[發明專利]渦輪葉片和航空發動機

有效

• 申請號: 201911343065.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113027535B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張笑雷;王曉增;王輝;張韋蒙
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/18
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 師曉芳

本發明公開了一種渦輪葉片和航空發動機。渦輪葉片包括葉身和覆蓋膜，葉身內部設有至少一個冷卻腔，且冷卻腔包括設置于腔壁上的氣膜孔，氣膜孔在腔壁的厚度方向上貫通以與冷卻腔連通，覆蓋膜貼設于至少一個冷卻腔中至少部分冷卻腔的腔壁的外表面上且覆蓋氣膜孔，覆蓋膜在高溫下熔化以使冷卻腔內的冷卻空氣通過氣膜孔流出。本發明的渦輪葉片能夠精細化冷卻葉片的高溫區域，從而有效降低冷卻空氣使用量，提高航空發動機效率。

技術領域

本發明涉及航空發動機技術領域，特別涉及一種渦輪葉片和航空發動機。

背景技術

隨著航空發動機渦輪進口溫度的不斷提升，需采取各種冷卻手段來為渦輪葉片降溫以保證其有效工作。一般渦輪葉片采用從高壓壓氣機末級抽氣來冷卻葉片，并以葉片最惡劣的高溫工作狀態為設計點，也就是說假設葉身各個區域均為高溫區，在整個葉身上布置大量氣膜孔用于冷卻葉片。這樣的設計思路雖能確保葉片滿足正常工作需要，但是由于葉片局部區域可能未達到高溫區，而該局部區域的冷卻空氣也會通過氣膜孔流出以對葉片進行冷卻，從而造成大量的冷卻空氣的浪費，使渦輪效率降低。

此處需要說明的是，本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

發明內容

本發明提供一種渦輪葉片和航空發動機，以提高冷卻空氣的使用效率。

本發明第一方面提供一種渦輪葉片，包括

葉身，葉身內部設有至少一個冷卻腔，且冷卻腔包括設置于腔壁上的氣膜孔，氣膜孔在腔壁的厚度方向上貫通以與冷卻腔連通；和

覆蓋膜，貼設于至少一個冷卻腔中至少部分冷卻腔的腔壁的外表面上且覆蓋氣膜孔，覆蓋膜在高溫下熔化以使冷卻腔內的冷卻空氣通過氣膜孔流出。

在一些實施例中，葉身包括前緣和葉身主體，至少一個冷卻腔包括與葉身主體對應設置的第一冷卻腔以及與前緣對應設置的第二冷卻腔，第一冷卻腔和第二冷卻腔流體連通，第一冷卻腔的外表面貼設有覆蓋膜。

在一些實施例中，第一冷卻腔包括蛇形冷卻流道。

在一些實施例中，第一冷卻腔的內壁上設置有擾流肋。

在一些實施例中，第一冷卻腔上設置有進氣口，第二冷卻腔上設置有與第一冷卻腔流體連通的沖擊孔。

在一些實施例中，渦輪葉片還包括設置于覆蓋膜上的耐熱涂層。

在一些實施例中，冷卻腔還包括設置于腔壁上的冷卻槽，冷卻槽與氣膜孔連通且冷卻槽的開口大于氣膜孔的孔徑，覆蓋膜覆蓋于冷卻槽的外側。

在一些實施例中，冷卻腔包括沿徑向方向排列的多個氣膜孔，冷卻槽沿徑向延伸且與多個氣膜孔中的至少部分氣膜孔連通。

在一些實施例中，多個氣膜孔分為至少兩個氣膜孔組，冷卻腔包括與至少兩個氣膜孔組對應設置的至少兩個冷卻槽，每個冷卻槽均與對應的氣膜孔組中的氣膜孔連通，且至少兩個冷卻槽間隔設置。

在一些實施例中，冷卻槽包括底壁以及沿周向圍合的四個側壁，四個側壁中位于冷卻空氣的流動方向上的流道側壁傾斜設置。

在一些實施例中，冷卻槽還包括間隔設置于流道側壁上的至少兩個支撐塊，支撐塊的上表面與葉身的外表面光滑連接。

本發明第二方面提供一種航空發動機，包括本發明第一方面任一項的渦輪葉片。