一种可调导流组合叶片及离心压气机的制作方法

本发明涉及一种可调导流组合叶片及离心压气机。

背景技术：

先进组合动力装置(ipu)将传统的辅助动力装置(apu)和应急动力装置(epu)高度融合，采用同一个燃烧室和涡轮部件，使得ipu结构更紧凑、体积更小、重量更轻，已成功应用于最新一代战斗机，并成为各国航空业界的研制热点。ipu具有不依赖地面辅助设备的特点，在起飞前启动主发动机、提供机载系统检测和维护所需要的辅助功率，当主发动机发生故障时，还能够在较短时间内提供备份的应急动力，使飞机安全着陆。在军用战斗机、运输机、直升机，民用大型客机、私人公务机等领域会获得广泛应用。

先进组合动力装置(ipu)是辅助动力装置(apu)和应急动力装置(epu)融合体，采用两种工作模式，兼顾两者功能。在apu工作模式下，ipu工作过程与燃气涡轮发动机基本相同，空气经压气机压缩后进入燃烧室，燃油喷入燃烧室燃烧后形成高温高压燃气推动涡轮旋转，涡轮带动压气机旋转并输出轴功给附件齿轮箱、电机和/或负载压气机。在epu模式下，飞机携带的高压储气罐向燃烧室供给高压气源，大部分高压气流与燃油燃烧形成高压高温燃气驱动涡轮，余下的高压气流会逆向流过涡轮带动的按额定转速旋转的压气机(正转逆流)，防止在ipu进气门关闭(不允许外流进入ipu装置)时压气机鼓风空转和压气机失稳。

即便在压气机进、出口位置精心设计了进口开闭导叶、出口节流挡板等节流装置，但由于压气机正转逆流时，从压气机出口导叶逆向流进压气机工作轮的气流角度与叶片几何角度严重偏离，会对压气机自身振动、耗功、稳定工况等方面造成诸多影响，成为科研工作者的技术难点。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可调导流组合叶片及离心压气机，在epu模式下压气机正转逆流时，逆向气流进入压气机工作轮的气流攻角减小，降低流动分离，并冀望逆向气流能够对压气机动叶产生推动转矩，使得压气机正转逆流时，功耗和振动均降低。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种可调导流组合叶片，其特征是，包括前置导流叶片和后置导流叶片；所述前置导流叶片和后置导流叶片可拼接成导流组合叶片；所述导流组合叶片为完整的叶片状，拼接处留有可供叶片自由转动的缝隙；所述前置导流叶片和后置导流叶片上各自设置有驱动装置和旋转轴；所述驱动装置用于控制对应的导流叶片沿着旋转轴旋转。

前述的一种可调导流组合叶片，其特征是，所述前置导流叶片和后置导流叶片拼接成的设置在出口处的导流组合叶片的安装角度可调。

前述的一种可调导流组合叶片，其特征是，所述前置导流叶片在流向上长度为整个导流组合叶片的四分之一，后置导流叶片在流向上长度占整个导流组合叶片的四分之三。

前述的一种可调导流组合叶片，其特征是，所述旋转轴位于前置导流叶片、后置导流叶片的中间；所述旋转轴的位置使得前置导流叶片、后置导流叶片转动时不与其他部件发生机械干涉。

一种带有可调导流组合叶片的离心压气机，其特征是，所述可调导流组合叶片均匀分布在离心压气机的出口处，形成环形；每一个所述可调导流组合叶片的前置导流叶片和后置导流叶片沿着各自旋转轴旋转后，每一个可调导流组合叶片的后置导流叶片可以与相邻或间隔一个或间隔两个的另外一个可调导流组合叶片的前置导流叶片拼接，组合成安装角不同的一圈新的可调导流组合叶片。

前述的一种带有可调导流组合叶片的离心压气机，其特征是，所述可调导流组合叶片旋转拼接前后，出口导叶安装角度调节幅度为120°。

前述的一种带有可调导流组合叶片的离心压气机，其特征是，所述离心压气机应用于高度融合的组合动力装置中或存在离心压气机正转逆流流动状态的装置中。

本发明所达到的有益效果：与传统的出口可调导流组合叶片离心压气机相比，本发明提出的出口可调导流组合叶片调节角度更大，出口导叶安装调节角度可达120°，可以满足压气机正转逆流时调节角度很大的需求；与传统的ipu上的压气机相比，出口可调导流组合叶片的离心式压气机，减少了压气机正转逆流时逆向气流进入压气机工作轮的气流攻角，减小流动分离，使压气机消耗的功减小，提高流动稳定性和ipu的工作可靠性。

附图说明

图1是导流叶片拼接示意图；

图2是导流叶片调节原理示意图；

图3是正常进气时离心压气机导流叶片三维示意图；

图4是正转逆流时离心压气机导流叶片三维示意图。

图中附图标记的含义：

1-后置导流叶片，2-前置导流叶片，3-压气机动叶片，4-缝隙，5、6-旋转轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

现有技术中，压气机动叶片和导流叶片之间间隙很小，如果将旋转轴放在离叶片前缘较远处，大幅度调节叶片角度，将会使得导流叶片和动叶发生碰撞，如果将旋转轴安装在靠近叶片前缘，轴承强度不够。

因此在传统ipu使用的离心压气机的基础上，引入本发明设计的可调出口导流组合叶片。相比传统ipu的离心压气机，在结构上主要将压气机不可调导流叶片改为组合可调叶片，导流叶片采用两段拼接结合成为一个整体。

如图1所示，可调出口导流组合叶片由后置导流叶片1和前置导流叶片2组成，并且由各自驱动装置分别驱动绕转轴旋转，达到调节出口导叶安装角的目的。在结合处采用留有一定间隙，旋转轴分别安装在两个导流叶片上，这样轴承所承受的力就会大大减小，可以满足强度要求；同时导叶在旋转后与相邻叶片进行拼接结合，实现旋转角度要求。

在正转逆流时，后置导流叶片1与前置导流叶片2分别转动一定角度后，然后再分别与其它导流叶片进行拼接结合。在导流叶片与动叶片，以及导流叶片之间不相互碰撞的基础上，使压气机的导流叶片调节角度远远增大，可以满足正转逆流时导流叶片所需的角度变化要求。

如图3和4所示，可调导流组合叶片旋转拼接前后，出口导叶安装角度调节幅度能够达到120°。

在压气机正转逆流时，通过调节压气机出口导流叶片的安装角度，使得压气机逆流时从压气机出口导叶逆向流进压气机工作轮的气流角度与叶片几何角度偏差缩小，降低压气机的逆向气流流量和压气机功耗，提高组合动力装置ipu能效、稳定性和可靠性。

本实施例中，可调导流组合叶片共有24个，分别将后置导流叶片的起始位置记作1'、2'...24'，转动后位置为1”，2”...24”。前置导流叶片的起始位置记作1*、2*...24*，转动后位置为1**、2**...24**。对这48个叶片分别做顺时针旋转，旋转后的2”与1**拼合，3”与2**拼合，依次类推，1”与24**拼合，并且可以验证各个叶片之间不会发生碰撞。旋转后叶片位置如图2所示，这样就实现了导流叶片大角度的调节，满足压气机正转逆流模式下导流叶片角度需求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。