[发明专利]涡轮发动机转子叶片及涡轮和涡轮发动机

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机领域，具体而言，涉及一种涡轮发动机转子叶片及涡轮、和涡轮发动机。

背景技术

涡轮是燃气涡轮发动机的核心部件之一，而转子叶片又是涡轮的核心部件之一，其主要功能是将经涡轮导向器转向加速后的燃气热能和压力势能转换成燃气动能和可输出的机械功。由于燃气涡轮转子叶片的工作环境(高温、高转速)极其恶劣，转子叶片短而薄，强度寿命问题突出。

发明内容

本发明旨在提供一种有效减轻重量、提高寿命的涡轮发动机转子叶片及涡轮、和涡轮发动机。

本发明提供了一种涡轮发动机转子叶片，转子叶片上设置有减重槽，减重槽的深度方向沿转子叶片的高度方向延伸，且减重槽的开口位于转子叶片的叶尖端面上；减重槽在转子叶片的横截面上的截面形状与转子叶片在相同高度处的横截面的截面形状相适应。

进一步地，减重槽在叶尖处的横截面的截面面积为转子叶片在相同高度处的横截面的截面面积的23％至27％。

进一步地，减重槽在叶尖处的截面叶盆的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的30％至33％；减重槽在叶尖处的截面叶背的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的20％至24％；减重槽在叶尖处的截面的前缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型前缘直径的72％至77％；减重槽在叶尖处的截面的尾缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型尾缘直径的45％至55％。

进一步地，减重槽在叶尖处的截面叶盆的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的31％；减重槽在叶尖处的截面叶背的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的22％；减重槽在叶尖处的截面的前缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型前缘直径的75％；减重槽在叶尖处的截面的尾缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型尾缘直径的50％。

进一步地，减重槽在叶根处的横截面的截面面积为转子叶片在相同高度处的横截面的截面面积的20％至24％。

进一步地，减重槽在叶根处的截面叶盆的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的30％至33％；减重槽在叶根处的截面叶背的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的24％至28％；减重槽在叶根处的截面的前缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型前缘直径的30％至33％；减重槽在叶根处的截面的尾缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型尾缘直径的30％至33％。

进一步地，减重槽在叶根处的截面叶盆的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的31％；减重槽在叶根处的截面叶背的壁厚为转子叶片在相同高度处气动叶型最大厚度的26％；减重槽在叶根处的截面的前缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型前缘直径的31％；减重槽在叶根处的截面的尾缘直径为转子叶片在相同高度处气动叶型尾缘直径的31％。

进一步地，减重槽的深度为转子叶片叶身高度的33％至40％。

本发明还提供了一种涡轮，包括轮毂，轮毂上设置有多个前述的涡轮发动机转子叶片。

本发明还提供了一种涡轮发动机，包括前述的涡轮。

根据本发明的涡轮发动机转子叶片及涡轮、和涡轮发动机，通过在涡轮发动机转子叶片上设置减重槽，有效地减轻无冷却设计的转子叶片的重量，从而提高无冷却设计的转子叶片的寿命和可靠性；同时具有本发明减重槽的燃气涡轮转子叶片装配整机后可改变叶尖泄露涡的流动，使涡轮转子叶尖泄露损失减少，有效地提高转子叶片的效率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的涡轮发动机转子叶片的第一立体结构示意图；

图2是根据本发明的涡轮发动机转子叶片的第二立体结构示意图；以及

图3是根据本发明的涡轮发动机转子叶片的减重槽的型线及设计参数示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，根据本发明的涡轮发动机转子叶片，转子叶片上设置有减重槽1，减重槽1的深度方向沿转子叶片的高度方向延伸，且减重槽1的开口位于转子叶片的叶尖端面上；减重槽1在转子叶片的横截面上的截面形状与转子叶片在相同高度处的横截面的截面形状相适应。本发明通过在涡轮发动机转子叶片上设置减重槽1，从而有效地减轻无冷却设计的转子叶片的重量，而且提高无冷却设计的转子叶片的寿命，从而提高叶片可靠性。