一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构制造技术

本申请提供了一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构，其特征在于，所述供气结构包括：介于高压涡轮导向叶片前缘与尾缘之间的多个隔板，多个所述隔板将高压涡轮导向叶片的内腔分隔成多个进气腔；其中，靠近高压涡轮导向叶片前缘的隔板自进气口一侧沿着隔板长度方向进行结构去除以形成半隔板，所述半隔板将靠近高压涡轮导向叶片前缘的两个进气腔融合成半联通式进气腔，所述半联通式进气腔使冷气进口截面积增加，进口处速度降低，进而使进口处的静压增加，最终使高压涡轮导向叶片前缘的气膜孔逆流裕度提高

【技术实现步骤摘要】
一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构


[0001]本申请属于航空发动机
，特别涉及一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构
。

技术介绍

[0002]涡轮导向叶片工作状态下前缘直接受到燃气的冲刷，前缘处承受的燃气温度
、
压力远高于涡轮导向叶片的其他位置，在冷却设计上往往需要采用更加复杂的冷却设计技术以强化冷却
。
随着航空发动机性能的不断提升，涡轮前温度持续升高，涡轮前温度已从
1700K
级提高至约
2000K
级，这就极大地增加了涡轮导向叶片的热负荷
。
同时，为了追求发动机效率的提升，涡轮叶片的冷气用量却在不断减少，高压涡轮导向叶片的前缘高温区域的冷却结构也由冲击加气膜冷却的结构形式发展成层板冷却结构形式，流动机理更加复杂，前缘冷却供气设计难度进一步增大
。
[0003]为了表征涡轮气冷叶片在发动机的任何工作状态下冷却空气从叶片的各出气孔出流的顺畅程度，叶片供气设计时引入逆流裕度的概念，其定义式为：
[0004][0005]式中：
P
s,c
为出流孔处壁内冷气静压
(Mpa)
；
[0006]P
t,g
为出流孔处壁外燃气总压
(Mpa)。
[0007]如图1所示，现有的双层壁高导叶片冷却结构受冷气进气流量
、
压力
、
温度等限制，为将冷气最优化利用，以隔板/>11
的形式将叶片隔断成多个独立的冷却通道
12
，实现按区精准控制冷却
。
当叶片冷气与燃气压比较小时，叶片前缘的气膜孔
13
流通能力对冷却通道
12
的截面积敏感度较高，当冷却通道
12
的截面积与气膜孔
13
的流通面积匹配不合理时会导致冷气进气流速增加，冷气进口处静压下降，进而导致气膜孔进口的静压也急剧下降，如果气膜孔刚好处于背压较高的位置
(
如前缘气动驻点
)
，就会出现冷气出流不畅的情况，即逆流裕度不足，造成燃气倒流进叶片内腔，引起烧蚀故障
。

技术实现思路

[0008]本申请的目的是提供了一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构，以解决或减轻
技术介绍
中的至少一个问题
。
[0009]本申请的技术方案是：一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构，所述供气结构包括：介于高压涡轮导向叶片前缘与尾缘之间的多个隔板，多个所述隔板将高压涡轮导向叶片的内腔分隔成多个进气腔；
[0010]其中，靠近高压涡轮导向叶片前缘的隔板自进气口一侧沿着隔板长度方向进行结构去除以形成半隔板，所述半隔板将靠近高压涡轮导向叶片前缘的两个进气腔融合成半联通式进气腔，所述半联通式进气腔使冷气进口截面积增加，进口处速度降低，进而使进口处的静压增加，最终使高压涡轮导向叶片前缘的气膜孔逆流裕度提高
。
[0011]在本申请优选实施方式中，所述半隔板的径向长度为靠近高压涡轮导向叶片前缘隔板的一半
。
[0012]在本申请优选实施方式中，所述高压涡轮导向叶片前缘气膜孔中，靠近进气口的气膜孔逆流裕度提高幅度大于远离进气口的气膜孔逆流裕度提高幅度
。
[0013]另外，本申请提供的技术方案是：一种双层壁高压涡轮导向叶片，其特征在于，所述双层壁高压涡轮导向叶片包括如上任一所述的双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构
。
[0014]本申请提出的高导叶片前缘半联通式供气结构可以提高层板冷却结构高导叶片前缘根部气膜孔的冷气出流顺畅程度及出流均匀性，从而强化前缘冷却，提高叶片使用安全性，降低叶片失效风险，提高了根截面的强度储备，一定程度上延长了叶片的使用寿命，同时更有利于叶片均温设计
。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍
。
显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例
。
[0016]图1为现有技术的双层壁高导叶片冷却结构示意图
。
[0017]图2为常规的层板冷却式高导叶片内部供气腔示意图
。
[0018]图3为常规的层板冷却式高导叶片叶身表面燃气压力矢量图
。
[0019]图4为本申请的双层壁高导叶片内部供气腔示意图
。
[0020]图5为本申请的双层壁高导叶片半隔板部位剖视图
。
[0021]图6为前缘腔根部隔板打开前后的静压云图
。
[0022]图7为常规独立供气结构与半联通式供气结构气膜孔逆流裕度对比曲线
。
[0023]附图标记：
[0024]21
‑
前缘
[0025]22
‑
尾缘
[0026]23
‑
进气腔
[0027]231
‑
第一进气腔
[0028]232
‑
第二进气腔
[0029]233
‑
第三进气腔
[0030]234
‑
第四进气腔
[0031]235
‑
第五进气腔
[0032]236
‑
第六进气腔
[0033]237
‑
半联通式进气腔
[0034]24
‑
隔板
[0035]241
‑
第一隔板
[0036]242
‑
第二隔板
[0037]243
‑
第三隔板
[0038]244
‑
第四隔板
[0039]245
‑
第五隔板
[0040]246
‑
半隔板
具体实施方式
[0041]为使本申请实施的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述
。
[0042]为了解决双层壁高压涡轮导向叶片冷却通道截面积与气膜孔流通面积匹配不合理导致的前缘气膜孔逆流裕度不足的问题，本申请提出了一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构，可以提高前缘气膜孔的逆流裕度，保证高压涡轮导向叶片
(
简称高导叶片
)
在材料许用温度内长期可靠的工作
。
[0043]如图2所示为常规的层板冷却式高压涡轮导向叶片内部供气腔示意图，高压涡轮导向叶片包括前缘
21
和尾缘
22
，在前缘
21
和尾缘
22
之间设有多个隔板
24
而将高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双层壁高压涡轮导向叶片前缘半联通式供气结构，其特征在于，所述供气结构包括：介于高压涡轮导向叶片前缘与尾缘之间的多个隔板，多个所述隔板将高压涡轮导向叶片的内腔分隔成多个进气腔；其中，靠近高压涡轮导向叶片前缘的隔板自进气口一侧沿着隔板长度方向进行结构去除以形成半隔板，所述半隔板将靠近高压涡轮导向叶片前缘的两个进气腔融合成半联通式进气腔，所述半联通式进气腔使冷气进口截面积增加，进口处速度降低，进而使进口处的静压增加，最终使高压涡轮导向叶片前缘的气膜孔逆流裕度提高
。2.
如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺佳慧，宋伟，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：