[發(fā)明專利]葉片設(shè)計方法、葉片、壓氣機(jī)、發(fā)動機(jī)和飛行器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110772003.7
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN115600325A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾瑞慧;陳美寧;高國榮;楊平;石英;馮錦璋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機(jī)制造有限責(zé)任公司;中國航發(fā)商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F04D29/32;G06T17/00;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 楊東明;何橋云

本發(fā)明公開了葉片設(shè)計方法、葉片、壓氣機(jī)、發(fā)動機(jī)和飛行器，該方法包括以下步驟；S1、在氣動設(shè)計階段，設(shè)置倒圓區(qū)域的最上面為原始?xì)鈩尤~型，設(shè)置倒圓區(qū)域的最下面為底部氣動葉型；S2、在倒圓區(qū)域的原始?xì)鈩尤~型和優(yōu)化氣動葉型之間選取至少一個造型截面，對所述造型截面上的原始?xì)鈩尤~型進(jìn)行向外延伸形成優(yōu)化氣動葉型，其中，不同造型截面上的原始?xì)鈩尤~型向外延伸程度不同；S3、基于若干所述優(yōu)化氣動葉型，在倒圓區(qū)域形成倒圓結(jié)構(gòu)；S4、完成氣動設(shè)計，開展結(jié)構(gòu)設(shè)計。本發(fā)明通過選取若干個造型截面，對造型截面上的原始?xì)鈩尤~型進(jìn)行向外延伸形成優(yōu)化氣動葉型以形成倒圓結(jié)構(gòu)，既達(dá)到滿足強(qiáng)度設(shè)計的要求，又提高了壓氣機(jī)氣動性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓氣機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及葉片設(shè)計方法、葉片、壓氣機(jī)、發(fā)動機(jī)和飛行器。

背景技術(shù)

在壓氣機(jī)葉片實際工程設(shè)計過程中，通常由氣動專業(yè)開展葉片造型氣動設(shè)計，由結(jié)構(gòu)專業(yè)開展葉型的實際結(jié)構(gòu)設(shè)計，由氣動輸入至結(jié)構(gòu)專業(yè)的葉型為理想葉型，其結(jié)構(gòu)上不包含端區(qū)倒圓(轉(zhuǎn)子葉片根部倒圓、靜子葉片根尖端區(qū)倒圓)而在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通常為了端區(qū)應(yīng)力集中等強(qiáng)度要求考慮，會在葉片端區(qū)增加簡單的倒圓設(shè)計，以實現(xiàn)與緣板等結(jié)構(gòu)的連接，而該部分的倒圓結(jié)構(gòu)往往破壞了原有的氣動葉型，倒圓結(jié)構(gòu)在流面上已不再是氣動設(shè)計的葉型幾何會在很大程度上破壞氣動設(shè)計意圖，導(dǎo)致實際氣動性能的降低。

參考圖1、圖2，現(xiàn)有技術(shù)中的壓氣機(jī)葉片包括；葉片1、倒圓結(jié)構(gòu)2、緣板3，該壓氣機(jī)葉片通過額外增設(shè)倒圓結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致葉片端區(qū)的葉型偏離氣動設(shè)計的葉型幾何，從而導(dǎo)致氣動性能降低，結(jié)合圖3所示，在氣動設(shè)計的基礎(chǔ)上，增加葉片端區(qū)倒圓結(jié)構(gòu)后，導(dǎo)致流量降低0.5％，峰值效率降低0.3％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中倒圓結(jié)構(gòu)破壞了原有的氣動葉型，導(dǎo)致實際氣動性能的降低的缺陷，提供葉片設(shè)計方法、葉片、壓氣機(jī)、發(fā)動機(jī)和飛行器。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

葉片設(shè)計方法，包括以下步驟：

S1、在氣動設(shè)計階段，設(shè)置倒圓區(qū)域的最上面為原始?xì)鈩尤~型，設(shè)置倒圓區(qū)域的最下面為底部氣動葉型；

S2、在倒圓區(qū)域的原始?xì)鈩尤~型和底部氣動葉型之間選取至少一個造型截面，對所述造型截面上的原始?xì)鈩尤~型進(jìn)行向外延伸形成優(yōu)化氣動葉型，其中，不同造型截面上的原始?xì)鈩尤~型向外延伸程度不同；

S3、基于若干所述優(yōu)化氣動葉型，在倒圓區(qū)域形成倒圓結(jié)構(gòu)；

S4、完成氣動設(shè)計，開展結(jié)構(gòu)設(shè)計。

本技術(shù)方案通過選取若干個造型截面，對造型截面上的原始?xì)鈩尤~型進(jìn)行向外延伸形成優(yōu)化氣動葉型以形成倒圓結(jié)構(gòu)，既達(dá)到滿足強(qiáng)度設(shè)計的要求，又提高了壓氣機(jī)氣動性能。

較佳地，所述倒圓區(qū)域位于所述葉片端區(qū)。

較佳地，S2中，在倒圓區(qū)域的原始?xì)鈩尤~型和優(yōu)化氣動葉型之間選取至少一個造型截面包括：選取1-3個造型截面。

本技術(shù)方案選取1-3個造型截面，既能夠滿足氣動性能的設(shè)計需求，又能夠使倒圓區(qū)域形成的倒圓結(jié)構(gòu)曲面過渡自然。

較佳地，S3中，基于二維的優(yōu)化氣動葉型擬合成三維的倒圓結(jié)構(gòu)。

較佳地，所述造型截面的間隔為0.5mm-1.0mm。

本發(fā)明還提供一種葉片，所述葉片通過上述所述葉片設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計。

較佳地，所述葉片為轉(zhuǎn)子葉片或者靜子葉片。

本技術(shù)方案中，轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)對氣流做功的組合件，靜子葉片是改變氣流角度并提供一定靜壓升的組合件。

本發(fā)明還提供一種壓氣機(jī)，所述壓氣機(jī)使用上述葉片。