专利名称：三叶片串联式压气机转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴流压气机领域，是一种提高压气机负荷、降低压气机重量的新型空气压缩装置。
背景技术：
发展超音速压气机是提高压气机级负荷的内在要求，超音速压气机的转子叶片一般在叶片前部的渐缩通道中布置激波实现超音气流的减速增压，在叶片后部的扩张通道中通过减速和折转亚音气流，进一步对气流做功从而获得比亚音速压气机更高的增压比。然而，由于这种超音速压气机在偏离设计工况时，渐缩通道中的激波会进入亚音扩张通道，为了避免激波诱导的边界层分离扩张通道处的叶表曲率不宜过大，导致气流的折转能力受到了限制，不利于进一步提高压气机的增压比。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种三叶片串联式压气机转子，该转子的叶片由三排沿流向排列的如排叶片、中间排叶片和后排叶片组成:如排叶片为超首速压气机转子叶片，超音速气流在其中利用斜激波和正激波进行增压，使该压气机转子能实现较高的负荷；中间排叶片为等静压升大折转亚音速压气机转子叶片，亚音速气流在其中发生较大折转，而进出口相对马赫数基本保持不变，其出口气流的相对速度具有与转子转向同向的速度分量；后排叶片为亚音压气机转子叶片，亚音速气流在其中减速扩压并产生适度折转；以上三排叶片不仅增大了出口气流的折转程度，而且比传统超音压气机有效的减小了在亚音扩张段中的边界层厚度，因此进一步增强了压气机转子的性能。本发明的三叶片串联式压气机转子通过以下技术方案实现:
本发明包括前排叶片、中间排叶片、后排叶片和轮盘；
所述如排叶片、中间排叶片和后排叶片沿流向顺次排列，该如排叶片、中间排叶片和后排叶片分别沿周向均匀安装在轮盘的表面；
所述前排叶片为高负荷的超音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为收敛——扩张通道，气流在该通道内的折转角为3 12度；
所述中间排叶片为亚音速压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为沿流向等通流面积通道，气流在该通道内的折转角为45 55度；
所述后排叶片为亚音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为扩张通道，气流在该通道内的折转角为35 45度；
所述前排叶片的尾缘线与中间排叶片的前缘线存在与转动方向相反的周向位移，该位移的大小为前排叶片栅距的5% 20% ；
所述后排叶片的前缘线与中间排叶片的尾缘线存在与转动方向相反的周向位移，该位移的大小为前排叶片栅距的5% 20% ； 所述前排叶片前缘线与中间排叶片前缘线之间的轴向距离为前排叶片轴向弦长的80% 95% ；
所述中间排叶片尾缘线与后排叶片尾缘线之间的轴向距离为后排叶片轴向弦长的70% 90% ；
所述前排叶片与中间排叶片的轴向弦长之比为1.2 2 ;
所述前排叶片与后排叶片的轴向弦长之比为1.1 1.5。所述前排叶片的楔角(叶片前部压力面和吸力面所成夹角)为3 7度。所述前排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为35 45度。所述中间排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为O 10度。所述后排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为25 40度。本发明与现有技术相比较有如下有益效果:
1.提高了超音速压气机转子的级载荷；
2.改善了超音速压气机转子工况变化时的等熵效率。
图1为本发明的立体图。
图2为本发明中径截面基元级叶栅图。
权利要求
1.一种三叶片串联式压气机转子，其包括:前排叶片、中间排叶片、后排叶片和轮盘，其特征是: 所述如排叶片、中间排叶片和后排叶片沿流向顺次排列，该如排叶片、中间排叶片和后排叶片分别沿周向均匀安装在轮盘的表面； 所述前排叶片为高负荷的超音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为收敛——扩张通道，气流在该通道内的折转角为3 12度； 所述中间排叶片为亚音速压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为沿流向等通流面积通道，气流在该通道内的折转角为45 55度； 所述后排叶片为亚音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的通道为扩张通道，气流在该通道内的折转角为35 45度； 所述前排叶片的尾缘线与中间排叶片的前缘线存在与转动方向相反的周向位移，该位移的大小为前排叶片栅距的5% 20% ； 所述后排叶片的前缘线与中间排叶片的尾缘线存在与转动方向相反的周向位移，该位移的大小为前排叶片栅距的5% 20% ； 所述前排叶片前缘线与中间排叶片前缘线之间的轴向距离为前排叶片轴向弦长的80% 95% ； 所述中间排叶片尾缘线与后排叶片尾缘线之间的轴向距离为后排叶片轴向弦长的70% 90% ； 所述前排叶片与中间排叶片的轴向弦长之比为1.2 2 ; 所述前排叶片与后排叶片的轴向弦长之比为1.1 1.5。
2.根据权利要求1所述的三叶片串联式压气机转子，其特征是:所述前排叶片的楔角(叶片前部压力面和吸力面所成夹角)为3 7度。
3.根据权利要求1所述的三叶片串联式压气机转子，其特征是:所述前排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为35 45度。
4.根据权利要求1所述的三叶片串联式压气机转子，其特征是:所述中间排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为O 10度。
5.根据权利要求1所述的三叶片串联式压气机转子，其特征是:所述后排叶片的安装角(叶片弦线与轴向所成夹角)为25 40度。
全文摘要
本发明公开了一种三叶片串联式压气机转子，旨在提供一种高效轴流压气机转子。它包括前排叶片、中间排叶片、后排叶片和轮盘；前排叶片、中间排叶片和后排叶片沿流向顺次排列，各叶片排之间具有周向和轴向位移；前排叶片为超音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的叶片通道为收敛——扩张通道，利用激波对气流减速扩压；中间排叶片为亚音速压气机转子叶片，其相邻叶片组成的叶片通道为沿流向等通流面积通道，其出口气流的相对速度具有转子转动方向的速度分量；后排叶片为亚音速轴流压气机转子叶片，其相邻叶片组成的叶片通道为扩张通道，实现亚音速气流的压缩和折转。本发明适合用于高推重比的吸气式发动机和高增压比的空气压缩装置。
文档编号F04D29/38GK103195756SQ20121000572
公开日2013年7月10日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者曹小玲, 唐世斌, 张航 申请人:长沙理工大学