[发明专利]涡轮导叶、涡轮及航空发动机

说明书

本发明涉及一种涡轮导叶、涡轮及航空发动机，其中涡轮导叶包括可动部分和固定部分(9)，所述固定部分(9)相对于涡轮机匣固定，所述可动部分与所述固定部分(9)相连且位于所述涡轮导叶的吸力面一侧，所述可动部分能够相对于所述固定部分(9)运动，以改变相邻两个所述涡轮导叶之间的通流面积。相比于现有技术中将涡轮导叶的前缘或尾缘设置为可旋转的结构形式，本发明中将可动部分设置在涡轮导叶吸力面一侧，不影响涡轮导叶内部的冷却，涡轮导叶整个叶片从前缘到尾缘均可以采取相应的冷却措施进行冷却，防止涡轮导叶的某些部位由于受到高温燃气的冲击而降低寿命。

技术领域

本发明涉及涡轮技术领域，尤其涉及一种涡轮导叶、涡轮及航空发动机。

背景技术

涡轮发动机有一个显著的特点，即随着运行工况的变化，其性能变化较为剧烈，尤其是在不同转速或不同进口条件(飞行马赫数等)下，其性能变化更加多样。而采用可变几何涡轮导叶，可以改变发动机压缩部件和涡轮部件的共同工作关系，使得压气机和涡轮都工作在较好状态，或保证压气机具有足够的稳定裕度；不仅如此，对于双转子涡轮发动机，通过改变低压涡轮导叶通流面积，还可以改变高低压转子的转速差，实现变循环功能，提高发动机效率，扩大发动机工作范围，因而可变几何涡轮导叶能改善发动机工作性能，扩大发动机工作范围。

为改变涡轮导叶通流面积，现有技术中一般采用可转导叶，通过旋转涡轮导叶，改变叶片安装角，以改变涡轮导叶通流面积。然而，这种方法存在以下几个方面的问题：

(1)可转导叶的密封系统复杂，冷却困难，一旦冷却不好，轴承与轴套之间会因高温膨胀而产生卡死问题，工作可靠性低；

(2)涡轮导叶工作在高温燃气中，一般需要利用冷气进行冷却，而可转导叶的叶片和上、下缘板分离，叶片仅仅通过转轴与上、下缘板相连，并且转轴一般比较细，很难通过在转轴上布置冷气通道的方式向涡轮导叶内部提供冷气，这给涡轮导叶的冷却带来很大困难，因此现有技术中均未能很好的考虑冷却问题；

(3)对于进出口径向变化较为剧烈的涡轮，其可转导叶因与上、下缘板干涉而不能被采用；

(4)可转导叶因与上、下缘板存在间隙，气流易通过该间隙从压力面流向吸力面，造成泄漏，带来泄漏损失，降低涡轮效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种涡轮导叶、涡轮及航空发动机，解决现有技术中的可转涡轮导叶冷却困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种涡轮导叶，包括可动部分和固定部分，所述固定部分相对于涡轮机匣固定，所述可动部分与所述固定部分相连且位于所述涡轮导叶的吸力面一侧，所述可动部分能够相对于所述固定部分运动，以改变相邻两个所述涡轮导叶之间的通流面积。

进一步地，所述可动部分构成所述涡轮导叶的吸力面的部分轮廓，所述可动部分相对于所述涡轮导叶的压力面的凸起高度能够通过所述可动部分的运动而改变。

进一步地，所述可动部分设有间隙，和/或所述可动部分与所述固定部分之间设有间隙，以使进入所述涡轮导叶内部的冷气通过所述间隙在所述涡轮导叶的外表面形成冷气膜。

进一步地，所述可动部分包括至少两个可动导叶段，至少两个所述可动导叶段共同形成所述涡轮导叶的吸力面的部分轮廓，所述可动部分相对于所述涡轮导叶的压力面的凸起高度通过所述可动导叶段的运动而改变。

进一步地，所述可动部分包括第一可动导叶段和第二可动导叶段，所述第一可动导叶段的第一端和所述第二可动导叶段的第一端均与所述固定部分可转动地连接，所述第一可动导叶段的第二端与所述第二可动导叶段的第二端相互搭接，以使所述第一可动导叶段的第二端与所述第二可动导叶段的第二端之间形成间隙。

进一步地，还包括驱动机构和传动机构，所述驱动机构通过所述传动机构与所述可动部分连接；或者