一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，该动力涡轮第二级导向叶片为非冷却实心叶片，总共52片，叶身平均高度为88.10mm，叶根轮毂截面至发动机轴线的平均距离为144.05mm；所述导向叶片包含12个叶型截面，每个截面共60个离散点按顺时针分布，同一截面上的离散点采用样条曲线依次连接起来以构成完整的气动叶型，离散点采用笛卡尔坐标表示。通过上述方式提出了一种小流量、亚音速、高可靠性、重量较轻、结构简单紧凑、安装方便，叶片负荷分布好和气动损失较低的动力涡轮气动叶型，在高空低雷诺数条件下动力涡轮第二级导叶工作性能良好，实用价值高。

A second stage guide vane of power turbine for small flow turboprop engine

【技术实现步骤摘要】
一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型
本专利技术涉及一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，属于叶轮机械领域，具体为一种小流量、亚音速、高可靠性、重量较轻、结构简单紧凑、安装方便，叶片负荷分布好和气动损失较低的涡轮叶型。
技术介绍
涡轮是燃气涡轮动力装置的核心部件之一，是将高温高压燃气的能量转变为动能和机械能的叶轮机械。高温高压燃气从涡轮进口流经叶片排转弯膨胀，将燃气的热能和压力势能转换成燃气动能和可输出的机械功。涡轮设计的优劣决定了发动机整体设计水平，其发展水平对航空发动机的研制有着至关重要的作用。飞机发动机设计主要目标之一是性能达到最好，同时重量最轻、可靠性好。对于民用涡桨支线客机、货运飞机、中型军用运输机等长航时飞机使用的发动机，还要求高空性能好、油耗低。由于高空状态，空气稀薄，发动机流量小、压力较低，涡轮往往在较低的雷诺数下工作，涡轮叶片流动容易产生分离，气动损失大，难以达到较高效率水平。但是通过优化涡轮叶型、精心设计，能够有效改善叶片在低雷诺数条件下抗分离能力，减少损失，提高高空低雷诺数条件下的涡轮效率。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，具有结构简单紧凑、安装方便、高可靠性等特点，能够有效改善叶片在高空低雷诺数条件下抗分离能力，减少气动性能损失，提高涡轮效率。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，该涡轮导叶包含12个截面，且发动机轴线到各个截面的高度依次为142.0mm、151.0mm、160.0mm、169.0mm、178.0mm、187.0mm、196.0mm、205.0mm、214.0mm、223.0mm、232.0mm和238.0mm，其中0-0截面为根部截面，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面、Ⅴ-Ⅴ截面、Ⅵ-Ⅵ截面、Ⅶ-Ⅶ截面、Ⅷ-Ⅷ截面、Ⅸ-Ⅸ截面和Ⅹ-Ⅹ截面为中部截面，Ⅺ-Ⅺ截面为尖部截面；每个截面共60个离散点按顺时针分布，且同一截面上的离散点采用样条曲线依次连接起来以构成完整的气动叶型。进一步的，所述截面离散点的坐标采用笛卡尔坐标系进行描述，其中X轴为发动机轴线，发动机进口至出口为X轴正方向，Z轴为叶片的积叠轴，即各个叶型截面高度积叠方向，叶根至叶尖为Z轴正方向，Y轴与X轴和Z轴构成右手坐标系，离散点坐标单位均为毫米。进一步的，所述每个截面的60个离散点在笛卡尔坐标系下的X轴和Y轴坐标均不一致，具体坐标如下表所示：进一步的，所述涡轮导叶气动叶型的加工允许偏差值为±0.1mm。本专利技术中，所述涡轮导叶为非冷却实心叶片，由52个所述的涡轮导叶构成环形叶栅，叶身平均高度为88.10mm，叶根轮毂截面至发动机轴线的平均距离为144.05mm；所述环形叶栅的涡轮导叶气动叶型可等比例放大或缩小。有益效果：本专利技术提供的一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，相对于现有技术，具有以下优点：该导向叶片为非冷却实体叶型，重量轻，结构紧凑，加工简单，气动外形精度较高，叶片负荷分布好，气动损失较低，尤其是在高空低雷诺数流动状态下气动性能好，工程实用价值高。附图说明图1为本专利技术中动力涡轮第二级导向叶片的实体模型图；图2为本专利技术中涡轮导叶的截面高度图；图3为本专利技术中涡轮导叶气动叶型公差和离散点方向示意图；图4为本专利技术中涡轮导叶的积叠叶型图；图5为本专利技术中涡轮导叶气动叶型和流道子午面高度的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示为一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，具有小流量、亚音速和高空低雷诺数条件下气动性能好等气动性能特点，主要用于高空长航时涡桨运输机等飞行器动力装置中的涡轮部件；本专利技术中，涡轮导叶为非冷却实心叶片，总共52片，叶身平均高度为88.10mm，叶根轮毂截面至发动机轴线的平均距离为144.05mm，导向叶片包含12个叶型截面，每个截面由60个离散点组成，离散点采用笛卡尔坐标系。其造型采用自主开发软件完成，涡轮导叶包含12个截面，发动机轴线到各个截面的高度依次为142.0mm、151.0mm、160.0mm、169.0mm、178.0mm、187.0mm、196.0mm、205.0mm、214.0mm、223.0mm、232.0mm和238.0mm，图4为导叶积叠叶型图，导叶采用喉部截面中心积叠，导叶安装角较大。图2导叶截面高度示意图，其中0-0截面为根部截面，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面、Ⅴ-Ⅴ截面、Ⅵ-Ⅵ截面、Ⅶ-Ⅶ截面、Ⅷ-Ⅷ截面、Ⅸ-Ⅸ截面和Ⅹ-Ⅹ截面为中部截面，Ⅺ-Ⅺ截面为尖部截面；每个截面共60个离散点按顺时针分布，这些离散点采用样条曲线依次连接起来以构成完整的气动叶型如图3所示。每个叶型截面总共60个离散点，离散点按顺时针方案分布，其中前缘和尾缘离散点均为8点，叶盆和叶背离散点数均为22点；叶型加工允许偏差值为±0.1mm。截面离散点坐标采用笛卡尔坐标系，其中X轴为发动机轴线，发动机进口至出口为X轴正方向，Z轴为叶片的积叠轴，即各个截面高度积叠方向，叶根至叶尖为Z轴正方向，Y轴与X轴和Z轴构成右手坐标系，离散点坐标单位均为毫米，叶型离散点数据见表1。表1高压涡轮导向叶片叶型坐标续表1涡轮导叶为非冷却实心叶片，由52个叶片构成环形叶栅，叶身平均高度为88.10mm，叶根轮毂截面至发动机轴线的平均距离为144.05mm，图5为涡轮导叶气动叶型和流道子午面高度。涡轮导叶叶型加工允许偏差值为±0.1mm，即相同叶高截面实际计量叶型与理论叶型相比型面偏差在-0.1mm至0.1mm范围内可接受，叶型公差范围见图3。涡轮导叶气动叶型可等比例放大或缩小。本专利技术为一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，涡轮导叶的设计目的在于以最小的损失将高温高压的燃气势能偏转加速到一定的角度和速度，转换为动能。为了达到设计目的，涡轮部件的每一级必须满足许多具体的要求，包括全面改善的气动效率、气动载荷、机械载荷，所以涡轮导叶必须满足效率、热载荷、寿命、喉部面积、出口气流角等要求，并能适应高空低雷诺数条件下工作，本专利技术的动力涡轮第二级导向叶片型面能满足这些关键要求。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，其特征在于，该涡轮导叶包含12个截面，且发动机轴线到各个截面的高度依次为142.0mm、151.0mm、160.0mm、169.0mm、178.0mm、187.0mm、196.0mm、205.0mm、214.0mm、223.0mm、232.0mm和238.0mm，其中0-0截面为根部截面，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面、Ⅴ-Ⅴ截面、Ⅵ-Ⅵ截面、Ⅶ-Ⅶ截面、Ⅷ-Ⅷ截面、Ⅸ-Ⅸ截面和Ⅹ-Ⅹ截面为中部截面，Ⅺ-Ⅺ截面为尖部截面；每个截面共60个离散点按顺时针分布，且同一截面上的离散点采用样条曲线依次连接起来以构成完整的气动叶型。/n

【技术特征摘要】
1.一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动叶型，其特征在于，该涡轮导叶包含12个截面，且发动机轴线到各个截面的高度依次为142.0mm、151.0mm、160.0mm、169.0mm、178.0mm、187.0mm、196.0mm、205.0mm、214.0mm、223.0mm、232.0mm和238.0mm，其中0-0截面为根部截面，Ⅰ-Ⅰ截面、Ⅱ-Ⅱ截面、Ⅲ-Ⅲ截面、Ⅳ-Ⅳ截面、Ⅴ-Ⅴ截面、Ⅵ-Ⅵ截面、Ⅶ-Ⅶ截面、Ⅷ-Ⅷ截面、Ⅸ-Ⅸ截面和Ⅹ-Ⅹ截面为中部截面，Ⅺ-Ⅺ截面为尖部截面；每个截面共60个离散点按顺时针分布，且同一截面上的离散点采用样条曲线依次连接起来以构成完整的气动叶型。


2.根据权利要求1所述的一种小流量涡桨发动机动力涡轮第二级导向叶片气动...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟易成，张村元，徐伟祖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32