CN103133057A - 一种t型槽结构吸附式空心静子叶片 - Google Patents

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黄晓君
王雅谋
刚铁
梁明杰
赵雷
吴长方
刘公博
张弛
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Abstract

一种T型槽结构吸附式空心静子叶片，采用焊接方式加工，材料为不锈钢，结构上分为叶背侧、叶盆侧、上缘板、下缘板四个单件，其中叶背侧特定位置设置特定数量的吸附孔；叶盆侧与叶背侧焊接后形成空腔，成为空心静子叶片；上缘板、下缘板按T型槽式静子叶片设计，叶背侧、叶盆侧两零件为薄壁结构，在叶背侧上加工吸附孔，经钎焊联接成一体形成叶身组件；在叶背侧和叶盆侧之间形成叶型形状的空腔。本发明的优点：适应现有工艺条件易于成型，且加工周期短，成本低，工艺成熟，可以提高级压比，改善工作稳定性或适用性，避免高、低周疲劳，以及降低噪声。可以实现对气流分离的主动控制技术，改善气动性能，减轻重量。

Description

一种T型槽结构吸附式空心静子叶片
技术领域
本发明涉及发动机风扇或压气机静子叶片结构设计领域，特别提供了一种T型槽结构吸附式空心静子叶片。
背景技术
现有的常规压机结构不能满足对发动机性能不断增长的标准和要求，新型飞机发动机级数少，风扇压气机的级压比大，气流折转角大，非设计转速气流分离明显，影响非设计转速的发动机稳定性。压气机吸附的原理是通过减小激波-附面层的相互干扰，提高叶片负荷，增加级压比；采用较少的叶片数即可达到级效率和压比的期望值，从而大幅度减轻风扇/压气机的质量；因为级数减少，使压气机轴向长度缩短，进而使发动机质量大大减轻。
在吸附式风扇/压气机研究方面，目前多见的还是数值模拟理论计算方面的文献资料，在国内外文献资料中都没有见到吸附式风扇压气机结构设计的内容。
发明内容
本发明的目的是为了提高压气机稳定工作范围，提高压气机性能，特提供了一种T型槽结构吸附式空心静子叶片。
本发明提供了一种T型槽结构吸附式空心静子叶片，其特征在于：所述的T型槽结构吸附式空心静子叶片，采用焊接方式加工，材料为不锈钢1Cr11Ni2W2MoV，结构上分为叶背侧1、叶盆侧2、上缘板3、下缘板4四个单件，其中叶背侧1特定位置设置特定数量的吸附孔6；
叶盆侧2与叶背侧1焊接后形成空腔，成为空心静子叶片，通过吸附孔6将分离干扰气体从流道中抽离，以提高压气机气动性能及稳定性；
通过在风扇/压气机中发生分离的叶片表面设置抽吸孔，将流动紊乱区域的部分流体抽出，从而使附面层分离延迟甚至消除。
上缘板3、下缘板4按T型槽式静子叶片设计，叶背侧1、叶盆侧2两零件为薄壁结构，壁厚1mm，两零件的内外表面按给定的叶片型面数据经机械加工方式形成带有内外型面的单个零件，并在叶背侧1上加工吸附孔6，之后按常规工艺经钎焊将叶背侧1与叶盆侧2在前后进气边处经钎焊联接成一体形成叶身组件，在叶盆侧2和叶背侧1之间形成叶片空腔，上缘板3和下缘板4及空心静子叶身焊接成空心静子叶片；在叶背侧1和叶盆侧2之间形成叶型形状的空腔，空腔弦向长度68mm；如图1、图2、图3所示。
所述的叶背侧1单件在与叶盆侧2焊接成一体之前先在叶背侧1靠近后缘位置沿叶高方向开两排吸附孔6，吸附孔6距离排气边弦向9～16mm范围内，沿叶高方向133mm内均匀排布两排长圆形吸附孔6，第一孔距离上缘板3叶根处沿叶高方向6mm，吸附孔6孔长13mm孔宽2mm，第一排7孔，第二排6孔，沿叶高方向孔间距8mm，弦长方向孔间距3mm；吸附孔6位置的为附面层气流分离位置，吸附孔6开孔面积及空心叶片空心率按1％～4％流量确定。结构示意图如图4所示。
如图5所示为静子叶片在机匣中的装配图，流道中气体通过静子叶片叶背侧1开通的槽孔将附面层紊流分离气体引至空心静子叶片空腔内，之后通过叶片上缘板3的型孔抽入外环机匣的集气腔内。
不锈钢材料T型槽结构吸附式静子叶片由四个单件经钎焊联接组合而成。
本发明的优点：
本发明所述的T型槽结构吸附式空心静子叶片，适应现有工艺条件易于成型，且加工周期短，成本低，工艺成熟，可以提高级压比，改善工作稳定性或适用性，避免高、低周疲劳，以及降低噪声。可以实现对气流分离的主动控制技术，改善气动性能，减轻重量。 
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为  T型槽结构吸附式空心静子叶片实体模型示意图；
图2为  吸附式静子叶片弦向剖面投影图；
图3为  叶背侧零件（从叶盆侧望向叶背侧）；
图4为  吸附式空心静子叶片（叶盆侧未显示）；
图5为  吸附式空心静子叶片装配应用图；
图中7为吸附气流通道，8为吸附式空心静子叶片；9为气流通道。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种T型槽结构吸附式空心静子叶片，其特征在于：所述的T型槽结构吸附式空心静子叶片，采用焊接方式加工，材料为不锈钢1Cr11Ni2W2MoV，结构上分为叶背侧1、叶盆侧2、上缘板3、下缘板4四个单件，其中叶背侧1特定位置设置特定数量的吸附孔6；
叶盆侧2与叶背侧1焊接后形成空腔，成为空心静子叶片，通过吸附孔6将分离干扰气体从流道中抽离，以提高压气机气动性能及稳定性；
通过在风扇/压气机中发生分离的叶片表面设置抽吸孔，将流动紊乱区域的部分流体抽出，从而使附面层分离延迟甚至消除。
上缘板3、下缘板4按T型槽式静子叶片设计，叶背侧1、叶盆侧2两零件为薄壁结构，壁厚1mm，两零件的内外表面按给定的叶片型面数据经机械加工方式形成带有内外型面的单个零件，并在叶背侧1上加工吸附孔6，之后按常规工艺经钎焊将叶背侧1与叶盆侧2在前后进气边处经钎焊联接成一体形成叶身组件，在叶盆侧2和叶背侧1之间形成叶片空腔，上缘板3和下缘板4及空心静子叶身焊接成空心静子叶片；在叶背侧1和叶盆侧2之间形成叶型形状的空腔，空腔弦向长度68mm；如图1、图2、图3所示。
所述的叶背侧1单件在与叶盆侧2焊接成一体之前先在叶背侧1靠近后缘位置沿叶高方向开两排吸附孔6，吸附孔6距离排气边弦向9～16mm范围内，沿叶高方向133mm内均匀排布两排长圆形吸附孔6，第一孔距离上缘板3叶根处沿叶高方向6mm，吸附孔6孔长13mm孔宽2mm，第一排7孔，第二排6孔，沿叶高方向孔间距8mm，弦长方向孔间距3mm；吸附孔6位置的为附面层气流分离位置，吸附孔6开孔面积及空心叶片空心率按1％～4％流量确定。结构示意图如图4所示。
如图5所示为静子叶片在机匣中的装配图，流道中气体通过静子叶片叶背侧1开通的槽孔将附面层紊流分离气体引至空心静子叶片空腔内，之后通过叶片上缘板3的型孔抽入外环机匣的集气腔内。
不锈钢材料T型槽结构吸附式静子叶片由四个单件经钎焊联接组合而成。

Claims (2)

1.一种T型槽结构吸附式空心静子叶片，其特征在于：所述的T型槽结构吸附式空心静子叶片，采用焊接方式加工，材料为不锈钢1Cr11Ni2W2MoV，结构上分为叶背侧（1）、叶盆侧（2）、上缘板（3）、下缘板（4）四个单件，其中叶背侧（1）特定位置设置特定数量的吸附孔（6）；
叶盆侧（2）与叶背侧（1）焊接后形成空腔，成为空心静子叶片，通过吸附孔（6）将分离干扰气体从流道中抽离，以提高压气机气动性能及稳定性；
上缘板（3）、下缘板（4）按T型槽式静子叶片设计，叶背侧（1）、叶盆侧（2）两零件为薄壁结构，壁厚1mm，两零件的内外表面按给定的叶片型面数据经机械加工方式形成带有内外型面的单个零件，并在叶背侧（1）上加工吸附孔（6），之后按常规工艺经钎焊将叶背侧（1）与叶盆侧（2）在前后进气边处经钎焊联接成一体形成叶身组件，在叶盆侧（2）和叶背侧（1）之间形成叶片空腔，上缘板（3）和下缘板（4）及空心静子叶身焊接成空心静子叶片；在叶背侧（1）和叶盆侧（2）之间形成叶型形状的空腔，空腔弦向长度68mm。
2.按照权利要求1所述的T型槽结构吸附式空心静子叶片，其特征在于：所述的叶背侧（1）单件在与叶盆侧（2）焊接成一体之前先在叶背侧（1）靠近后缘位置沿叶高方向开两排吸附孔（6），吸附孔（6）距离排气边弦向9～16mm范围内，沿叶高方向133mm内均匀排布两排长圆形吸附孔（6），第一孔距离上缘板（3）叶根处沿叶高方向6mm，吸附孔（6）孔长13mm孔宽2mm，第一排7孔，第二排6孔，沿叶高方向孔间距8mm，弦长方向孔间距3mm；吸附孔（6）位置的为附面层气流分离位置，吸附孔（6）开孔面积及空心叶片空心率按1％～4％流量确定。
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