透平叶片、燃气轮机和航空发动机的制作方法

1.本发明涉及燃气机设备技术领域，尤其是涉及一种透平叶片、燃气轮机和航空发动机。


背景技术：

2.透平叶片是透平主要做功元件，其工作条件非常恶劣，不仅工作在高温环境，且处于旋转状态，其安全稳定的运行是重型燃气轮机成功运行的先决条件。尾缘区是一级动叶需要冷却的主要区域之一，相关技术中通过在尾缘区内部设置扰流柱肋，以对冷却流体进行扰流，增强换热系数，达到冷却的目的。但是，相关技术中的透平叶片的尾缘区存在各区域温度不均匀的现象，在高转速、强振动工作环境下，叶片会出现裂纹，甚至发生断裂。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷及不足，提供一种透平叶片，所述透平叶片的尾缘区的温度分布均匀，叶片整体强度大，不易断裂。
4.本发明的实施例还提出一种燃气轮机。
5.本发明的实施例又提出一种航空发动机。
6.根据本发明实施例的透平叶片包括：尾缘区，所述尾缘区的迎风侧上设有多个冲击孔，且所述尾缘区在其长度方向上包括中部区域和位于中部区域两侧的边缘区域；多个柱肋，多个所述柱肋连接在所述尾缘区的内周面上，多个所述冲击孔的至少部分与所述柱肋相对，流经所述冲击孔的冷却气流可冲击所述柱肋，多个所述柱肋在所述尾缘区的长度方向上间隔布置并在所述尾缘区的宽度方向上呈多列排布，多列所述柱肋包括最前列柱肋，所述最前列柱肋邻近所述冲击孔，且在所述最前列肋柱中，位于所述中部区域的所述柱肋的直径大于位于所述边缘区域的所述柱肋的直径，和/或位于所述中部区域的所述柱肋的间距小于位于所述边缘区域的所述柱肋的间距。
7.根据本发明实施例的透平叶片，在最前列肋柱中，位于中部区域内的柱肋的直径大于边缘区域内的柱肋的直径，和/或中部区域内的柱肋的间距小于边缘区域内的柱肋的间距，可以提高中部区域内的柱肋的扰流效果，增强中部区域的换热系数，使透平叶片温度分布均匀，降低热应力，提高叶片整体强度。
8.在一些实施例中，多个所述冲击孔在所述尾缘区的长度方向上间隔布置，且多个所述冲击孔与所述最前列柱肋的多个所述柱肋一一对应。
9.在一些实施例中，位于所述中部区域的所述冲击孔的截面积大于位于所述边缘区域的所述冲击孔的截面积。
10.在一些实施例中，位于所述中部区域的所述冲击孔的间距小于位于所述边缘区域的所述冲击孔的间距。
11.在一些实施例中，所述尾缘区的背风侧上设有多个出气孔，多个所述出气孔在所述尾缘区的长度方向上间隔布置，且在所述尾缘区的宽度方向上，所述柱肋位于所述冲击
孔和所述出气孔之间。
12.在一些实施例中，多列所述柱肋包括最后列柱肋，所述最后列柱肋邻近所述出气孔，且多个所述出气孔与所述最后列柱肋的多个所述柱肋一一对应。
13.在一些实施例中，所述最后列肋柱中，位于所述中部区域的所述肋柱的直径大于位于所述边缘区域的所述肋柱的直径。
14.在一些实施例中，位于所述中部区域的所述出气孔的截面积大于位于所述边缘区域的所述出气孔的截面积。
15.在一些实施例中，相邻两列柱肋的多个所述柱肋在所述尾缘区的长度方向上交错排布。
16.根据本发明实施例的燃气轮机包括根据上述任一项所述的透平叶片。
17.根据本发明实施例的燃气轮机，通过采用上述透平叶片，燃气轮机使用寿命长，性能好。
18.根据本发明实施例的航空发动机，包括根据上述任一项所述的透平叶片。
19.根据本发明实施例的航空发动机，通过采用上述透平叶片，航空发动机使用寿命长，性能好。
附图说明
20.图1是根据本发明实施例的透平叶片的结构示意图。
21.图2是图1中a部分的放大图。
22.附图标记：
23.尾缘区1，柱肋11，冲击孔12，出气孔13，最前列柱肋14，最后列柱肋15，供气通道2。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.如图1和图2所示，根据本发明实施例的透平叶片包括尾缘区1和多个柱肋11。
26.如图1所示，尾缘区1的迎风侧上设有多个冲击孔12，且尾缘区1在其长度方向上包括中部区域和位于中部区域两侧的边缘区域，多个柱肋11连接在尾缘区1的内周面上，多个冲击孔12的至少部分与柱肋11相对。
27.需要说明的是，尾缘区1呈弧形，冲击孔12位于尾缘区1的迎风面上，柱肋11连接在内凹面上并向内延伸，冲击孔12与柱肋11在冷却气流的流向上相对，则冷却气流经冲击孔12后会冲击柱肋11，即柱肋11可以对冷却气流进行扰流，增强换热系数，达到冷却的目的。
28.进一步地，如图1和图2所示，多个肋柱11在尾缘区1的长度方向上间隔布置并在尾缘区1的宽度方向呈多列排布，多列肋柱包括最前列肋柱14，最前列肋柱14邻近冲击孔12，且最前列肋柱14中，位于中部区域的柱肋11的直径大于位于边缘区域的柱肋11的直径，和/或位于中部区域的所述柱肋11的间距小于位于边缘区域的所述柱肋11的间距。需要说明的是，燃气侧温度通常边缘区域(叶根和叶顶区域)低于中部区域，使得叶片在中部区域尾缘区1金属温度高于边缘区域，出现温度不均匀现象。
29.发明人发现，相关技术中，柱肋均匀地分布在尾缘区，且各柱肋尺寸和间距均相
同，即柱肋扰流可以实现尾缘区各区域的均匀降温，而该种柱肋的设置方式不具有针对性，即不能针对中部区域温度过高进行有效冷却。
30.而本技术，设置最前列肋柱14的布局为，中部区域内的柱肋11的直径大于边缘区域内的柱肋11的直径，可以增大中部区域内的柱肋11的扰流面，提高扰流效果，或者通过设置中部区域内的柱肋11的间距小于位于边缘区域内的柱肋11的间距，即中部区域内的柱肋11更加密集，扰流效果也更好。
31.根据本发明实施例的透平叶片，在最前列肋柱中，中部区域内的柱肋的直径大于边缘区域内的柱肋的直径，和/或中部区域内的柱肋的间距小于边缘区域内的柱肋的间距，可以提高中部区域内的柱肋的扰流效果，增强中部区域的换热系数，使透平叶片温度分布均匀，降低热应力，提高叶片整体强度。
32.进一步地，如图2所示，冲击孔12在尾缘区1的长度方向上间隔布置，且多个冲击孔12与最前列柱肋14的多个柱肋11一一对应。由此，冷却气流流经冲击孔12后可最大程度地冲击最前列柱肋14，以提高扰流效果。优选地，位于中部区域的冲击孔12的截面积大于位于边缘区域的冲击孔12的截面积，以提高冷却气流通过中部区域内的冲击孔12的流量，进一步增大冷却气流对中部区域的冷却效果。
33.在一些实施例中，如图2所示，位于中部区域的所述冲击孔12的间距小于位于所述边缘区域的所述冲击孔12的间距，以提高中部区域内的冲击孔12的密集度，提高冷却气流的流量。
34.在一些实施例中，如图2所示，尾缘区1的背风侧上设有多个出气孔13，多个出气孔13在尾缘区1的长度方向上间隔布置，且在尾缘区1的宽度方向上，柱肋11位于冲击孔12和出气孔13之间。可以理解的是，冷却气流沿供气通道2流动至冲击孔12，并经冲击孔12流入尾缘区1内侧，柱肋11对尾缘区1内侧的气流进行扰流，且冷却气流最终从出气孔13排出。
35.进一步地，如图2所示，多列柱肋11包括最后列柱肋15，最后列柱肋15邻近出气孔13，且多个出气孔13与最后列柱肋15的多个柱肋11一一对应。由此，冷却气流流过冲击孔12后，最前列柱肋14对冷却气流扰流，冷却气流在流出出气孔13前，最后列柱肋15对冷却气流进行扰流，中部区域可大幅降温。
36.进一步地，如图2所示，在最后列肋柱15中，位于中部区域的肋柱11的直径大于位于边缘区域的肋柱11的直径。
37.进一步地，如图2所示，位于中部区域的出气孔13的截面积大于位于边缘区域的气孔的截面积。由此，出气孔13可以允许冷却气流以较大的流量通过，保证冷却气流通过尾缘区1的流速，提高冷却气流对柱肋11的冲击力，保证扰流效果，增强换热系数。
38.在一些实施例中，如图2所示，相邻两列柱肋11的多个柱肋11在尾缘区1的长度方向上交错排布。由此，位于前侧的柱肋11不会遮挡其后侧的柱肋11，冷却气流可充分冲击每一个柱肋11，保证扰流效果。
39.根据本发明实施例的燃气轮机包括根据上述任一项所述的透平叶片。
40.根据本发明实施例的燃气轮机，通过采用上述透平叶片，燃气轮机使用寿命长，性能好。
41.根据本发明实施例的航空发动机包括根据上述任一项所述的透平叶片。
42.根据本发明实施例的航空发动机，通过采用上述透平叶片，航空发动机使用寿命
长，性能好。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
48.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。