【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涡轮导叶领域，具体涉及cmc涡轮导叶领域。
技术介绍
1、随着民用航空发动机对推力、效率要求的不断提高，发动机进口总温也不断升高，高温起飞工况下涡轮前燃气温度已达1978k。目前，对于涡轮静子件，在采用传统冷却技术和热障涂层技术条件下，传统高温合金材料的服役温度与性能已接近极限，难以满足下一代先进航空发动机的设计要求。
2、相比于传统高温合金，陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,cmc)具有如下优势：(1)耐高温：通过提高纤维与基体性能并结合使用环境涂层，cmc材料可承载1650℃工作温度；(2)耐腐蚀；(3)密度低：密度约为高温合金的1/4至1/3。基于这些优势，将cmc材料应用于涡轮静子件如涡轮导向叶片，能够从减少冷气用量、提高涡轮温度、减少nox排放等多方面提升航空发动机性能，从而满足下一代先进航空发动机需求。
3、现阶段，cmc部件需要与金属材料配合使用。但受限于制备工艺流程、增强纤维韧性、基体硬度等原因，cmc材料成型难、加工难，因此难以制备形状复杂的构件，否则为cmc与金属结构的装配和安装带来极大困难。此外，cmc材料热膨胀系数约为金属材料的1/3，在于金属材料装配使用时，容易在径向和轴向方向上产生胀差，进而引起冷气泄露、振动、失去约束等问题。cmc材料耐高温性能好但强度较低，设计cmc涡轮导叶时，需尽量降低cmc结构部分承载的应力，另外同样的高温环境下还需要为金属部件提供足够的保护，以保证导叶结构可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种涡轮导叶结构，能够有效保持金属部件与cmc部件之间在轴向上的紧密接触，克服轴向上的胀差问题。
2、为实现上述目的的涡轮导叶结构包括cmc部件和金属盖板，所述cmc部件包括缘板，所述缘板用于与所述金属盖板配合。所述缘板和所述金属盖板之间设置轴向施力件，所述轴向施力件用于提供轴向预紧力；至少部分所述缘板的轴向侧面包括缺口，所述缺口包括第一壁面，至少部分所述第一壁面为斜面，与该部分缘板配合的所述金属盖板的轴向侧面包括翻折部，用于与所述缺口配合，所述翻折部包括侧壁面，所述侧壁面与所述第一壁面平行并与所述第一壁面面面接触。
3、在一个或多个实施例中，所述斜面和所述侧壁面的接触长度大于所述cmc部件和所述金属盖板在轴向方向上的膨胀量之差与所述斜面倾斜角余弦值的比值。
4、在一个或多个实施例中，所述缺口还包括第二壁面，至少部分所述第二壁面设置成平行于轴向方向，所述翻折部还包括径向末端，所述第二壁面用于隔开所述径向末端与cmc部件。
5、在一个或多个实施例中，至少部分所述缘板的周向侧面包括缺口，与该部分缘板配合的所述金属盖板的周向侧面包括翻折部。
6、在一个或多个实施例中，至少部分所述第一壁面设置成平行于径向方向。
7、在一个或多个实施例中，所述缺口设置在该涡轮导叶结构的吸力面侧。
8、在一个或多个实施例中，所述缺口设置在该涡轮导叶结构的尾缘侧。
9、在一个或多个实施例中，该涡轮导叶结构还包括连接杆，所述连接杆贯穿所述cmc部件和所述金属盖板，所述轴向施力件在一温度下的长度变化量设置成大于相同温度下所述连接杆和所述cmc部件的径向膨胀量之差。
10、在一个或多个实施例中，至少部分所述第一壁面和所述侧壁面设置成平行于径向方向，所述第一壁面与所述侧壁面的接触长度设置成大于所述连接杆和所述cmc部件在径向膨胀量之差。
11、在一个或多个实施例中，所述金属盖板与所述缘板之间还包括环向密封件。
12、上述涡轮导叶结构通过设置轴向施力件提供轴向上的回弹力，还提呈倾斜角度面接触的侧壁面和第一壁面，二者的配合使高温合金与cmc在产生胀差后仍能在轴向上保持接触，同时保证了cmc叶身受到的轴向力传递到高温合金结构上，有效克服受热膨胀后金属与cmc材料在径向和轴向上的胀差，避免产生冷气泄露、振动、失去约束等问题，保证了导叶结构可靠性。
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1.一种涡轮导叶结构，包括CMC部件(12)和金属盖板(9)，所述CMC部件包括缘板(6)，所述缘板(6)用于与所述金属盖板(9)配合，其特征在于，
2.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述斜面和所述侧壁面(71)的接触长度大于所述CMC部件(12)和所述金属盖板(9)在轴向方向上的膨胀量之差与所述斜面倾斜角余弦值的比值。
3.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述缺口(8)还包括第二壁面(82)，所述翻折部(7)还包括径向末端(72)，所述第二壁面(82)用于隔开所述径向末端(72)与CMC部件(12)。
4.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，至少部分所述缘板(6)的周向侧面包括缺口(8’)，与该部分缘板配合的所述金属盖板(9)的周向侧面包括翻折部(7’)。
5.如权利要求1或4所述的涡轮导叶结构，其特征在于，至少部分所述第一壁面(81)设置成平行于径向方向。
6.如权利要求4所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述缺口(8’)设置在该涡轮导叶结构的吸力面侧。
7.如权利要求1所
8.如权利要求5所述的涡轮导叶结构，其特征在于，该涡轮导叶结构还包括连接杆(15)，所述连接杆(15)贯穿所述CMC部件(12)和所述金属盖板(9)，所述轴向施力件(150)在一温度下的长度变化量设置成大于相同温度下所述连接杆(15)和所述CMC部件(12)的径向膨胀量之差。
9.如权利要求8所述的涡轮导叶结构，其特征在于，至少部分所述第一壁面(81)和所述侧壁面(71)设置成平行于径向方向，所述第一壁面(81)与所述侧壁面(71)的接触长度设置成大于所述连接杆(15)和所述CMC部件(12)在径向膨胀量之差。
10.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述金属盖板(9)与所述缘板(6)之间还包括环向密封件(127)。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮导叶结构，包括cmc部件(12)和金属盖板(9)，所述cmc部件包括缘板(6)，所述缘板(6)用于与所述金属盖板(9)配合，其特征在于，
2.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述斜面和所述侧壁面(71)的接触长度大于所述cmc部件(12)和所述金属盖板(9)在轴向方向上的膨胀量之差与所述斜面倾斜角余弦值的比值。
3.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，所述缺口(8)还包括第二壁面(82)，所述翻折部(7)还包括径向末端(72)，所述第二壁面(82)用于隔开所述径向末端(72)与cmc部件(12)。
4.如权利要求1所述的涡轮导叶结构，其特征在于，至少部分所述缘板(6)的周向侧面包括缺口(8’)，与该部分缘板配合的所述金属盖板(9)的周向侧面包括翻折部(7’)。
5.如权利要求1或4所述的涡轮导叶结构，其特征在于，至少部分所述第一壁面(81)设置成平行于径向方向。
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪辉，鲍骐力，张诗尧，曹源，谭智勇，张屹尚，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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