笼式布局航空发动机叶轮的制作方法

文档序号:15485914发布日期:2018-09-21 19:48阅读:329来源:国知局

本发明涉及航空发动机领域,特别涉及一种航空发动机叶轮。



背景技术:

在航空发动机领域中,涡轮、涡扇、涡轴发动机的空气的压缩,主要依靠航空发动机叶轮来完成。

其叶轮尺寸、外观设计、材质、工艺等方面的各项差异,使其航空发动机的动力输出、推力、核心温度、使用升限、耗油率等方面性能也有所不同。



技术实现要素:

本发明主要解决的技术问题是提供一种航空发动机叶轮,能够解决的问题如下:

进一步提高发动机叶轮的叶片的工作效率。

避免了传统的圆心辐射状扇叶,因转动时叶片各部到圆心距离不同,导致的分速度不均匀,形成的高低压差,以及在靠近圆心的低压区域,在叶轮设计的极限转速下,造成高压的溢出、或存在漏压的现象,对发动机性能损失的影响。

提高航空发动机进气空气的压缩比,让发动机获得更大的推力。

不增加发动机叶轮的圆形截面的前提下,提高发动机性能,更有利于航空飞行器流体外形设计。

使叶轮能够克服空气稀薄、高海拔对发动机的动力输出和推力带来的影响,增加了运行高度的升限。

利用向发动机输入高压缩比空气,使发动机的燃烧燃料使气体热膨胀温度需求减小,更省油。

本发明的目的是发明一种可以大幅提升现有航空发动机的性能,特别是解决以上所述提到的问题,以及丰富现有航空发动机品类、设计方案的一种新型航空发动机叶轮。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题:

本发明提供了一种航空发动机叶轮及设计方法,其特征在于,包括:主叶片(1)、轮体(2)、占气锥(3)、底端叶片(4)。

主叶片(1)两端均与轮体(2)相连接,且主叶片(1)边缘的一侧处于叶轮圆心作圆周运动外侧。利用在单位时间内,同转速的情况下,做圆周运动,边缘速度最高的特性,使叶片围绕轮体做圆周运动时,处于能够获得速度最高的区域,从而提高发动机叶轮叶片的工作效率。

因采用了主叶片(1)边缘的一侧处于叶轮圆心作圆周运动外侧的布局,叶片所以避免了传统的圆心辐射状扇叶,因转动时叶片各部到圆心距离不同,导致的分速度不均匀,形成的高低压差,以及在靠近圆心的低压区域,在叶轮设计的极限转速下,造成高压的溢出、或存在漏压的现象,对发动机性能损失的影响。

本发明,叶轮的主叶片(1)长度,与叶轮轮体的直径没有限制关系,仅与叶轮轮体的长度有限制关系。

所以可以在不增加叶轮圆形截面的情况下,通过增加主叶片(1)的长度和空气的接触面积,在单位时间内通过更多空气介质,提高空气的压缩比,让发动机获得更大的推力。

同样在增加主叶片(1)的长度和空气的接触面积时,不会增加叶轮的圆形截面,更有利于航空飞行器流体外形设计。

在空气稀薄的情况下,迫使发动机不能正常运行的原因是不能汲取到足够的空气,燃烧燃料不能使汲取的空气膨胀到需要压强,而打破了发动机能够产生推力或维持运行动力循环。所以发动机的在空气稀薄的情况下,提供给发动机临界运行的转速是一定的,所以在不增长转速的情况下,通过增加叶轮主叶片(1)与空气的接触面积,加强发动机在空气稀薄情况下的汲取效率,获取足够空气。从而使采用该叶轮的发动机,能够克服空气稀薄对发动机的动力输出和推力带来的影响,增加了运行高度的升限。

利用综上所述的叶轮带来的运行效率高、获取大量的空气、输出高压比的压缩空气,仅需要较少的温度,即可获得形成需求的膨胀压强,形成发动机推力,更省油。

针对叶轮的内部空间越大,要达到指定的正压强(大于零的压强),需要气体体积就越多,其占气锥(3),是由轮体(2)一端,或由主叶片(1)底端为起始,至轮体另一侧,或底端叶片(4)的根部为截止,做直线平面或弧线曲面的锥形结构体。有效的减少叶轮内容纳气体的空间,提高压强的传导效率。

占气锥(3),有效的加强了叶轮主叶片(1)带来的优势效果。

底端叶片(4),的作用之一是与轮体(2)固定主叶片(1)的另一端。作用是利用底端叶片(4)主叶片(1)与接触空间接触的面积差,形成的气体通过流量差,形成叶轮内部由主叶片(1)、轮体(2)、占气锥(3)、底端叶片(4)构成的轮腔中的气体压强升高。

底端叶片(4),兼具向后级压缩叶轮输送轮内压缩气体的功能。

底端叶片(4),的作用之一是与轮体(2)固定主叶片(1)的另一端。起到主叶片(1)稳固的效果。

该叶轮,是可以丰富航空发动机设计方案的一种新型航空发动机叶轮。

本发明的积极进步效果在于:

发明了一种可以大幅提升航空发动机性能的叶轮,让使用本叶轮的发动机,具有更大推力、内部核心温度更低、更省油,飞行高升限高,等特性。同时具有丰富现有航空发动机品类、设计方案的一种新型航空发动机叶轮。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的便于理解,在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:

图1为本发明笼式布局航空发动机叶轮的主体,斜视示意图。

图2为本发明笼式布局航空发动机叶轮的主体中心剖面,斜视示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其它不同于此描述的方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

图1为本发明笼式布局航空发动机叶轮的斜视主体,分布示意图。图2为本发明笼式布局航空发动机叶轮的斜视图剖面,分布示意图。

如图1和图2所示,本发明的一个实施例中公开了一种航空发动机叶轮,其主要部分包括:主叶片(1)、轮体(2)、占气锥(3)、底端叶片(4)。其中主叶片(1)两端均与轮体(2)相连接,且叶片边缘的一侧,处于叶轮圆心作圆周运动外侧。轮体(2),为两部分结构,一部分与主叶片(1)、占气锥(3)、底端叶片(4)的根部连接,另一部分用于主叶片(1)与底端叶片(4)的连接。占气锥(3),是由轮体(2)一端,或由主叶片(1)底端为起始,至轮体另一侧,或底端叶片(4)的根部为截止,做直线平面或弧线曲面的锥形结构体。底端叶片(4),两端分别轮体(2)两部分相连。

主叶片(1)的长度没有限制,长度越长在同等转速下的空气越多,遵循需求原则应用。

轮体(2)与轴转子相连,其的最小直径,是叶轮的内直径,轮体(2)的最大直径,是叶轮的外直径,与发动机设计需求的最大外直径相同或略小于。

为减轻重量,占气锥(2)可以设计为中空结构体。

底端叶片(4)的叶片长度为,叶轮的外直径减去内直径,减去轮体固定连接的厚度。

底端叶片(4)的作用之一是与轮体(2)固定主叶片(1)的另一端。起到主叶片(1)稳固的效果。

在实施应用上,为保证实施的稳健性与快速实施,将本叶轮替换或添加于压缩段原有动子叶片之前,成为涡轮、涡扇、涡轴发动机进气压缩机的第一级即可。

以上本发明的笼式布局航空发动机叶轮,叶轮中所述的主叶片(1)、轮体(2)、占气锥(3)、底端叶片(4)的特征,各部分可以独立成为零件拼接或者安装,也可以将任意两个、及两个以上部分零件合为一个整体,也可以将一个部分拆分为两个及两个以上部分及零件。

同样任意的零件,在拥有本发明技术方案的技术特征,进行局部的改动,也不影响使用效果。

以上实施实例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,本发明的保护范围是所附权利要求书限定的。凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明的保护范围之内。

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