[发明专利]一种陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，包括叶身(1)，叶身(1)包括叶尖表面(2)、叶根表面(3)、叶盆表面(1a)、叶背表面(1b)、叶片前缘(4)和叶片尾缘(5)，叶盆表面(1a)和叶背表面(1b)通过叶尖表面(2)、叶根表面(3)、叶片前缘(4)和叶片尾缘(5)围成整个叶身(1)；

叶身(1)的叶型轮廓设计横截面共7个，包括出口叶尖位置的截面Ⅰ(6)、工艺叶尖位置的截面Ⅱ(7)，3/4叶高位置的截面Ⅲ(8)，1/2叶高位置的截面Ⅳ(9)，1/4叶高位置的截面Ⅴ(10)，进口叶根位置的截面Ⅵ(11)，出口叶根位置的截面Ⅶ(12)，每个截面的叶型具有平面弯曲的气体动力学轮廓。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶身(1)内部不设冷却气流道，即叶身(1)为实心结构。

3.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述截面Ⅰ(6)位于叶高119.8mm处，所述截面Ⅱ(7)位于叶高115.8mm处，所述截面Ⅲ(8)位于叶高93.5mm处，所述截面Ⅳ(9)位于叶高69.3mm处，所述截面Ⅴ(10)位于叶高45mm处，所述截面Ⅵ(11)位于叶高20.8mm处，所述截面Ⅶ(12)位于叶高0mm处。

4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶尖表面(2)、所述截面Ⅳ(9)和所述叶根表面(3)根据所述叶身(1)的服役环境气动性能要求，完成速度三角形设计：叶尖表面(2)进口相对气流角为87.1634°，出口相对气流角为31.3791°，出口相对马赫数0.8829；截面Ⅳ(9)进口相对气流角为66.6363°，出口相对气流角为32.8772°，出口相对马赫数0.8316；叶根表面(3)进口相对气流角为48.0557°，出口相对气流角为35.0109°，出口相对马赫数0.7319。

5.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶身(1)相邻的两个叶型轮廓设计横截面的间距小于25mm；叶型轮廓进气边小圆半径范围为0.56mm～1.6mm，叶型轮廓排气边小圆半径范围为0.30mm～0.84mm，叶型轮廓最大厚度圆半径范围为1.9mm～10.5mm；叶型轮廓叶盆型线和叶背型线均采用3个点确定样条曲线，叶盆型线起点为与进气边小圆切点，途经与喉道宽度圆切点，终点为与排气边小圆切点，叶背型线起点为与进气边小圆切点，途径与最大厚度圆切点，终点为与排气边小圆切点。

6.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶身(1)的叶型轮廓由所述截面Ⅶ(12)至所述截面Ⅵ(11)至所述截面Ⅴ(10)至所述截面Ⅳ(9)至所述截面Ⅲ(8)至所述截面Ⅱ(7)至所述截面Ⅰ(6)沿叶高方向的重心积叠线延伸得到；每个叶型轮廓设计横截面的进气边小圆积叠后构成了所述叶片前缘(4)，每个叶型轮廓设计横截面的排气边小圆积叠后构成了所述叶片尾缘(5)；按照所述叶尖表面(2)位置和所述叶根表面(3)位置切除多余部分，得到完整的所述叶身(1)的结构。

7.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶身(1)由纤维编织而成的核心预制体经过填充基体、致密化成型得到。

8.根据权利要求7所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶根表面(3)最宽处与所述叶尖表面(2)最薄处厚度之比在6～35范围内。

9.根据权利要求7所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述纤维和所述基体的材质均为SiC。

10.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料涡轮转子叶片叶身，其特征在于，所述叶身(1)的服役环境为军用燃气涡轮发动机低压涡轮转子叶片服役环境，燃气总温为1168.8K～1379.3K，燃气总压为453.830KPa～914.290Kpa，燃气流量为96.0925kg/s，叶片进口流道面积为0.2214m²，叶片出口流道面积为0.2664m²。