一种用于航空发动机的风扇结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于航空发动机的风扇结构，所述风扇结构包括：风扇外机匣、轮毂、风扇和风扇导叶，所述风扇位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，与所述轮毂固定连接，所述风扇导叶位于所述风扇的上游，在所述轮毂和所述风扇外机匣之间与所述轮毂固定链接，所述风扇导叶的叶尖具有正预旋，叶根具有反预旋。

Fan structure for aircraft engine

The utility model provides a structure for aero engine fan, comprising a fan fan structure: the outer casing, a hub, a fan and a fan blade, between the fan is located in the hub and the fan outer casing is fixedly connected with the hub, the fan blade in the fan the upstream, between the hub and the fan casing and the hub fixed link, the fan vane tip with pre rotating blade root, anti swirl.

【技术实现步骤摘要】
一种用于航空发动机的风扇结构
本技术涉及航空发动机领域，尤其涉及一种用于航空发动机的风扇结构。
技术介绍
涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种，在航空领域有着广泛的应用。涡轮发动机中风扇结构的作用与压气机的作用类似，空气流过风扇后，分成两路：一路是内涵气流，空气继续经压气机压缩，在燃烧室和燃油混合燃烧，燃气经涡轮和喷管膨胀，燃气以高速状态从尾喷口排出，产生推力，流经路程为经低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮，燃气从喷管排出。另一路是外涵气流，风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气一起在喷管排出。涡轮风扇发动机组合了涡轮喷气和涡轮螺桨发动机的优点。涡扇发动机转换大部分的燃气能量驱动风扇和压气机的扭矩，其余的转换成推力。涡扇发动机的总推力是核心发动机和风扇产生的推力之和。可见风扇机构对于涡轮发动机产生的推力至关重要。为了使得气流通过风扇结构后，能够获得更高的速度。现有技术中，通过设计风扇结构的风扇导叶的出口气流角对风扇导叶的叶片进行预旋设计。所谓预旋，是指对风扇导叶进行结构设计，使得压气机第一级动叶片(通常为风扇)的进口气流速度方向不平行于发动机轴向。当前的风扇导叶的叶片造型如图1所示，一般从根部到尖部中弧线的金属角过渡规律相同，即中弧线曲率方向从根到尖相同。当叶根、叶尖都为正预旋设计时，会降低叶根动叶做功量。当叶根、叶尖都为反预旋设计时，会增大叶尖激波强度、增加噪声。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种不同于现有技术的风扇导叶结构，能够降低尖部激波强度的同时，解决压气机进口根部反力度过小的问题。根据上述目的，本技术提供一种用于航空发动机的风扇结构，所述风扇结构包括：风扇外机匣、轮毂、风扇和风扇导叶，所述风扇位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，与所述轮毂固定连接，所述风扇导叶位于所述风扇的上游，在所述轮毂和所述风扇外机匣之间与所述轮毂固定链接，所述风扇导叶的叶尖具有正预旋，叶根具有反预旋。在一实施例中，所述风扇导叶的叶中的叶型无预旋。在一实施例中，所述风扇导叶在关于其叶中截面对称的两个截面上的叶型在相同的叶型线位置具有互为负数的金属角。在一实施例中，所述风扇导叶在关于其叶中截面对称的两个截面上的叶型具有互为负数的安装角互以及相等的弯角。在一实施例中，所述风扇导叶的90％叶高处的叶型的尾缘处的金属角为-15～-25度，其10％叶高处的叶型的尾缘处的金属角为15～25度。在一实施例中，所述风扇导叶的90％叶高处的叶型的50％叶型线处的金属角为-5～-15度，其10％叶高处的叶型的50％叶型线处的金属角为5～15度。在一实施例中，所述风扇导叶的90％叶高处的叶型的安装角为5～25度，其10％叶高处的叶型的安装角为-5～-25度。在一实施例中，所述风扇导叶的70％叶高处的叶型的安装角为0.5～15度，其30％叶高处的叶型的安装角为-0.5～-15度。在一实施例中，所述风扇导叶的90％叶高处和10％叶高处的叶型的弯角为8～30度。在一实施例中，所述风扇导叶的70％叶高处和30％叶高处的叶型的弯角为0.5～20度。本技术通过风扇导叶叶尖的正预旋设计和叶根的负预旋设计，在降低叶尖激波强度、降低噪声的同时提高叶根动叶做功量。附图说明图1示出了传统风扇导叶的叶片造型示意图；图2示出了传统的航空发动机的风扇布局结构的示意图；图3示出了本技术风扇导叶的结构示意图；图4示出了从叶根到叶尖5个截面叶型的示意图；图5示出了带双向预旋的风扇导叶的速度三角形的示意图。为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：20：风扇布局结构201、301：风扇导叶202：风扇转子203：轮毂204：风扇外机匣221：风扇导叶的页尾型线222：风扇转子的页尾型线302：风扇导叶的叶尖的截面叶型303：风扇导叶的叶根截面叶型311：叶尖截面叶型的中弧线312：叶根截面叶型的中弧线401：弦长402：安装角403：叶型弯角501：正预旋处的速度三角形502：无预旋处的速度三角形503：负预旋处的速度三角形具体实施方式本技术技术方案区别于现有技术，风扇进口导叶通过中弧线设计，为风扇动叶片尖部提供正预旋，用以降低激波强度；为风扇动叶片根部提供反预旋，用以提高做功量。其中，正预旋：风扇叶片进口气流的绝对速度的周向分量与风扇叶片旋转方向相同；反预旋：风扇叶片进口气流的绝对速度的周向分量与风扇叶片旋转方向相反称之为反预旋。现有的风扇结构请参看图2，图2示出了传统的航空发动机的风扇布局结构的示意图。传统的风扇结构20包括位于上游的风扇导叶201和位于风扇导叶201下游的风扇转子202。传统的风扇布局结构20还包括轮毂203、风扇外机匣204。风扇导叶201和风扇转子202位于轮毂203和风扇外机匣204之间。风扇导叶201的页尾型线221与轮毂203固定连接，风扇转子202的页尾型线222与轮毂203固定连接。其中，风扇转子202能够绕着与轮毂203相同的轴做圆周运动。气流依次流过风扇导叶201和风扇转子202，从而实现对气球的增压。本技术的关键点在于对风扇导叶201的造型的改进。请参看图3，图3示出了本技术风扇导叶的结构示意图。风扇导叶301的叶片尖部截面叶型302，风扇导叶301的叶片根部截面叶型303弯曲的方向相反，也就是产生不同方向的预旋。可以看到叶片尖部截面叶型302的中弧线311的弯曲方向朝向纸面里面，而叶片根部截面叶型303的中弧线312的弯曲方向朝向纸面外面，这样就实现了风扇导叶叶尖和叶根不同方向的预旋。在一实施例中，风扇导叶301的叶片中部截面叶型304无预旋。为了更清楚表现出本技术的双预旋风扇导叶设计，请参看图4，图4分别给出了从叶根到叶尖5个截面叶型的示意图。结合表1双预旋风扇进口导叶叶型金属角参数和表2双预旋风扇进口导叶叶片造型参数，进一步对本技术的双预旋设计进行说明，其中叶高是指风扇导叶的叶片高度。表1双预旋风扇进口导叶叶型金属角参数表2双预旋风扇进口导叶叶片造型参数给出各参数的定义如下：弦长：截面叶型中，从叶型前缘线到叶型尾缘线直线距离，请参看图4中的弦长401；安装角：截面叶型在竖直方向上与发动机轴线的夹角，请参见图4中的安装角402；叶型弯角：截面叶型中，前缘线切线与尾缘线切线的夹角，请参见图4中的叶型弯角403；金属角：中弧线切线与发动机轴线的夹角。图4中，A-A、B-B、C-C、D-D、E-E截面分别为风扇导叶10％、30％、50％、70％、90％叶片高度处的横截面。很直观地可以看出来，截面叶型的偏转方向是由向一面偏转向另一面逐步偏转的，叶尖的A-A截面叶型的偏转角度与叶根E-E的偏转角度方向相反，即实现了叶尖和叶根具有不同方向的预旋设计。在一实施例中，风扇导叶的叶尖具有正预旋，叶根具有反预旋。风扇导叶的预旋是由截面叶型的金属角决定的。参考表1，其中金属角1-7是在中弧线上对应于弦长投影百分比处的金属角。可以看到风扇导叶以其叶中截面C-C对称的上半部分截面叶型的金属角都为负数，代表上半部分截面叶型都为正预旋设计。而风扇导叶以其叶中截面C-C对称的下半部分截面叶型的金属角都为正数，代表下半部分截面叶型都为负预旋设计。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航空发动机的风扇结构，其特征在于，所述风扇结构包括：风扇外机匣、轮毂、风扇和风扇导叶，所述风扇位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，与所述轮毂固定连接，所述风扇导叶位于所述风扇的上游，在所述轮毂和所述风扇外机匣之间与所述轮毂固定链接，所述风扇导叶的叶尖具有正预旋，叶根具有反预旋。

【技术特征摘要】
1.一种用于航空发动机的风扇结构，其特征在于，所述风扇结构包括：风扇外机匣、轮毂、风扇和风扇导叶，所述风扇位于所述轮毂和所述风扇外机匣之间，与所述轮毂固定连接，所述风扇导叶位于所述风扇的上游，在所述轮毂和所述风扇外机匣之间与所述轮毂固定链接，所述风扇导叶的叶尖具有正预旋，叶根具有反预旋。2.如权利要求1所述的风扇结构，其特征在于，所述风扇导叶的叶中的叶型无预旋。3.如权利要求2所述的风扇结构，其特征在于，所述风扇导叶在关于其叶中截面对称的两个截面上的叶型在相同的叶型线位置具有互为负数的金属角。4.如权利要求2所述的风扇结构，其特征在于，所述风扇导叶在关于其叶中截面对称的两个截面上的叶型具有互为负数的安装角互以及相等的弯角。5.如权利要求3所述的风扇结构，其特征在于，所述风扇导叶的90％叶高处的叶型的尾缘处的金属角为-15～-25度，其1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世文，解亚东，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海,31