一种带有导流小叶片的轴流压气机转子的制作方法
【专利摘要】本发明为一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，包括转子叶片、机匣、轮毂，所述机匣上还装有导流小叶片；所述导流小叶片双圆弧叶型的直叶片，导流小叶片叶根和机匣上游连接，且在机匣上周向均布；导流小叶片轴向位置位于转子叶片叶顶上游10％?30％的叶顶弦长处，导流小叶片的弯曲方向朝向转子叶片(1)的旋转方向。本发明使叶顶区通道气流攻角和扩散因子减小，降低了叶顶区的负荷，抑制了转子叶片叶顶泄漏流堵塞流道。扩大了压气机转子的稳定工作范围，提高压气机的流量裕度。比起叶顶喷气技术，导叶式处理机匣安装方便，结构简单。无需外界提供能量，并节省工业制造成本。
【专利说明】
一种带有导流小叶片的轴流压气机转子
技术领域
[0001]本发明涉及叶轮机械的流动控制领域，具体涉及一种带有导流小叶片的轴流压气机转子。
【背景技术】
[0002]对于现代航空发动机，通常要求其风扇和进口级压气机能在各种复杂流场下稳定工作。然而当压气机进口流量减少时，压气机转子的间隙泄漏流和主流的交界面向转子通道上游移动。进口流量近一步减少时，间隙泄漏流反向流出转子通道，在叶尖形成堵塞区，使压气机进入旋转失速、喘振等非稳定工况，压气机性能急剧恶化，严重影响发动机的正常工作。为了提高压气机转子的稳定工作范围，文献“Compressor Stability EnhancementUsing Discrete Tip Inject1n[J].Journal of Turbomachinery.2001，123:14-23，，提供了一种提高压气机转子稳定工作范围的技术，该文献对一台跨音压气机的叶顶进行离散喷气，在相同的流量工况下，减小了叶顶区的扩散因子，使叶顶的载荷降低，进而扩大了压气机转子的稳定工作范围。文献中使用叶顶喷气技术来改进压气机转子性能，虽然显著的提高了压气机转子的稳定工作范围，但喷气转置需要外接气源以及一系列控制部件，实施起来流程复杂，实用较低性。
【发明内容】
[0003]本发明需要解决的技术问题是:为了探索出更为简易的压气机转子扩稳技术，本发明提出了一种带有导流小叶片的轴流压气机转子。即在压气机转子叶片叶顶通道上游的机匣上，安装导流小叶片，小叶片尺寸比转子叶片低1-2个数量级，也就是说小叶片的整体尺寸是转子叶片的1%_10%。在小流量工况下，小叶片改变了气流的方向，使气流更加迎合转子叶顶通道，减小了转子叶顶区的气流攻角和扩散因子，抑制了泄漏流堵塞流道，因此提高了压气机转子的稳定工作范围。比起叶顶喷气技术，该方案简单易行，只需在原有的转子叶片叶顶上游机匣上安装一组导流小叶片。避免了叶顶喷气扩稳技术需要外接起源以及一系列控制部件的麻烦。
[0004]本发明的技术方案是:一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，包括转子叶片1、机匣4、轮毂3，所述机匣上还装有导流小叶片2;所述导流小叶片2为双圆弧叶型的直叶片，导流小叶片2叶根和机匣4上游连接，且在机匣4上游周向均布;导流小叶片2轴向位置位于转子叶片I叶顶上游1 % -30 %的叶顶弦长处，导流小叶片2的弯曲方向朝向转子叶片I的旋转方向。
[0005]本发明进一步的技术方案是:导流小叶片2弦长比转子叶片I的弦长低1-2个数量级，导流小叶片弦长是转子叶片弦长的I %-20%;导流小叶片2的高度为转子叶片I高度的
[0006]本发明进一步的技术方案是:导流小叶片2的安装角为0°，叶型弯角为20°-50°。
[0007]发明效果
[0008]本发明的技术效果在于:相对于设计工况，在小流量工况下，转子叶片叶顶泄漏流堵塞叶顶区流道，安装于转子叶片叶顶上游的导流小叶片引导气流发生偏转，使叶顶区通道气流攻角和扩散因子减小，降低了叶顶区的负荷，抑制了转子叶片叶顶泄漏流堵塞流道。扩大了压气机转子的稳定工作范围，提高压气机的流量裕度。比起叶顶喷气技术，导流小叶片安装方便，结构简单。无需外界提供能量，并节省工业制造成本。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的转子叶片叶顶前缘之前安装导流小叶片流动控制技术应用在压气机转子叶片的三维示意图；
[0010]图2是在转子叶片叶顶截面的小叶片和转子叶片轮廓结构示意图；
[0011]图3为压气机转子流道的子午面小叶片和转子叶片的相对位置示意图；
[0012]附图标记说明:1一转子叶片，2一导流小叶片，3一轮毂，4一机匣，5一转子叶片前缘，6—转子叶片尾缘。
【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施实例，对本发明技术方案进一步说明。
[0014]1、参见图1-图3，一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，包括轴流压气机转子叶片，轴流压气机轮毂、机匣和导流小叶片，其特点是导流小叶片安装于转子叶片叶顶通道上游的机匣上，小叶片弦长比转子叶片低1-2个数量级，也就是说弦长为转子叶片的I %_20%，高度为转子叶片高度的5%-15 %。周向均匀分布于机匣上，数量为转子叶片数的1-2倍，轴向位置位于叶顶通道上游10%_30%的叶顶弦长。小叶片叶根焊接在机匣上。
[0015]小叶片为一双圆弧叶型的直叶片，安装角为0°。小叶片的叶型弯角为20°-50°，弯曲方向朝转子叶片旋转方向。
[0016]I)本发明研究对象的压气机转子机匣4半径为0.1466米，轮毂3半径0.091米，转子叶片数目为30。
[0017]2)在转子叶片I叶顶通道上游机匣4上安装导流小叶片2，小叶片2的叶根和机匣4相连。小叶片2为直叶片，从叶根到叶顶径向长度为转子叶片I径向长度的10%，需要说明的是，压气机中默认叶高的方向为径向，旋转方向为周向，旋转轴为轴向。叶顶通道即为转子叶片前缘5、转子叶片尾缘6、转子叶片压力面和相邻叶片的吸力面组成的叶栅流道。也就是说，导流小叶片的叶高为转子叶片叶高的10%。小叶片2的弦长为转子叶片I叶顶弦长的10%。
[0018]3)小叶片2采用的叶型为双圆弧叶型，弯角40°。叶型的最大厚度为0.17毫米。
[0019]4)小叶片2叶根加装于转子叶顶通道上游20%轴向弦长处的机匣4上，叶型安装角为0°，弯曲方向朝转子叶片旋转方向。需要说明的是，叶型的安装角即为叶型的弦线和轴向的夹角。小叶片2周向均匀分布于机匣4上，数目为60个。
[0020]5)气流流过导流小叶片2时，气流方向发生偏转，减小了转子叶顶区的攻角。
[0021]本发明与叶顶喷气扩稳方法相比，利用导流叶片改变气流方向，使其更加迎合转子叶顶通道，减小了转子叶顶区的气流攻角和扩散因子，因而叶顶区的载荷降低了，从而推迟压气机失速发生，扩大了稳定工作范围。
【主权项】
1.一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，包括转子叶片(I)、机匣(4)、轮毂(3)，其特征在于，所述机匣上还装有导流小叶片(2);所述导流小叶片(2)为双圆弧叶型的直叶片，导流小叶片(2)叶根和机匣(4)连接，且在机匣(4)上游周向均布；导流小叶片(2)轴向位置位于转子叶片(I)叶顶上游1 % -30 %的叶顶弦长处，导流小叶片(2)的弯曲方向朝向转子叶片(I)的旋转方向。2.如权利要求1所述的一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，其特征在于，导流小叶片(2)弦长比转子叶片(I)的弦长低1-2个数量级，导流小叶片(2)弦长是转子叶片(I)叶顶弦长的I %-20% ;导流小叶片(2)的高度为转子叶片(I)高度的5%-15%。3.如权利要求1所述的一种带有导流小叶片的轴流压气机转子，其特征在于，导流小叶片(2)的安装角为0°，叶型弯角为20°-50°。
【文档编号】F04D29/32GK105927584SQ201610259805
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】刘军, 吴艳辉, 安光耀, 陈智洋, 彭文辉, 杨玄州
【申请人】西北工业大学