[发明专利]结合非轴对称毂流路和分流叶片的轴向压缩机转子

说明书

一种压缩机设备，包括转子，其包括：安装成围绕中心轴线旋转的盘，盘的外周限定具有非轴对称的表面轮廓的流路表面；沿径向从流路表面向外延伸的一排翼形轴流式压缩机叶片，其中压缩机叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；以及与压缩机叶片交错的一排翼形分流叶片，其中分流叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；并且其中分流叶片在其根部处的翼弦尺寸和分流叶片的翼展尺寸中的至少一者小于压缩机叶片的对应尺寸。

按照美国空军授予的合同号FA8650-09-D-2922，美国政府可能在本发明中拥有一定权利。

技术领域

本发明大体上涉及涡轮机的压缩机，并且更特定地涉及此类压缩机的转子叶片级。

背景技术

燃气涡轮发动机包括成串流连通的压缩机、燃烧器和涡轮。涡轮机械地联接到压缩机上，且三个构件限定涡轮机内核。内核可以以已知方式操作，以生成热的加压燃烧气流来操作发动机，以及执行有用功，如，提供推力或机械功。一个常见类型的压缩机是具有多个转子级的轴流式压缩机，转子级各包括具有一排轴流式翼型件(称为压缩机叶片)的盘。

出于热力学循环效率的原因，通常期望结合具有最高可能的压缩比(即，入口压力与出口压力之比)的压缩机。还期望的是包括较少数目的压缩机级。然而，存在公知的相互关联的最大压力比和可能穿过给定压缩机级的质量流的空气动力限制。

已知的是将盘构造成具有非轴对称的扇贝形表面轮廓，以减小盘中的机械应力。该特征的空气动力不利副作用在于增加贯穿流动区域的转子叶片排，以及促进空气流分离的空气动力负载水平。

因此，仍需要一种压缩机转子，其可以以足够的失速范围和空气动力和结构性能的可接受平衡来操作。

发明内容

此需要通过本发明解决，本发明提供了一种轴向压缩机，其具有包括压缩机叶片和分流叶片翼型件的转子叶片排。

根据本发明的一方面，一种压缩机设备包括：轴流式转子，其包括：安装成围绕中心轴线旋转的盘，盘的外周限定具有非轴对称的表面轮廓的流路表面；沿径向从流路表面向外延伸的一排翼形轴流式压缩机叶片，其中压缩机叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；以及与压缩机叶片交错的一排翼形分流叶片，其中分流叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；并且其中在其根部处的分流叶片的翼弦尺寸和分流叶片的翼展尺寸中的至少一者小于压缩机叶片的对应尺寸。

根据本发明的另一方面，流路表面包括相邻压缩机叶片之间的凹入扇贝面。

根据本发明的另一个方面，扇贝面在邻近压缩机叶片的根部处具有最小径向深度，且大致在相邻压缩机叶片中间的位置处具有最大径向深度。

根据本发明的另一个方面，各个分流叶片大致位于两个相邻压缩机叶片的中间。

根据本发明的另一方面，分流叶片定位成使得其后缘关于盘在与压缩机叶片的后缘大致相同的轴向位置处。

根据本发明的另一个方面，分流叶片的翼展尺寸为压缩机叶片的翼展尺寸的50%或更小。

根据本发明的另一个方面，分流叶片的翼展尺寸为压缩机叶片的翼展尺寸的30%或更小。

根据本发明的另一个方面，在其根部处的分流叶片的翼弦尺寸为在其根部处的压缩机叶片的翼弦尺寸的50%或更小。

根据本发明的一个方面，一种压缩机设备包括多个轴流级，至少一个选择的级包括：安装成围绕中心轴线旋转的盘，盘的外周限定具有非轴对称的表面轮廓的流路表面；沿径向从流路表面向外延伸的一排翼形轴流式压缩机叶片，其中压缩机叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；以及与压缩机叶片交错的一排翼形分流叶片，其中分流叶片分别具有根部、末梢、前缘和后缘；并且其中在其根部处的分流叶片的翼弦尺寸和分流叶片的翼展尺寸中的至少一者小于压缩机叶片的对应尺寸。