一种自感知可变弯度静子叶片

1.本发明涉及的是一种压气机，具体地说是压气机叶片。


背景技术：

2.随着现代科学技术的发展，发动机也逐渐需要面对更多、更恶劣的工作环境，为了使发动机能够安全、高效应对各种实际运行情况，设计具有高度自适应能力的控制系统，实时检测环境参数，智能调整发动机组件的几何形状，提高效率和工作范围，一直以来都是发动机领域的重要课题。可调静子叶片是有效的提高压气机喘振裕度和效率、扩大压气机稳定工作范围的方法之一，一般由两段或者三段构成，通过对前段叶片进行角度调节来适应攻角变化，改善级间流场性能，通过对后段叶片控制改变出口气流角，为后排动子提供更好气流条件。
3.但是，当压气机处于非设计工况时，传统可调静子叶片无法及时提供合适的几何形状来优化流场和提高效率，限制了压气机在其他运行情况下的稳定性与运行表现。因此亟需一种能够具有高度自适应能力，智能调节叶片几何形状，拓宽压气机稳定工作范围的新型静子叶片控制结构。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供可以根据来流条件与压气机运行状态进行智能调节，改变叶片几何形状，提高压气机稳定工作范围和工作效率的一种自感知可变弯度静子叶片。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：包括可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段、顶部转盘、底部转盘，可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段之间形成夹缝，顶部转盘和底部转盘分别位于可变弯度静子叶片前段的上下两端并与可变弯度静子叶片前段为一体结构，可变弯度静子叶片后段通过固定轴承安装在顶部转盘与底部转盘之间，固定轴承外部设置旋转轴承，通过驱动旋转轴承带动可变弯度静子叶片后段旋转。
7.本发明还可以包括：
8.1、调整固定轴承和旋转轴承的相对位置，从而调整可变弯度静子叶片前段与可变弯度静子叶片后段之间夹缝的距离。
9.2、顶部转盘上设置探针测量管路孔洞，可变弯度静子叶片前段上设置叶片前缘一体式测量设备安装孔，叶片前缘一体式测量设备安装孔与探针测量管路孔洞相连。
10.3、可变弯度静子叶片前段的尾部、夹缝形状、旋转轴承的初始位置为同心圆。
11.4、顶部转盘连接顶部执行机构，并在顶部执行机构的带动下旋转。
12.本发明的优势在于：本发明可以实时获取来流参数，并通过所述智能自适应控制系统分析气流与发动机运行参数，及时调整叶片几何形状以适应不同实际情况，提高压气机在非设计工况下的稳定性与工作效率。
附图说明
13.图1为本发明调整叶片弯度的过程示意图；
14.图2为本发明安装于轮毂的示意图；
15.图3为本发明的结构示意图；
16.图4为本发明叶片俯视图；
17.图5为叶片前缘探针安装口剖面图。
具体实施方式
18.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
19.结合图1-5，在本实施例中提供了一种自感知可变弯度静子叶片，图2是根据本发明实施例的总体示意图，包括机匣轮毂1、自感知可变弯度静子叶片2、顶部执行机构3与智能自适应控制系统4，其中顶部执行机构3与自感知可变弯度静子叶片2相连，安装在机匣轮毂1上，且有管路将顶部执行机构3与智能自适应控制系统4连接，智能自适应控制系统4通过分析测量得到的环境工作参数，以及燃机运行工况数据，确认自感知可变弯度静子叶片2最佳几何形状，并通过顶部执行机构3驱动叶片旋转完成叶片几何形状。图3、图4是自感知可变弯度静子叶片2示意图与结构图，包括可变弯度静子叶片前段5、后段6、顶部与底部转盘7、叶片前缘一体式测量设备安装孔8、测量设备管路孔洞9、叶片后段固定轴承10、叶片后段旋转轴承11，其中转盘7与可变弯度静子叶片前段5为一体，顶部执行机构3驱动转盘7旋转带动叶片旋转，改变叶片前段迎风角度；叶片后段6通过固定轴承10安装在顶部转盘3与底部转盘7之间，通过驱动旋转轴承11带动叶片后段6旋转，改变叶片弯度；通过调整固定轴承10与旋转轴承11的相对位置，可以调整叶片前段与后段夹缝距离；叶片前缘一体式测量设备安装孔8为一圆柱形孔洞，并在叶片前段内部与探针测量管路孔洞9相连，用于安装三孔或五孔探针与测量管路，图5为测量设备管路孔洞9处剖面图；叶片前段5尾部、缝道形状应与叶片后段旋转轴承11初始位置为同心圆。
20.在实际使用过程中，智能自适应控制系统通过安装在叶片前缘一体式测量设备安装孔8的三孔或五孔探针测量得到来流参数，并与压气机运行参数综合分析得到当前工况下最佳叶片几何参数，通过驱动转盘7旋转，调整叶片前段5迎风角度，再通过驱动旋转轴承11旋转，调整叶片后段6角度，最后通过驱动调整固定轴承10与旋转轴承11相对位置，调整叶片前后端夹道距离，完成叶片几何参数调整；当工况发生变化时，再通过上述步骤调整叶片几何参数，从而实现应对不同环境状态下自感知自适应功能。在本发明中，通过调整静子叶片前段角度，可以控制气流攻角在合适的范围内，有效减小气流损失，对流场的均匀性和稳定性均有增益，通过调整静子叶片后段角度，能够使出口气流方向满足后排转子对进口气流方向的要求，使压气机长期稳定工作，通过调整叶片前后端夹缝距离，可以调整夹缝射流速度，在一定程度上抑制叶片后段吸力面附面层的形成，可以有效提升压气机的性能和稳定性。
21.智能自适应控制系统，包括能够通过转轴调整每段叶片相对位置的驱动执行机构，能够分析得到来流参数的分析装置，能够通过来流参数与压气机运行工况数据确定叶片最佳几何形状的控制系统；
22.叶片一体式测量设备叶高方向安装位置应在所述迎风向首段叶片前缘中间位置，
获得主流区域有代表性的来流参数；
23.叶片一体式测量设备弦向安装位置应保证能够在叶片几何形状改变范围内，都能准确测量来流条件，如来流攻角范围过大，可以在弦向安装多个气流探孔；
24.叶片一体式测量设备气流探孔不应过大，安装测量设备减小对叶片表面型线的改变，壁面对叶片表面流动的破坏；
25.迎风向首段叶片应预留安装测量管路的孔洞通往压气机外气流分析装置，在不影响叶片转动的同时，准确采集测量数据；
26.驱动执行机构应具有手动控制调节功能与防锁死功能，防止所述智能自适应控制系统出现故障，人工无法调节的情况；
27.智能自适应控制系统，应具有学习与预测能力，在输入足够数量的不同工况、不同来流参数下最佳叶片几何形状后，可以根据实际运行情况，预测出最佳叶片几何形状并控制所述驱动执行机构进行叶片几何形状调节。


技术特征：
1.一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：包括可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段、顶部转盘、底部转盘，可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段之间形成夹缝，顶部转盘和底部转盘分别位于可变弯度静子叶片前段的上下两端并与可变弯度静子叶片前段为一体结构，可变弯度静子叶片后段通过固定轴承安装在顶部转盘与底部转盘之间，固定轴承外部设置旋转轴承，通过驱动旋转轴承带动可变弯度静子叶片后段旋转。2.根据权利要求1所述的一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：调整固定轴承和旋转轴承的相对位置，从而调整可变弯度静子叶片前段与可变弯度静子叶片后段之间夹缝的距离。3.根据权利要求1所述的一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：顶部转盘上设置探针测量管路孔洞，可变弯度静子叶片前段上设置叶片前缘一体式测量设备安装孔，叶片前缘一体式测量设备安装孔与探针测量管路孔洞相连。4.根据权利要求1所述的一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：可变弯度静子叶片前段的尾部、夹缝形状、旋转轴承的初始位置为同心圆。5.根据权利要求1所述的一种自感知可变弯度静子叶片，其特征是：顶部转盘连接顶部执行机构，并在顶部执行机构的带动下旋转。

技术总结
本发明的目的在于提供一种自感知可变弯度静子叶片，包括可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段、顶部转盘、底部转盘，可变弯度静子叶片前段、可变弯度静子叶片后段之间形成夹缝，顶部转盘和底部转盘分别位于可变弯度静子叶片前段的上下两端并与可变弯度静子叶片前段为一体结构，可变弯度静子叶片后段通过固定轴承安装在顶部转盘与底部转盘之间，固定轴承外部设置旋转轴承，通过驱动旋转轴承带动可变弯度静子叶片后段旋转。本发明可以实时获取来流参数，并通过所述智能自适应控制系统分析气流与发动机运行参数，及时调整叶片几何形状以适应不同实际情况，提高压气机在非设计工况下的稳定性与工作效率。况下的稳定性与工作效率。况下的稳定性与工作效率。


技术研发人员：刘美伊 孙涛 李泽远 孙震
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.12.12
技术公布日：2023/3/3