[發(fā)明專利]具有高顫振裕度的有最大翹曲定律的渦輪機(jī)葉片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980088051.5
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN113260770B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)堯姆·帕斯卡·讓-查爾斯·貢德雷;尼古拉斯·皮埃爾·阿蘭·埃德姆·德卡克雷-瓦門尼爾;邁克爾·卡瓦雷克;薩迪姆·迪尤登
• 申請（專利權(quán)）人: 賽峰飛機(jī)發(fā)動機(jī)公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 陳鑫;姚開麗

本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片包括在葉片根部和葉片頭部之間沿軸線堆疊的多個(gè)葉片截面，葉片根部和葉片頭部在葉片根部和葉片尖端之間限定出葉片的高度，每個(gè)葉片截面包括弦和最大翹曲，最大翹曲由垂直于弦線并且連接弦線的一點(diǎn)和翹曲線的一點(diǎn)的段的最大長度限定，翹曲線由在截面內(nèi)的所有與拱背和拱腹等距離的點(diǎn)形成，并驗(yàn)證了：在葉片中間高度處最大翹曲與弦之間的比以及在葉片頭部處最大翹曲與弦之間的比介于葉片根部處最大翹曲與弦之間的比的25％至40％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦輪機(jī)葉片領(lǐng)域，更具體地涉及渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片領(lǐng)域。

本發(fā)明特別地旨在用于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)或渦輪機(jī)內(nèi)的風(fēng)扇。

背景技術(shù)

渦輪機(jī)包括至少一個(gè)葉片裝置，例如風(fēng)扇，該葉片裝置包括多個(gè)葉片，該多個(gè)葉片圍繞中心軸線徑向地布置，例如圍繞盤徑向地布置。

這種類型的葉片裝置形成轉(zhuǎn)子(當(dāng)該葉片裝置是可移動的葉片裝置或帶有葉片的盤)或定子。

葉片可以被認(rèn)為是相對于連續(xù)的環(huán)的突出部。兩個(gè)相鄰的葉片和環(huán)限定了氣流通道。

每個(gè)葉片相對于中心軸線的近側(cè)端部通常被稱為葉片根部。特別地，葉根在此被認(rèn)為是葉片的位于環(huán)上的部分。

遠(yuǎn)側(cè)端部通常被稱為葉片尖端。葉片根部與葉片尖端之間的距離稱為葉片高度。

在葉片根部和葉片尖端之間，葉片理論上可以由垂直于徑向軸線Z的截面或空氣動力學(xué)剖面的堆疊來表示。

對于生產(chǎn)來說，葉片是復(fù)雜部件，因?yàn)檫@同時(shí)涉及葉片裝置和渦輪機(jī)的空氣動力學(xué)方面、機(jī)械方面和聲學(xué)方面。

葉片和葉片裝置的設(shè)計(jì)必須同時(shí)考慮空氣動力學(xué)性能、機(jī)械阻力、以及質(zhì)量、噪音和成本的降低。

設(shè)計(jì)必須保證葉片和葉片所附接的盤的最短壽命。

設(shè)計(jì)必須保證葉片裝置的最小振動抗力(即足夠的抗振性)或可接受的振動水平以確保機(jī)械抗力。

葉片裝置必須能夠抵抗異物吸入以及抵抗葉片的丟失，即葉片裝置能夠抵抗葉片部分或全部脫離盤的情況。

在設(shè)計(jì)葉片和葉片裝置期間，必須考慮到顫振現(xiàn)象。

顫振是由于空氣相對于葉片結(jié)構(gòu)和葉片裝置結(jié)構(gòu)的相對運(yùn)動而產(chǎn)生的空氣動力學(xué)耦合。顫振是一種自維持現(xiàn)象，固體結(jié)構(gòu)的改變會改變流體的流動，而流體的流動的改變會在固體結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生力。顫振可以迅速放大并導(dǎo)致風(fēng)扇的葉片破裂，甚至損壞發(fā)動機(jī)。

顫振與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)烈相關(guān)，因此一旦在風(fēng)扇運(yùn)行中檢測到顫振現(xiàn)象，就難以消除甚至限制顫振現(xiàn)象。

因此，仍有可能禁止某些運(yùn)行區(qū)以限制與顫振有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，但這必然會降低風(fēng)扇可以運(yùn)行所處的飛行條件。

文獻(xiàn)US 2018/0100399 A1提出了一種在考慮顫振現(xiàn)象的同時(shí)對渦輪轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行造型的方法。

因此，需要如下葉片和葉片裝置：其中，出現(xiàn)顫振的運(yùn)行區(qū)盡可能遠(yuǎn)離標(biāo)稱運(yùn)行區(qū)，即需要具有最大可能的顫振裕度的葉片和葉片裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的總體目的是減輕現(xiàn)有技術(shù)的葉片和風(fēng)扇的缺點(diǎn)。

特別地，本發(fā)明的目的是提出一種用于增加顫振裕度的解決方案。

還有另一個(gè)目的是提出一種用于在不增加葉片質(zhì)量的情況下增加顫振裕度的解決方案。

在本發(fā)明的范圍內(nèi)，通過包括前緣、后緣、受壓側(cè)和吸入側(cè)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片來實(shí)現(xiàn)該目的，其中：

-在葉片的中間高度處的最大翹曲與弦之間的比介于在葉片根部處的最大翹曲與弦之間的比的25％至40％，