高溫燃氣和葉片隔絕開來，降低外壁面溫度；

2、預先留出測試用的溝槽，為之后的冷卻效果試驗和設計的快速迭代創造有利條件；

3、提高試驗件的可生產性，大幅降低葉片的生產成本和生產周期，提高葉片試驗件的設計符合性。

附圖說明