[發明專利]一種新型噴嘴翅片復合式減渦系統

在審

• 申請號: 202011495915.6
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112648077A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 羅翔;何建;白陽;鄔澤宇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02C3/04
• 分類號: F02C3/04;F02C7/18;F04D29/40;F04D29/66
• 代理公司: 北京萬思博知識產權代理有限公司 11694
• 代理人: 姜楠楠

本申請公開了本申請公開了一種新型噴嘴翅片復合式減渦系統，涉及航空發動機。系統包括若干個反旋噴嘴和若干個反旋翅片。每一反旋噴嘴安裝在兩級壓氣機盤處，每一反旋翅片安裝在前面級壓氣機盤處，位于若干反旋噴嘴下游。它們均沿壓氣機盤的周向均勻布置且與兩側壓氣機盤同軸，每一反旋噴嘴、每一反旋翅片的結構相同，對應的安裝半徑相同，以限制氣流的周向速度，抑制了自由渦的發展，減少了流動阻礙。反旋翅片相較于減渦管流通面積大，避免了引氣過程中出現流動通道的突闊和突縮，從而減少了因氣流摻混所引發的粘性耗散，降低了氣流總壓損失。

技術領域

本申請涉及航空發動機二次空氣系統壓氣機引氣段的減阻技術領域，尤其涉及一種用于航空發動機的新型噴嘴翅片復合式減渦系統。

背景技術

航空發動機內流空氣冷卻系統的冷氣引自于壓氣機的中間級。這部分冷氣一方面用于渦輪葉片、機匣、輪盤、軸和軸承等高溫部件的冷卻，使其在允許的溫度狀態下工作，并且保證相關部位進氣的壓力；另一方面，冷氣將用于封嚴，阻止燃氣倒流；同時，冷氣還用于保持卸荷腔壓力，從而滿足發動機軸向力的要求。但是大量的引氣會降低發動機的整體效率進而增加耗油量，因此引自壓氣機的冷氣流量應該控制在一定的范圍內。其次，在對熱端部件進行冷卻設計時，除了考慮熱端部件的整體平均溫度，還要考慮其溫度梯度。另外，從壓氣機引出的冷氣從鼓筒孔徑向流出后，在到達最后的目標區域前要流經一個設計的流動路徑，在這個過程中由于阻力的作用會使得冷氣壓力逐漸降低并且溫度逐漸升高，所以需要合理地設計來盡可能降低阻力從而減少壓力損失。所以，冷氣引用量、整體溫度及溫度梯度、壓力損失就成為了內流冷卻空氣系統設計者需要重點考慮的問題。

現階段應用較為廣泛的減渦器形式為直管式減渦器。這種直管式減渦器形式是在上述徑向引氣腔中安裝直管式減渦器對氣流進行引流。但直管式減渦器會在其出入口產生氣流通道的擴張和收縮引起氣流的粘性耗散且流通面積較小，不利于氣流流動。并且存在振動等問題。

發明內容

本申請的目的在于克服上述問題或者至少部分地解決或緩減解決上述問題。

本申請提供了一種新型噴嘴翅片復合式減渦系統，布置在航空發動機二次空氣系統的壓氣機的徑向引流段處，所述壓氣機包括在兩側對應布置的前面級壓氣機盤和后面級壓氣機盤，沿兩側壓氣機盤的外緣處垂直延伸而成的鼓筒，兩側的壓氣機盤與鼓筒形成內部的盤腔，所述鼓筒處設有若干鼓筒孔，每一鼓筒孔用于引入氣流，所述復合式減渦系統包括：

若干個反旋噴嘴，形成在安裝環上，安裝環安裝在所述壓氣機盤處，若干個反旋噴嘴沿所述前面級壓氣機盤的周向均勻布置，每一反旋噴嘴與所述兩側壓氣機盤同軸，每一反旋噴嘴的結構相同，每一反旋噴嘴的安裝半徑相同，每一反旋噴嘴貫通所述安裝環的前、后壁，每一反旋噴嘴具有反旋噴嘴入口和反旋噴嘴出口，以限制氣流的周向速度；和

若干個反旋翅片，安裝在所述前面級壓氣機盤處并位于所述若干個反旋噴嘴的下游，且沿所述前面級壓氣機盤的周向均勻布置，每一反旋翅片與所述兩側壓氣機盤同軸，每一反旋翅片的結構相同，每一反旋翅片的安裝半徑相同，每一反旋翅片具有反旋翅片入口和反旋翅片出口，每一反旋翅片出口位置反旋，以限制氣流的周向速度；

其中，在所述壓氣機運行狀態，所述若干個反旋噴嘴和所述若干反旋翅片與所述兩側的壓氣機盤同軸、同速、同向的旋轉，氣流流經所述若干個鼓筒孔進入所述壓氣機的盤腔內，經由所述若干反旋噴嘴和所述若干反旋翅片引流進入所述壓氣機的軸向通道。

可選地，所述反旋噴嘴軸線與所述反旋噴嘴入口圓心所在旋轉半徑成夾角α，所述夾角α為15°～75°。

可選地，所述反旋翅片入口平面和所述反旋翅片入口中心點所在圓周切線形成夾角β，所述夾角β為45°～90°。

可選地，所述反旋翅片出口平面和和所述反旋翅片出口中心點所在圓周切線形成夾角γ，所述夾角γ為0°～30°。