[發明專利]一種基元級前緣自帶三個感壓孔的手柄式葉片

在審

• 申請號: 202010046294.7
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111120403A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 馬宏偉;徐博聞;夏晨希
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40;F04D27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基元級前緣自帶三個感壓孔的手柄式葉片，包含壓力感受孔、引壓通道、手柄、引壓管接口、低損彎管。葉片前緣沿葉高方向有多排壓力感受孔，每一排包含三個壓力感受孔，分別分布在基元級前緣點、壓力面以及吸力面；引壓通道分別連接壓力感受孔孔口和引壓管接口，彎曲處采用低損彎管。本發明能同時測得壓氣機轉子出口沿葉高方向、多個基元級位置氣流的總壓、靜壓、偏轉角和馬赫數，適用于測量轉子出口二維流場參數沿葉高方向的分布。本發明不僅具有常規葉片的氣動性能和強度，重要的是具有測量氣動參數的功能，相比于常規探針、葉型探針測量技術，本發明無外伸探頭，不干擾被測流場結構，不影響葉片本身氣動性能，測量參數精度高。

技術領域

本發明屬于動力機械領域，涉及壓氣機，具體涉及一種基元級前緣自帶三個感壓孔的手柄式葉片。

背景技術

壓氣機靜子葉片有多種安裝至輪轂方式，其中一種常用安裝方式為手柄固定式。靜子葉片葉根帶有手柄凸臺和手柄，通過輪轂上的卡圈、卡環等結構可以將葉片固定在輪轂上。這種安裝方式結構簡單、拆裝方便，便于拆卸、更換單個葉片。

在壓氣機中，用一個和壓氣機同軸的圓柱面對壓氣機的葉片進行剖切，切得壓氣機葉片的截面就叫做葉片的基元級。

目前在壓氣機葉片氣動設計過程中，首先需要根據壓氣機流量、壓氣機內外徑、設計轉速等參數確定壓氣機進出口的速度三角形，通過進出口速度三角形的計算可以求得基元級的進氣角、出氣角，針對不同位置的基元級給定不同的攻角，再結合落后角、葉片前緣角和后緣角，便可以求得對應每個基元級應有的安裝角度。再將求得的基元級積疊就可以得到葉片的三維造型。

除此之外，還需要對壓氣機葉片進行強度設計，以確保葉片有足夠的強度。因此葉片的設計過程是需要反復迭代的多參數優化設計。在保證壓氣機葉片有足夠強度的前提下，設計人員也希望葉片重量盡可能輕，這有利于減輕航空發動機或者燃氣輪機的整體重量，提高航空發動機的推重比或者燃氣輪機的效率。

壓氣機內部流動呈現出復雜的強三維性和非定常性，而且葉片結構、型面復雜，轉子和靜子間的軸向空間十分狹窄。另外，測試現場環境惡劣，往往存在振動、油霧等問題，常規的測試手段因此而受限。

接觸式測量手段例如壓力探針，包括可以實現多點同時測量的壓力探針梳和葉型探針，大多存在前伸的探頭。壓力探針梳受到其自身尺寸的限制，無法伸入小尺寸葉片排之間的狹窄流道內開展級間流場參數測試，即使能夠插入，探針探頭和支桿會對被測流場造成很大干擾。

葉型探針可以伸入小尺寸葉片排之間的狹窄流道內開展級間流場參數測試，但會對被測流場尤其是葉片近壁面流場產生很大的干擾，破壞流場原有結構，造成較大的測量誤差，甚至惡化葉片原有的氣動負荷和壓氣機性能。

熱線風速儀也是壓氣機內流場常用的測試手段之一，但是熱絲易斷裂，而且容易受到雜質的污染導致測量結果不準確。

非接觸測量手段例如粒子圖像測速技術、激光多普勒測速技術雖然不會破壞流場結構，但是，由于葉片復雜型面遮擋激光或者流道狹窄遮擋激光，無法測到葉根區域的流場，另外，激光照射到壁面上，會產生強烈的反光，造成測量誤差。粒子跟隨性問題也會導致較大的測量誤差。粒子圖像測速技術、激光多普勒測速技術只能測量速度，不能測量壓力，而壓氣機性能實驗更關心的是壓力數據。

現有的壓氣機葉片設計沒有包含級間氣動參數測量設計，造成壓氣機小尺寸葉片排之間的狹窄流道內無法開展級間流場參數準確測試。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有的壓氣機葉片設計沒有包含級間氣動參數測量設計，造成壓氣機小尺寸葉片排之間的狹窄流道內無法開展級間流場參數準確測量難題，發明一種基元級前緣自帶三個感壓孔的帶手柄式葉片，解決壓氣機小尺寸葉片排之間的狹窄流道內無法開展級間流場參數準確測量的技術問題。

本發明的技術解決方案是：