一种发动机导叶、涡轮发动机及飞行器的制作方法

本发明涉及航空，尤其涉及一种发动机导叶、涡轮发动机及飞行器。

背景技术：

1、由于变循环发动机的特殊性，需要涡轮部件的相似流量和膨胀比具有大范围调节能力，同时其效率应保持在相同水平，因此衍生出变几何涡轮设计技术，变几何涡轮主要通过调节导叶来实现工况调节。

2、目前，导叶调节方法主要包括传统几何调节方法以及气动调节方法两种。传统几何调节方法虽然可以精准调节需要的导叶安装角度，由于几何间隙的存在，在大角度调节时往往产生非常大的泄漏损失，导致涡轮效率急剧降低，调节效果变差。而气动调节方法虽然在理论上可以调节涡轮工况，由于调节气路的布置和冷气的额外消耗，将对涡轮叶片冷却方案及空气系统产生干涉。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种发动机导叶、涡轮发动机及飞行器，以降低传统几何调节方法的间隙泄漏损失以及改善气动调节方法的涡轮叶片冷却气路问题，从而提高涡轮气动和换热性能。

2、第一方面，本发明提供了一种发动机导叶，发动机导叶位于发动机轮毂与发动机机匣之间，发动机导叶具有第一冷却腔，发动机导叶包括：固定部以及与固定部转动连接的旋转部，固定部和旋转部均沿着发动机导叶的前缘至尾缘方向延伸；

3、固定部分别与发动机轮毂与发动机机匣接触，旋转部分别与发动机轮毂与发动机机匣之间具有间隙，固定部的前缘外侧与旋转部的前缘内侧接触，固定部和旋转部均为透气性结构，固定部的前缘内侧具有与第一冷却腔连通的冷却气体出口，当旋转部处在初始位置时，冷却气体出口裸露于固定部的前缘，当旋转部处在预设位置时，冷却气体出口被旋转部的前缘遮挡。

4、与现有技术相比，本发明提供的发动机导叶中，固定部和旋转部均沿着发动机导叶的前缘至尾缘方向延伸，固定部与旋转部转动连接，使得该发动机导叶具有变形特点。而由于固定部的前缘外侧与所述旋转部的前缘内侧接触，使得气流流经发动机导叶的前缘时会在接触部位形成驻点，从而扰乱气流的流动方向。基于此，由于固定部和旋转部均为透气性结构，发动机导叶具有第一冷却腔，固定部的前缘内侧与第一冷却腔连通的冷却气体出口，因此，冷却气体可以直接穿过机匣或轮毂固定部和旋转部，通过固定部的腔壁和旋转部的腔壁流入第一冷却腔，然后从冷却气体出口流出，并在固定部的前缘外侧与旋转部的前缘的接触部位形成气动叶型，使得气动叶型填充驻点。可见，本发明提供的发动机导叶可以减少驻点对于气流的流动方向的扰动，有效解决了传统几何调节方法中由于几何间隙的存在，使得发动机导叶在大角度调节时往往产生大的间隙泄漏损失，从而导致涡轮效率急剧降低、调节效果差的问题。

5、同时，当旋转部处在初始位置时，冷却气体出口裸露于固定部的前缘，固定部的前缘外侧与旋转部的前缘内侧没有接触，冷却气体沿着固定部的前缘外侧与旋转部的前缘外侧流动，对发动机导叶的前缘更好的冷却。当旋转部处在预设位置时，固定部的前缘外侧与旋转部的前缘内侧接触，冷却气体出口被旋转部的前缘遮挡，冷却气体通过与第一冷却腔连通的冷却气体出口流出，冷却气体再次通过流入透气性导叶，实现对固定部的前缘和旋转部的前缘再次冷却，上述发动机导叶的冷却方案有效解决了气动调节方法中由于调节气路的布置和冷却气体的额外消耗，无法对涡轮叶片冷却方案及空气系统产生干涉的问题。

6、另外，上述发动机导叶位于发动机轮毂与发动机机匣之间，且发动机导叶包括的固定部分别与发动机轮毂与发动机机匣接触，旋转部分别与发动机轮毂与所述发动机机匣之间具有空隙，当气流流经发动机导叶时，一部分气流沿着固定部的导叶的前缘流向尾缘，另一部分气流沿着旋转部的导叶的前缘流向尾缘，固定部的叶片与发动机轮毂与发动机机匣接触使得气流不会从固定部侧流向旋转部侧，有效的阻断了现有技术中的气流通过固定部的叶片的前缘间隙和固定部尾缘部的叶片间隙流向旋转部侧，从而减少了间隙泄漏损失。

7、第二方面，本发明提供了一种涡轮发动机，包括轮毂、机匣以及第一方面所述的发动机导叶，发动机导叶的侧缘分别与轮毂、机匣连接；相邻两个发动机导叶中固定部与旋转部形成叶片喉道。

8、与现有技术相比，本发明提供的涡轮发动机的有益效果与本发明第一方面所述的发动机导叶的有益效果相同，此处不做赘述。

9、第三方面，本发明提供了一种飞行器，包括第一方面所述的发动机导叶。

10、与现有技术相比，本发明提供的飞行器的有益效果与本发明第一方面所述的发动机导叶的有益效果相同，此处不做赘述。

技术特征：

1.一种发动机导叶，其特征在于，所述发动机导叶位于发动机轮毂与发动机机匣之间，所述发动机导叶具有第一冷却腔，所述发动机导叶包括：固定部以及与所述固定部转动连接的旋转部，所述固定部和所述旋转部均沿着所述发动机导叶的前缘至尾缘方向延伸；

2.根据权利要求1所述的发动机导叶，其特征在于，当所述旋转部处在初始位置时，所述旋转部的旋转角度为第一旋转角，当所述旋转部处在预设位置时，所述旋转部的旋转角度为第二旋转角，所述第一旋转角大于所述第二旋转角，所述第一冷却腔在所述旋转部处在初始位置的体积大于所述旋转部处在预设位置的体积。

3.根据权利要求1所述的发动机导叶，其特征在于，所述第一冷却腔的数量至少为两个，至少两个所述第一冷却腔沿着所述发动机导叶的前缘至尾缘延伸的方向依次分布。

4.根据权利要求1所述的发动机导叶，其特征在于，所述发动机导叶还具有体积恒定的第二冷却腔，所述第一冷却腔的体积大于第二冷却腔的体积，所述第一冷却腔和所述第二冷却腔沿着所述发动机导叶的前缘至尾缘方向分布。

5.根据权利要求4所述的发动机导叶，其特征在于，所述第二冷却腔的数量至少为两个，至少两个所述第二冷却腔沿着所述发动机导叶的前缘至尾缘方向分布在所述固定部上。

6.根据权利要求1～5任一项所述的发动机导叶，其特征在于，所述固定部具有至少一个第一挡片，所述旋转部具有至少一个第二挡片；每个所述第一挡片和相应第二挡片将所述第一冷却腔分为至少为两个，所述第一挡片和对应的所述第二挡片之间以交叠的方式构成分割相邻两个第一冷却腔的隔离结构。

7.根据权利要求1所述的发动机导叶，其特征在于，所述固定部的型面包括第一前缘型面、第一侧缘型面和第一导流型面，所述第一前缘型面、所述第一导流型面和所述第一侧缘型面沿着所述发动机导叶的前缘至尾缘方向分布；

8.根据权利要求7所述的发动机导叶，其特征在于，所述第二前缘型面的曲率半径大于第一前缘型面的曲率半径，所述第二导流型面的曲率半径小于第一导流型面的曲率半径，所述第二侧缘型面的曲率半径大于第一侧缘型面的曲率半径。

9.一种涡轮发动机，包括轮毂、机匣以及权利要求1～8任一项所述的发动机导叶，所述发动机导叶的侧缘分别与所述轮毂、所述机匣连接；

10.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的发动机导叶。

技术总结
本发明公开一种发动机导叶、涡轮发动机及飞行器，涉及航空技术领域，用以降低传统几何调节方法的间隙泄漏损失以及改善气动调节方法的涡轮叶片冷却气路问题，从而提高涡轮气动和换热性能。所述发动机导叶位于轮毂与机匣之间，发动机导叶具有第一冷却腔。发动机导叶包括：固定部以及与所述固定部转动连接的旋转部。所述发动机包括轮毂、机匣以及上述发动机导叶。所述飞行器包括上述发动机导叶。本发明提供的发动机导叶用于飞行器中。

技术研发人员：邵飞,周琨,李家军
受保护的技术使用者：中国航空发动机研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13