移动的涡轮机叶片的制作方法
【专利说明】移动的滿轮机叶片
[0001] 发明的领域
[0002] 本说明书设及满轮发动机转子叶片，并且更特别地设及用于航空满轮发动机，诸 如飞机满轮喷气发动机的压气机的叶片。
【背景技术】 [0003] 描述
[0004] 飞机满轮喷气发动机从气流方向的上游到下游常规地包括:风扇；一个或多个压 气机级，例如，低压压气机和高压压气机;燃烧室;一个或多个满轮机级，例如，高压满轮机 和低压满轮机；W及排气喷嘴。压气机或每个压气机包括一个或多个转子叶片级，后者移动 经过一个或多个静子叶片级(称为导向叶片）。转子叶片有规律地设置在由满轮发动机的转 子所驱动的圆盘的周边。转子叶片通过它们的根部固定于转子，并且每个转子叶片包括从 其根部到叶片的自由端(或顶端)径向地延伸的翼型。
[000引在本说明书中，术语"轴向方向"指对应于满轮发动机的转子的旋转轴线的方向。 术语"满轮发动机轴线"指该旋转轴线。径向方向是垂直于满轮发动机轴线和相交所述轴线 的方向。该方向对应于转子的半径。最后，术语"切向方向"用于指垂直于满轮发动机轴线和 径向方向的方向，并且不相交满轮发动机轴线。
[0006] 叶片翼型可W定义为沿着称为堆叠线的线，彼此相互堆叠其上的一系列平面的轮 廓或翼型剖面，从(连接叶片根部的）翼型的近端开始，并且走到翼型的远端(对应于叶片的 顶端）W及互连翼型剖面的重屯、。叶片的形状可W通过应用于每个翼型剖面的扭转作为沿 着翼型高度的其位置的函数，W及通过给予堆叠线的形状，通过翼型的低(近端)部分和高 (或远端)部分之间翼型轮廓中的变化来限定。
[0007] 当通过运种方式定义叶片翼型时，每个翼型剖面径向地定位在一定高度。定向高 度轴线远离中屯、，W致于从翼型的低或近端部分朝向高或远端部分行进时，高度增加。由 此，每个翼型剖面的平面在一定的径向高度。而且，每个翼型剖面的位置可W由其扫描角和 其二面角定位。当分别地投影到径向和轴向平面上W及投影到与发动机的旋转方向是轴向 和切向的平面上，运些角测量流和翼型剖面之间的方向差异。使用图1和图2中所示的符号， 运些角可W表示为下面的方程式，其中A指扫描角，V指二面角，tanP = Vu/Va，并且 拉n(p=VrA&，化、化和化是在流的径向、切向和轴向方向上的分量：
[0009] 如果流是纯轴向的，其或多或少是叶片的真正上游，扫描角表示在轴向方向上叶 片的倾斜角，并且二面角表示在切向方向上叶片的倾斜角。扫描角的负号表示上游的倾斜 角，并且正号表示下游倾斜角;二面角的负号表示朝向压力侧的倾斜角，并且正号表示朝向 吸力侧的倾斜角。从向外径向方向定义倾斜角。
[0010] 满轮发动机叶片的设计，并且更特别地压气机叶片的设计需要满足各种多学科的 标准。特别地在叶片受到机械应力最严重的高速转动时，需要在效率方面最佳化叶片的翼 型，同时具有良好的机械强度。压气机叶片的设计也必须符合喘振裕度标准。
[001U 发明概述
[0012] 本说明书提供了满轮发动机转子叶片，并且更特别地满轮发动机压气机叶片，叶 片包括在径向方向上堆叠的平面翼型剖面所限定的翼型，每个翼型剖面径向地定位在高度 H，其中高度H表示为翼型总高度的百分数，并且由其扫描角A和其二面角V所定位。扫描角入 作为高度H的函数而变化，W致于扫描角A在高度HAM达到最大值，数值HAM位于5 %到40 %的 范围，并且扫描角A从0%到HAM递增。二面角V作为高度H的函数而变化，W致于对于位于0% 到数值Hv 1范围的高度H，二面角V是高度H的递减函数，数值Hv 1位于10 %到40 %的范围。
[0013] 扫描角A和二面角V的上述变化关系限定了翼型的低(或近端)部分中翼型的堆叠 线的特定的形状。运种特定的形状可W改进翼型的航空力学性能，即，增加作业线上翼型的 效率，同时显著地减小翼型的低部分中动力学应力。而且，通过该翼型形状，喘振裕度可W 降低为很少或根本没有。
[0014] 除非相反的说明，在本说明书中，严格地使用形容词上部（的）、底部（的）、正数 (的）、负数(的）、增加/递增/增大(的）、减少/递减/减小（的）、凸（的)和凹（的），W致于递增 (或递减）函数不是恒定的，并且凸（或凹）函数不是线性的。
[0015] 在一些实施方式中，每个翼型剖面具有在翼型剖面平面中限定的弦C。弦C作为高 度H的函数而变化，W致于弦C是高度H的连续递增函数;对于位于数值HC巧肌C2之间的高度 H，弦C是高度H的凸函数，数值肥1位于0 %到30 %的范围，并且数值HC2位于40 %到70 %的范 围；并且连接横坐标数值HCl和纵坐标数值C WCl)的点到横坐标数值HC2和纵坐标数值C 化C2)的点的直线具有位于0.85到3.70范围的斜率。
[0016] 在一些实施方式中，连接横坐标数值HCl和纵坐标数值(XHCl)的点到横坐标数值 肥21和纵坐标数值(X肥21)的点的直线具有位于1.20到11.40范围的斜率，横坐标数值肥21 等于横坐标数值肥1加20 %。
[0017] 在给定的高度，翼型的弦是相连翼型前缘和后缘的直线段。在本说明书中，翼型的 高度表示为翼型总高度的百分数，并且弦数值表示为翼型的全部高度的平均弦的百分数。 由此不带单位地表示上述线的斜率。如上所限定的翼型的低部分中弦变化的特定关系用于 进一步改进效率，W及进一步减小翼型低部分中的动力学应力。
[0018] 在一些实施方式中，扫描角M乍为H函数变化，W致于对于位于数值到HA2范围 的高度H，扫描角A是正数，数值和HA2位于0%到50%的范围，并且在0%到HAl的范围和/ 或在HA2到100%的范围，扫描角A是负数。
[0019] 在一些实施方式中，二面角V的数值作为H的函数而变化，W致于对于在范围Hvl到 Hvl+20%的高度，二面角V增大。
[0020] 在一些实施方式中，二面角V作为H的函数而变化，W致于对于高度Hvm，二面角V达 到是负数的最小值，数值Hvm位于10 %到40 %的范围。
[0021] 翼型低部分中扫描角和二面角变化的运些特定关系用于进一步改进效率W及进 一步减小翼型低部分中的动力学应力。
[0022] 本说明书也设及满轮发动机压气机，其包括多个上述叶片。
[0023] 本说明书也设及满轮发动机，其包括多个上述叶片。
[0024] 通过阅读下面所提出的叶片的实施方式的详细描述，呈现了上述特征和优点W及 其它方面。该详细描述参考了附图。
[002引附图的简要说明
[0026] 附图是示意性的，不一定按照比例，并且它们首先寻求示例本发明的原理。
[0027] 图1是满轮发动机压气机的部分和示意性截面图。
[0028] 图2是满轮发动机压气机的部分和示意性纵向截面图。
[0029] 图3表示单独叶片剖面的实施例。
[0030] 图4表示作为高度H函数的扫描角A变化的关系的实施例。
[0031 ]图5表示作为高度H函数的二面角V变化的关系的实施例。
[0032] 图6表示作为高度H函数的弦关系C的第一实施例。
[0033] 图7表示作为高度H函数的弦关系C的第二实施例。
[0034] 发明的详细描述
[0035] 下面参考附图，详细地描述所提出的满轮发动机叶片的实施方式，运些实施方式 表示本发明的特征和优点。然而，应该记住本发明不限于运些实施方式。
[0036] 图1和图2是本领域技术人员公知的，并且它们用于定义相对于在方向a上流动的 流体，翼型的角度n、y和巧。角度n、巧卿用于使用上面给出的公式计算扫描角A和二面角V。
[0037] 图3表示叶片的翼型剖面1的实施例。叶片的翼型剖面是位于平面P中的平面剖面， 该平面P垂直于叶片的径向轴线。由此，翼型剖面1的平面P位于在径向方向丫上测量的一定 的径向高度H。由此，可W提供给平面P正交的笛卡尔坐标系统(0，a，u)，其中横坐标a是平行 于轴向方向的轴线，在气流的法线方向上被定向，并且其中纵坐标U是切向轴线，从翼型的 压力侧朝向吸力侧被定向。所选择的坐标系统的原点是运样采用的：所有翼型剖面的原点 都位于等式H=O的平面上，即，垂直于翼型的径向方向r和高度H设定在0%的平面上的相同 正交投影上。应该观察