用于轴向涡轮机压缩机的具有S形轮廓的叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种例如涡轮喷气发动机的轴向涡轮机压缩机的亚音速转子和/或定子叶片轮廓(22,24)。该叶片包括在其中间平面具有S形横向轮廓的前缘(26)。确切地说，该轮廓从其内端向外端包含第一凸部和第二凹部，第一凸部包含叶片的最前部，第二凹部包含叶片的最后部。该轮廓能够重新分配介于叶片长度的20%和80%之间的流体流动。该所谓的“扫掠”轮廓增加了具有这样的叶片的级的性能，因为其减少了叶顶涡流损失以及二次损失。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种例如涡轮喷气发动机的轴向涡轮机压缩机的亚音速转子和/或定子叶片轮廓(22,24)。该叶片包括在其中间平面具有S形横向轮廓的前缘(26)。确切地说，该轮廓从其内端向外端包含第一凸部和第二凹部，第一凸部包含叶片的最前部，第二凹部包含叶片的最后部。该轮廓能够重新分配介于叶片长度的20%和80%之间的流体流动。该所谓的“扫掠”轮廓增加了具有这样的叶片的级的性能，因为其减少了叶顶涡流损失以及二次损失。【专利说明】用于轴向涡轮机压缩机的具有S形轮廓的叶片
本专利技术涉及轴向涡轮机的领域，更具体地说，涉及这样的机器的压缩机。本专利技术涉及这样的机器的叶片。
技术介绍
W02009/103528A2公开了用于轴向涡轮机(包括轴向涡轮机的压缩机)的不同叶片几何形状。其特别公开了一种几何形状，其中，叶片的前缘具有正弦的S形轮廓。该说明结合了在其整个区段(或其翼弦)上以及在与其垂直的区段上成型的叶片。换句话说，该说明分别结合了所谓的“扫掠(sweep)”和“倾斜(lean)”轮廓。所谓的“扫掠”轮廓是沿其长度通过“移位”沿其轴向翼弦的方向上的区段而形成。上面提到的“移位”本质上是在叶片区段沿其长度堆叠的给定方向上的偏移，该偏移可改变方向。所谓的“倾斜”轮廓是沿其长度通过“移位”在与其轴向翼弦垂直的方向上的区段而形成。这种几何形状的结合已显示为能够减少二次涡流、泄漏损失和激波损失。应当注意的是，激波损失原理上不能影响低压涡轮机的压缩机叶片，而仅影响风扇和燃烧室上游的超音速压缩机，或者燃烧室下游的涡轮机叶片。该说明没有提出任何精确的叶片轮廓参数，而且没有详述所公开的每个成型机构(profiling mechanism)的确切效果。美国专利申请N0.2010/0215503A1公开了一种用于超音速或超声波应用的“扫掠”叶片轮廓。该说明专注于减少联合激波损失，以维持叶片的完整性。其确认的是，朝向叶片的前部成型(“前扫”)导致应力集中在叶片根部的前缘；该应力集中主要是由于叶片的重心向前变动。为了解决该问题，该说明提供了一种朝向叶片外部的后面的“扫掠”轮廓，以补偿重心的变动。在亚音速应用的情况下，例如存在于助推器中的应用，包括轴向涡轮机的低压压缩机，流动损失实际上是不存在的。然而，其它类型的损失是存在的，这些损失包括由转子叶顶泄漏产生的涡流损失以及与沿流体流的内壁和外壁的流体流动相关联的二次损失。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供一种叶片几何形状，其克服了至少一个上述问题。更具体地说，本专利技术旨在提出一种用于亚音速应用的叶片几何形状，以特别减少由沿叶片的流体流动而引起的空气动力损失。技术方案本专利技术涉及一种轴向涡轮机的亚音速叶片，用于沿径向定位在所述机器上，包括前缘和后缘以及彼此相对的两个空气动力面，两个空气动力面在叶片的长度范围内延伸，并将前缘连接到后缘，前缘具有S形的横向轮廓(lateral prof ile),其中，前缘的最前部位于占叶片长度的3%和20%之间的位置处，和/或前缘的最后部位于占叶片长度的85%和97%之间的位置处。所关注的叶片轮廓是在叶片的中间平面中横向的轮廓。叶片长度是空气动力部分的长度，即与其固定的方式无关。 最前和/最后部可以是尖的，或几乎是平坦的。术语“最前”和“最后”应关于穿过叶片翼面的流体流动的主方向来理解。根据本专利技术的有利实施例，前缘的最前部位于占叶片长度的5%和17%之间、优选地占叶片长度的7%和15%之间的位置处，和/或前缘的最后部位于占叶片长度的87%和95%之间、优选地占叶片长度的90%和95%之间的位置处。根据本专利技术的有利实施例，前缘的轮廓从其内端向其外端包括含有最前部的第一凸部以及含有最后部的第二凹部。根据本专利技术的有利实施例，前缘的第一和/或第二部分位于与穿过前缘的内外端的直线相距最大距离处，该最大距离介于相应的叶片翼弦长度的5%和15%之间。翼弦长度是翼弦沿与叶片主轴垂直的方向上和/或在流体流动沿空气动力面的方向上的轴向长度。前缘的第一和和第二部分是这样的，它们各自与穿过前缘的内端和外端的直线相距的最大距离彼此不会相差超过40%，优选地30%，更优选地20%。根据本专利技术的有利实施例，前缘轮廓包括介于第一和第二部分之间的转折区域或拐点，所述转折区域或拐点介于沿叶片长度的40%和60%之间，优选地介于45%和55%之间。根据本专利技术的有利实施例，前缘的轮廓包括或对应于穿过所述边缘的内端和外端、穿过最前区域的点和最后区域的点的多项式函数。根据本专利技术的有利实施例，前缘的轮廓包括或包含相对于所述边缘的内端和外端、最前区域的点和最后区域的点定义的贝塞尔函数或B样条曲线。根据本专利技术的有利实施例，后缘具有与前缘大致平行的轮廓，所述边缘之间的距离变化不会超过10%，优选地5%。 根据本专利技术的有利实施例，前缘的最前部的长度优选地比叶片的总长度减去前缘的最后部的长度长50%。根据本专利技术的有利实施例，前缘在其外端的斜度比所述轮廓在其内端的斜度优选地大20%，更优选地大35%，最优选地大50%。根据本专利技术的有利实施例，前缘轮廓的最大斜度位于所述轮廓的最后部及其外端之间。根据本专利技术的有利实施例，前缘和/或后缘位于相当于叶片的中间平面的平面中，该平面位于叶片长度的10%、优选地5%、更优选地1%的公差内。本专利技术还涉及一种轴向涡轮机压缩机，包括具有至少一个转子叶片级的转子和具有至少一个定子叶片级的定子，其中，转子级和定子级中的至少一个的叶片与本专利技术一致。本专利技术还涉及一种例如喷气式发动机的轴向涡轮机，包括压缩机，其中，该压缩机与本专利技术一致。取得的利益本专利技术允许增加发动机的效率，其中，叶片实现了减少叶顶涡流损失以及减少二次损失。本专利技术所谓的“扫掠”轮廓能够在沿叶片的流体中产生径向速度分量，尤其是在前缘处。这些径向分量能够在叶片的占其长度的大致20%和80%之间的部分上重新分配流体流动。前缘的特定轮廓，尤其是其对称性，能够最优地重新分配穿过叶片中央部分的流体。【专利附图】【附图说明】图1是轴向涡轮机的示意图。图2是例如图1所示的轴向涡轮机的低压压缩机部分的截面图，其中，可使用本专利技术的叶片。图3是示出一个轴向压缩机级的转子和定子叶片以及流体速度的向量图的图示。图4是本专利技术的叶片的截面图。图5是图4的叶片轮廓的放大图，示出其几何形状。【具体实施方式】图1示意性地示出轴向涡轮机2。在该情况下，其是双路式涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机2实际上包括称为低压压缩机8的第一压缩机级、称为高压压缩机10的第二压缩机级、燃烧室12和一个或多个涡轮级14。在操作中，涡轮机14的机械动力经由中心轴传输到转子4，并驱动两个压缩级8和10。两个压缩级包括多个与定子叶片排相关联的转子叶片排。转子的旋转由此产生气流，并逐渐将气流压缩到燃烧室12的入口。通常称为涡轮风扇6的入口风扇联接到转子4，并产生气流，该气流分为穿过上面提到的涡轮机的不同级的主要流(primary flow) 16和穿过沿机器的长度延伸的环形通道(部分地显示)的二次流(secondary flow) 18, 二次流在润轮机出口处与主要流会合。绕过(bypass)发动机的空气量随发动机而变化。如果发动机设计成在低速下运作，那么其较高。该比例称为涵道本文档来自技高网...

【技术保护点】
轴向涡轮机(2)的亚音速叶片(22,24)，用于沿径向定位在所述机器上，包括：前缘(26)；后缘(28)；位于彼此相对两侧上的两个空气动力面，在所述叶片的长度范围内延伸，并且每个空气动力面将所述前缘连接到所述后缘，所述前缘(26)具有S形横向轮廓；以及其中，所述前缘(26)的最前部(D)位于占所述叶片的长度的3%和20%之间的一位置(H1)处，优选地占所述叶片的长度(H)的7%和15%之间，和/或所述前缘(26)的最后部(B)位于占所述叶片的长度(H)的85%和97%之间的一位置(H2)处。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：V伊利奥波洛，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：