[发明专利]一种特别用于整体式叶片盘的涡轮发动机叶片

说明书

背景技术

本发明涉及用于涡轮发动机的整体式叶片盘的一般领域，特别涉及该盘中包括的叶片的外形。

涡轮发动机的整体式叶片盘(也叫“整体叶盘”)指定一个转子，在该转子中，叶片和装有叶片的盘是在单个均匀金属块中用机器直接制造的，以便形成一个单件。这种盘通常用于形成涡轮发动机的各种压缩机级，特别用于形成双轴旁路型航空涡轮喷气飞机的高压压缩机。

整体叶盘的叶片的设计需要满足空气动力学性能和特殊环境中机械强度两方面的需求。当这种叶片呈现相对较小的径向翼面高度时，会产生叫作二次流的高振幅空气动力学现象。这些二次流致使叶片的空气动力学性能降低。由于“颠簸(plunging)”型流动通道的存在，即，通道向涡轮喷气飞机的旋转轴倾斜，也使气动流状态难于控制。

发明内容

因此，一种能带有翼面外形的整体叶盘的叶片是可以满足需要的，这样就可能在二次流上达到好的控制，并且可能顾及到位于“颠簸”通道中的叶片。

为了达到这个目的，本发明提供一种涡轮发动机叶片，该涡轮发动机叶片包括翼面，该翼面在前缘和后缘之间轴向延伸，并在底端和顶端之间径向延伸。其中，根据本发明，所述翼面的所述前缘具有掠角，该掠角是正值，并且，该掠角从所述底端到所述翼面的第一径向高度上是连续增大的，所述掠角从所述翼面的这个第一径向高度到所述顶端是连续减小的；其中，所述第一径向高度位于从所述底端到所述顶端测量的所述翼面的总径向高度的20％到40％的范围内。

特别地，这种翼面外形可以获得一种流体流量分布，比起中间高度带，该流量分布更倾向于靠近底端的翼面带。而且，流动速度在靠近流动通道的顶端部分被吸入。这样就优化了流体流量在流动通道的全部高度上的分布，因此，提高了叶片的气动效率，并有助于控制二次流。

优选地，所述翼面的所述前缘的所述掠角从所述翼面的第二径向高度起成为负值，其中，所述第二径向高度位于所述翼面的所述总径向高度的60％到80％的范围内。

还优选地，所述翼面的所述前缘的所述掠角在所述翼面的所述顶端小于-45°。

根据有益的规定，所述翼面的所述前缘具有上反角(dihedral angle)，该上反角从所述底端到所述顶端总的来说是增大的。所述翼面的所述前缘的该上反角可以位于所述底端的最小值和所述顶端的最大值之间；其中，所述最小值位于-25°到-5°范围内，所述最大值位于+5°到+25°范围内。优选地，所述翼面的所述前缘的该上反角位于从所述底端的-15°到所述顶端的+15°的范围内。

此外，有益地，所述翼面的所述前缘的所述上反角在所述底端和所述翼面的所述第一径向高度之间为负值；在所述翼面的第三径向高度和所述顶端之间为正值，其中，所述第三径向高度位于所述翼面的所述总径向高度的40％到60％的范围内。存在这种上反角能够给所述翼面的低的部分提供入射保护(incidence protection)(据说所述前缘“关闭住了(closed)”)，其中，所述翼面的低的部分与可接受的静应力带相关。

有益地，所述翼面的所述第三径向高度位于所述翼面的所述总径向高度的50％处。这样就最佳地定向了由叶栅给流体施加的力(反之亦然)，以确保可接受的翼面中的静应力及其一致的气动效率分布。

优选地，所述翼面的所述第一径向高度位于所述翼面的所述总径向高度的30％处。

本发明还提供一种用于涡轮发动机的整体式叶片盘，该涡轮发动机具有多个如上所述的叶片。本发明还提供一种涡轮发动机，该涡轮发动机具有至少一个该整体式叶片盘。

附图说明

本发明的其他特点和优点在下文参考附图进行描述。附图示出了不具有限制性的实施方式。在附图中：

图1是具有本发明的叶片的整体式叶片盘的局部透视图；

图2示出根据本发明的叶片的翼面的前缘的掠角的曲线图；以及

图3示出根据本发明的叶片的翼面的前缘的上反角的曲线图。

具体实施方式

本发明应用于任意的涡轮发动机叶片。

本发明尤其涉及用于涡轮发动机的整体式叶片盘的叶片，但并不唯一用于此；例如，该整体式叶片盘为如图1所示的涡轮喷气飞机中的高压压缩机的下游级的盘10。该盘的叶片20具有小径向高度的翼面，例如，25毫米(mm)的高度，并且将它们位于“颠簸”流动通道中，即，向涡轮喷气飞机的旋转轴倾斜的通道。

在现有的方法中，每个叶片20包括翼面22，该翼面22在前缘24和后缘26之间轴向延伸(即，沿着涡轮喷气飞机的纵轴X-X)，并在底端28和顶端30之间径向延伸(即，沿着垂直于纵轴X-X的径向轴Z-Z)。