[发明专利]一种兼顾气动与结构特征的航空发动机风扇叶片三维几何结构

摘要

本发明公开了一种兼顾气动与结构特征的民用航空发动机大风扇内涵叶片三维几何结构。传统设计的大风扇根部叶型后段弯角较大，尾缘吸力面与轮毂形成了比较小的锐角，低能气体在此角区堆积，流动损失很大，且吸力面与轮毂较小的夹角不利于叶片伸根段的结构造型。本发明主要优化了大风扇内涵叶片(大风扇叶片20％叶高以内部分)基元叶型出口金属角沿叶高的变化，拟合出了内涵叶片出口金属角的分布曲线及尾缘线在与轴向垂直的平面上的投影曲线。经过三维CFD验证，本发明能够有效减小风扇尾缘吸力面与轮毂形成的角区内的流动分离，提高风扇内涵的效率，为增压级提供了良好的进口条件，而且根部叶片与轮毂相对接近垂直为叶片在轮盘上的安装也提供了便利。

主权项

1.一种兼顾气动与结构特征的民用航空发动机大风扇内涵叶片三维几何结构，其中，所述的内涵叶片是指大风扇叶片0～20％叶高部分，特征在于：(1)、所述的内涵叶片的金属出口角满足如下条件：内涵叶片基元叶型的金属出口角β_2k沿展高的分布可以由一个三次多项式来描述：y＝79.804x³+70.411x²+33.222x-8.62，其中，x为相对展高的百分比数，y为相应叶高基元叶型的金属出口角，单位为°，出口金属角的公差范围为±0.2°；(2)、同时，所述的内涵叶片尾缘线满足如下条件：内涵叶片尾缘线在与轴向垂直的XOY平面上的投影可以拟合成一条六次多项式曲线，定义内涵叶片尾缘线与轮毂线相交的点为坐标原点(0，0)，ω为叶轮旋转方向，坐标轴为原点切线速度的反方向，沿径向指向半径增大方向，将x，y坐标值分别无量纲化，无量纲尺度分别为内涵叶片尾缘线在x，y方向的绝对长度；在以上坐标系的定义下，尾缘线在XOY平面上的投影曲线拟合公式为：其中，y的公差范围为±0.03。