CN110799730B - 压气机翼型 - Google Patents

Abstract

一种用于涡轮发动机的压气机翼型(70)。压气机翼型(70)包括根部(72)，其通过主体部(102)与顶端部(100)隔开。主体部(102)由以下限定：具有吸入面(89)的吸入面壁(88)，以及具有压力面(91)的压力面壁(90)。吸入面壁(88)和压力面壁(90)在前缘(76)和后缘(78)处相接。顶端部(100)包括顶端壁(106)，其从翼型前缘(76)延伸至翼型后缘(78)。顶端壁(106)限定凹入段(110)，凹入段(110)包括：第一顶端壁区(112)，其从前缘(76)延伸；第二顶端壁区(114)，其从后缘(78)延伸；以及第三顶端壁区(116)，其在第一顶端壁区(112)和第二顶端壁区(114)之间延伸。

Description

压气机翼型

技术领域

本发明涉及一种压气机翼型。

特别地，本发明涉及用于涡轮发动机的压气机翼型转子动叶和/或压气机翼型定子静叶、和/或压气机转子组件。

背景技术

一种燃气涡轮发动机的压气机，包括转子部件和定子部件，转子部件包括转子动叶和转子鼓，定子部件包括定子静叶和定子壳体。压气机围绕旋转轴线布置，压气机具有多个交替的转子动叶级和定子静叶级，并且每个级包括翼型。

压气机的效率受压气机的转子部件和定子部件之间的运行间隔或径向顶端间隙的影响。转子动叶和定子壳体之间的径向间隙或间隔以及定子静叶和转子鼓之间的径向间隙或间隔被设置为尽可能小，以最小化工作气体的跨顶端泄漏，但也得足够大，以避免可能损坏部件的明显摩擦。翼型的压力侧和吸入侧之间的压力差导致工作气体通过顶端间隙泄漏。由于在顶端间隔内并且与主流工作气体流的粘性相互作用，尤其是从顶端间隔离开时与主流工作气体流的粘性相互作用，工作气体的这种流或顶端泄漏产生空气动力学损失。这种粘性相互作用导致压气机级的效率损失，并且因此降低燃气涡轮发动机的效率。

已经识别出跨顶端泄漏流的两个主要分量，这两个主要分量在图1中示出。图1示出在压气机中处于原位的翼型2的顶端1的端视图，并进而示出顶端间隙区。第一泄漏分量“A”在顶端1处起始于翼型的前缘3附近，并且形成顶端泄漏涡流4，并且第二分量5由从压力侧6到吸入侧7跨顶端1的泄漏流形成。该第二分量5离开顶端间隙并馈送至顶端泄漏涡流4中，从而进一步产生空气动力学损失。

因此，非常期望能够减少顶端泄漏分量中的任一个分量或两个分量的翼型设计。

发明内容

根据本公开，提供了如所附权利要求中所阐述的装置。本发明的其它特征将从从属权利要求和随后的描述中变得明显。

因此，可以提供一种用于涡轮发动机的压气机翼型(70)，压气机翼型(70)包括：根部(72)，通过主体部(102)与顶端部(100)间隔开；主体部(102)由以下限定：具有吸入面(89)的吸入面壁(88)、具有压力面(91)的压力面壁(90)，其中吸入面壁(88)和压力面壁(90)在前缘(76)和后缘(78)处相接。顶端部(100)可以包括：顶端壁(106)，从翼型前缘(76)延伸至翼型后缘(78)。顶端壁(106)可以限定：凹入段(110)，凹入段包括：从前缘(76)延伸的第一顶端壁区(112)；从后缘(78)延伸的第二顶端壁区(114)；在第一顶端壁区(112)和第二顶端壁区(114)之间延伸的第三顶端壁区(116)。优选地，第一顶端壁区(112)、第三顶端壁区(116)和第二顶端壁区(114)结合以形成连续的顶端壁(106)，该顶端壁提供或形成凹入段(110)。

顶端壁(106)限定顶端面(118)，顶端面(118)可以从翼型前缘(76)延伸至翼型后缘(78)。

在第一顶端壁区(112)中，压力侧肩部(104)可以被设置在压力面壁(90)上，压力侧肩部从前缘(76)部分地朝向后缘(78)延伸；压力面壁(90)的过渡区(108)可以从压力侧肩部(104)沿朝向顶端壁(106)的方向减缩；并且吸入面(89)可以朝向第一顶端壁区(112)延伸。

在第二顶端壁区(114)中，吸入侧肩部(105)可以被设置在吸入面壁(88)上，吸入侧肩部从后缘(78)部分地朝向前缘(76)延伸；吸入面壁(88)的过渡区(109)可以从吸入侧肩部(105)沿朝向顶端壁(106)的方向减缩；并且压力面(91)可以朝向第二顶端壁区(114)延伸。

在第三顶端壁区(116)中，压力面壁(90)过渡区(108)可以从压力侧肩部(104)沿朝向顶端壁(106)的方向减缩；并且吸入面壁(88)过渡区(109)可以从吸入侧肩部(105)沿朝向顶端壁(106)的方向减缩。

压力侧肩部(104)可以基本上仅在第三顶端壁部(116)中与吸入侧肩部(105)重叠。

第一顶端壁区(112)的宽度wsA可以从第三顶端壁区(116)到前缘(76)减缩。第二顶端壁区(114)的宽度wsC可以从第三顶端壁区(116)到后缘(78)减缩。

第一顶端壁区(112)中的凹入段宽度wsA的值可以是距离wA的至少0.3倍，但不超过0.6倍，距离wA是在与第一顶端壁区(112)对应的主体部(102)的区域中，压力面(91)与吸入面(89)之间的距离。

第二第一顶端壁区(114)中的凹入段宽度wsC的值可以是距离wC的至少0.3倍，但不超过0.6倍，距离wC是在与第二顶端壁区(114)对应的主体部(102)的区域中，压力面(91)与吸入面(89)之间的距离。

第三顶端壁区(116)中的凹入段宽度wsB的值可以是距离wB的至少0.3倍，但不超过0.6倍，距离wB是在与第三顶端壁区(116)对应的主体部(102)的区域中，压力面(91)与吸入面(89)之间的距离。

从前缘(76)到后缘(78)的弦线具有长度L；并且第一顶端壁区(112)具有弦长L1，第二顶端壁区(114)具有弦长L3，并且第三顶端壁区(116)具有弦长L2，其中，L1、L2、L3之和可以等于L。

第一顶端壁区(112)的弦长L1为至少0.2L，但不超过0.6L。第二顶端壁区(114)的弦长L3为至少0.2L，但不超过0.6L。第三顶端壁区(116)的弦长L2为至少0.2L，但不超过0.6L。

顶端壁(106)可以限定从翼型前缘(76)延伸至翼型后缘(78)的顶端面(118)。压力面壁(90)的过渡区(108)可以从压力侧肩部(104)沿朝向吸入面(89)的方向延伸。在压力侧拐点(120)处，过渡区(108)可以弯曲为沿远离吸入面(89)的方向朝向顶端面(118)延伸。吸入面壁(88)的过渡区(109)可以从压力侧肩部(105)沿朝向压力面(91)的方向延伸。在吸入侧拐点(121)处，过渡区(109)可以弯曲为沿远离压力面(91)的方向朝向顶端面(118)延伸。

顶端部(100)还可以包括：压力面拐点线(122)，由压力面(91)上的曲率变化限定；压力侧拐点(120)被设置在压力侧拐点线(122)上；压力侧拐点线(122)从前缘(76)部分地延伸至后缘(78)；

顶端部(100)还可以包括吸入面拐点线(123)，由吸入面(89)上的曲率变化限定；以及吸入侧拐点(121)，被设置在压力侧拐点线(123)上；吸入侧拐点线(123)从后缘(78)部分地延伸至前缘(76)。

在第一顶端壁区(112)中，压力侧拐点线(122)可以被设置为与顶端面(118)相距距离h2A；在第三顶端壁区(116)中，压力侧拐点线(122)和吸入侧拐点线(123)被设置为与顶端面(118)相距距离h2B；并且在第二顶端壁区(114)中，吸入侧拐点线(123)被设置为与顶端面(118)相距距离h2C；并且肩部(104、105)被设置为与顶端面(118)相距距离h1A、h1B、h1C；其中：h1A、h1B、h1C的值可以彼此相等；h2A、h2B、h2C的值可以彼此相等；并且h1A、h1B、h1C的值可以分别为距离h2A、h2B、h2C的至少1.5倍，但不超过2.7倍。

压力面(91)和吸入面(89)在对应于第三顶端壁区(116)的区域中以距离wB间隔开；并且在第一顶端壁区(112)中，压力面(91)和吸入面(89)之间的距离wA的值可以从距离wB朝向前缘(76)减小；并且在第二顶端壁区(114)中，压力面(91)和吸入面(89)之间的距离wB的值可从距离wB朝向后缘(78)减小。

还可以提供一种用于涡轮发动机的压气机转子组件，压气机转子组件包括壳体和根据本公开的压气机翼型，其中壳体和压气机翼型70限定顶端间隙hg，顶端间隙hg被限定在顶端面118和壳体50之间。从拐点线到顶端面118的距离h2A、h2B、h2C的值可以是至少1.5hg，但不大于3.5hg。

因此，提供了一种用于压气机的翼型，该翼型的厚度朝向翼型的顶端减小，以形成用于翼型的前部的吸入侧凹入段(squealer)和用于翼型的后部的压力侧凹入段，其中成形的桥接凹入段连接凹入段的前部和后部。相对于相关技术的示例，这些特征共同减少了顶端泄漏质量流，从而降低了泄漏流与主流流之间的相互作用的强度，这转而又减小了效率损失。

因此，本公开的压气机翼型提供了一种通过减少顶端泄漏流来控制损失的手段。

附图说明

现在将参考附图描述本公开的示例，其中：

图1示出如在背景技术部分中讨论的示例翼型顶端；

图2以截面图示出部分涡轮发动机，并且本公开的翼型可以被设置在该涡轮发动机中；

图3示出图2的涡轮发动机的压气机的一部分的放大图；

图4示出根据本公开的翼型的主体的一部分和顶端区；

图5a、图5b、图5c示出图4中A-A、B-B和C-C处所示的翼型的截面图；

图6示出图4中所示翼型的顶端区的一部分的视图上的端部；并且

图7是图5a、图5b、图5c、图6中所示的特征的相对尺寸表。

具体实施方式

图2以截面图示出燃气涡轮发动机10的示例，燃气涡轮发动机10可以包括本公开的翼型和压气机转子组件。

燃气涡轮发动机10按流动顺序包括入口12、压气机部14、燃烧装置部16及涡轮部18，这些部件总体上按流动顺序并且总体上围绕纵向轴线或旋转轴线20而沿纵向轴线或旋转轴线20的方向被布置。燃气涡轮发动机10进一步包括轴22，轴22可以围绕旋转轴线20旋转并且纵向延伸穿过燃气涡轮发动机10。轴22驱动地将涡轮部18连接至压气机部14。

在燃气涡轮发动机10运行时，通过进气口12吸入的空气24由压气机部14压缩并被输送至燃烧部或燃烧器部16。燃烧器部16包括：燃烧器增压室26、一个或多个燃烧室28以及被固定至每个燃烧室28的至少一个燃烧器30。

燃烧室28和燃烧器30位于燃烧器增压室的26内部。穿过压气机14的压缩空气进入散流器32并且从散流器32排出到燃烧器增压室26中，部分空气从在燃烧器增压室26进入燃烧器30并且与气态燃料或液体燃料混合。之后，空气/燃料混合物燃烧，并且来自燃烧的燃烧气体34或工作气体穿过燃烧室28而被引导至涡轮部18。

涡轮部18包括附接至轴22的多个动叶承载盘36。此外，被固定至燃气涡轮发动机10的定子42的导流静叶40被设置在涡轮动叶38的环形阵列的级之间。入口导流静叶44被设置在燃烧室28的出口与前涡轮动叶38之间，入口导流静叶44将工作气体流转向至涡轮动叶38上。

来自燃烧室28的燃烧气体进入涡轮部18并驱动涡轮动叶38，涡轮动叶38进而使轴22旋转。导流静叶40、44用于优化燃烧或工作气体在涡轮动叶38上的角度。

压气机翼型(也就是说，压气机转子动叶和压气机定子静叶)具有比涡轮翼型(也就是说，涡轮转子动叶和涡轮定子静叶)更小的纵横比，其中纵横比被定义为翼型的跨度(即宽度)与翼型的平均翼弦(即，从前缘到后缘的直线距离)的比率。涡轮翼型具有相对较大的纵横比，因为它们需要更阔(即，更宽)以容纳冷却通路和腔，而不需要冷却的压气机翼型则相对较窄。

压气机翼型在功能上也不同于涡轮翼型。例如，压气机转子动叶被构造为对越过压气机转子动叶的空气做功，而涡轮转子动叶通过越过涡轮转子动叶的废气对这些空气做功。因此，压气机翼型与涡轮翼型的不同之处在于其几何形状、功能和所暴露的工作流体。因此，压气机翼型和涡轮机翼型的空气动力学和/或流体动力学特征和考虑往往是不同的，因为压气机翼型和涡轮机翼型被必须构造为用于它们所设置的设备中的不同应用和位置。

涡轮部18驱动压气机部14。压气机部14包括轴向串联的静叶级46和转子动叶级48。转子动叶级48包括转子盘，用于支撑动叶的环形阵列。压气机部14还包括壳体50，壳体50包围转子级并支撑静叶级48。导流静叶级包括径向延伸静叶的环形阵列，径向延伸静叶被安装至壳体50。这些静叶被设置为在给定发动机运行点以最优角度向动叶提供气流。一些导流静叶级具有可变静叶，其中这些静叶围绕其自身纵向轴线的角度可以根据在不同发动机运行条件下可能发生的气流特征来调整。

壳体50限定压气机14的通路56的径向外表面52。通路56的径向内表面54至少部分由转子的转子鼓53限定，转子鼓53部分地由动叶48的环形阵列限定，并且这将在下文中更详细地描述。

本公开的翼型结合上述具有单个轴或线轴的示例性涡轮发动机进行描述，该轴或线轴连接单个多级压气机以及单个一级或多级涡轮。然而，应当理解的是，本公开的翼型同样适用于两轴发动机或三轴发动机，并且可以被用于工业、航空或海洋应用。术语转子或转子组件旨在包括旋转(即可旋转的)部件，包括转子动叶和转子鼓。术语定子或定子组件旨在包括固定部件或非旋转部件，包括定子静叶和定子壳体。相反地，术语转子旨在将旋转部件与固定部件(例如旋转动叶与固定壳体、或旋转壳体与固定动叶或静叶)相关联。旋转部件可以相对于固定部件径向向内或径向向外。术语“翼型”旨在表示旋转动叶或固定静叶的翼型部分。

术语“轴向”、“径向”和“周向”是相对于发动机的旋转轴线20而言。

参见图3，涡轮发动机10的压气机14包括交替的定子导流静叶46的排和可旋转的转子动叶48的排，这些排各自沿总体上径向方向延伸到通路56中或横跨通路56延伸。

转子动叶级49包括转子盘68，用于支撑动叶的环形阵列。转子动叶48被安装在相邻的盘68之间，但转子动叶48的每个环形阵列可以以其它方式被安装在单个盘68上。在不同的情况下，动叶48包括安装脚或根部72、被安装在脚部72上的平台74以及具有前缘76、后缘78和动叶顶端80的翼型70。翼型70被安装在平台74上，并且从该平台朝向壳体50的表面52径向向外延伸，以限定动叶顶端间隙hg(其也可以称为动叶间隔82)。

通路56的径向内表面54被至少部分地由动叶48的平台74和压气机盘68限定。在上述替代布置中，压气机动叶48被安装到单个盘中，相邻盘之间的轴向空间可以通过环84桥接，该环84可以是环形的或周向分段的。环84被夹持在轴向相邻的动叶排48之间，并且面向导流静叶46的顶端80。此外，作为另一替代布置，单独的段或环可以被附接在压气机盘的外侧，在此示出为接合平台的径向向内表面。

图3示出两种不同类型的导流静叶、可变几何形状导流静叶46V和固定几何形状导流静叶46F。可变几何形状导流静叶46V经由传统的可旋转安装件60而被安装到壳体50或定子。导流静叶包括翼型62、前缘64、后缘66和顶端80。可旋转安装件60以及可变定子静叶的操作在本领域中是公知的，因此不需要进一步描述。导流静叶46从壳体50朝向通路56的径向内表面54而径向向内延伸，以在导流静叶46和径向内表面54之间限定静叶顶端间隙或静叶间隔83。

动叶顶端间隙或动叶间隔82和静叶顶端间隙或静叶间隔83在此被共同称为“顶端间隙hg”。术语“顶端间隙”在本文中是指翼型部分的顶端的表面与转子鼓表面或定子壳体表面之间的距离(通常是径向距离)。

虽然本公开的翼型参照压气机动叶及其顶端而被描述，但该翼型也可以背设置为压气机定子静叶，例如类似于静叶46V和46F。

本公开可以涉及无护罩压气机翼型，并且尤其可以涉及压气机翼型的顶端的配置，以最小化空气动力学损失。

压气机翼型70包括吸入面壁88和压力面壁90，吸入面壁88和压力面壁90在前缘76和后缘78处相接。吸入面壁88具有吸入面89，并且压力面壁90具有压力面91。

如图3所示，压气机翼型70包括根部72，根部72通过主体部102而与顶端部100间隔开。

图4示出根据本公开的压气机翼型70的一部分的放大图。图5a、图5b、图5c分别示出图4所示的翼型在点A-A、B-B和C-C处的截面图。图6示出翼型70的部分顶端区的视图上的端部，并且图7总结了图5a、图5b、图5c、图6所示的各种尺寸之间的关系。

主体部102由具有吸入面89的凸吸入面壁88和具有压力面91的凹压力面壁90限定。吸入面壁88和压力面壁90在前缘76和后缘78处相接。

顶端部100包括顶端壁106，顶端壁106从翼型前缘76延伸至翼型后缘78。顶端壁106限定凹入段110，凹入段110包括从前缘76朝向后缘78延伸的第一顶端壁区112，从后缘78朝向前缘76延伸的第二顶端壁区114，以及在第一顶端壁区112和第二顶端壁区114之间延伸的第三顶端壁区116。

第一顶端壁区112、第三顶端壁区116和第二顶端壁区114被串联布置，从前缘76延伸至后缘78。也就是说，第一顶端壁区112、第三顶端壁区116和第二顶端壁区114结合以形成提供凹入段110的连续顶端壁106。因此，顶端壁106限定从翼型前缘76延伸至翼型后缘78的顶端面118。

三个顶端壁区112、114、116可以被视为单独的区，这些区具有其各自的物理属性并且因此具有其各自的操作行为。

在第一顶端壁区112中，压力侧肩部104被设置在压力面壁90上，压力侧肩部104从前缘76部分地但不是全部地朝向后缘78延伸。压力面壁90的过渡区108从压力侧肩部104沿朝向顶端壁106和顶端面118的方向减缩。吸入面89朝向第一顶端壁区112延伸。也就是说，在顶端部100中，吸入面89朝向顶端壁106的延伸方向与吸入面89在主体部102中的延伸方向相同(即，具有相同曲率)。也就是说，在第一顶端壁区112中，吸入面89从主体部102延伸，而没有朝向顶端壁106和顶端面118的方向上的过渡和/或变化。换句话说，在第一顶端壁区112中，存在压力侧肩部104，但是这种肩部并未被设置为吸入面89的一部分。

在第二顶端壁区114中，吸入侧肩部105被设置在吸入面壁88上，吸入侧肩部105从后缘78部分地但不是全部地朝向前缘76延伸。吸入面壁88的过渡区109从吸入侧肩部105沿朝向第二顶端壁区114和顶端面118的方向减缩。压力面91朝向第二顶端壁区114延伸。也就是说，在顶端部100中，压力面91朝向顶端壁106的延伸方向与压力面91在主体部102中的延伸方向相同(即，具有相同曲率)。也就是说，在第二顶端壁区114中，压力面91从主体部102延伸，而没有朝向顶端壁106和顶端面118的方向上的过渡和/或变化。换句话说，在第二顶端壁区114中，存在吸入侧肩部105，但是这种肩部并未被设置在压力面91中。

在第三顶端壁区116中，压力面壁90过渡区108从压力侧肩部104沿朝向顶端壁106的方向减缩，并且吸入面壁88过渡区109从吸入侧肩部105沿朝向顶端壁106的方向减缩。

因此，在第三顶端壁区116中，提供了压力侧肩部104和吸入侧肩部105两者，压力侧过渡区108和吸入侧过渡区109朝向顶端壁106和顶端面118会聚以形成凹入段部，凹入段部结合前缘凹入段部和后缘凹入段部。

如图5a、图5b所示，压力面壁90的过渡区108从肩部104沿朝向吸入面89的方向延伸，并且在压力侧拐点120处，过渡区108弯曲为沿远离吸入面89的方向朝向顶端面118延伸。

如图5b、图5c所示，吸入面壁88的过渡区109在从肩部105沿朝向压力面91的方向延伸，并且在吸入侧拐点121处，过渡区109弯曲为沿远离压力面91的方向朝向顶端面118延伸。

如图4至图6所示，压力侧肩部104基本上仅在第三顶端壁部116中与吸入侧肩部105重叠。

如图6中最佳示出的，顶端部100还包括压力面拐点线122，压力面拐点线122由压力面91上的曲率变化限定，压力侧拐点120被设置在压力侧拐点线122上，压力侧拐点线122部分地从前缘76延伸至后缘78。

顶端部100还包括吸入面拐点线123，吸入面拐点线123由吸入面89上的曲率变化限定，吸入侧拐点121被设置在压力侧拐点线123上，吸入侧拐点线123部分地从后缘78延伸至前缘76。

如图5a、图5b、图5c所示，在第一顶端壁区112中，压力侧拐点线122被设置为与顶端面118相距距离h2A。在第三顶端壁区116中，压力侧拐点线122和吸入侧拐点线123被设置为与顶端面118相距距离h2B。在第二顶端壁区114中，吸入侧拐点线123被设置为与顶端面118相距距离h2C。肩部104、105被设置为与顶端面118相距距离h1A、h1B、h1C。h1A、h1B、h1C的值可以彼此相等。h2A、h2B、h2C的值可以彼此相等。h1A、h1B、h1C的值可以分别为距离h2A、h2B、h2C的至少1.5倍，但不超过2.7倍。

如图5a、图5b、图5c所示，压力面91和吸入面89以距离w(即，wA、wB、wC分别为截面A-A、B-B、C-C处的距离)间隔开。距离w的值在主体最宽点与前缘76之间减小。值w在主体最宽点与后缘78之间也减小。

也就是说，压力面91和吸入面89在对应于第三顶端壁区116的区域中以距离wB间隔开，在第一顶端壁区112中，压力面91和吸入面89之间的距离wA的值从距离wB朝向前缘76减小，并且在第二顶端壁区114中，压力面91和吸入面89之间的距离wC的值从距离wB朝向后缘78减小。

顶端面118对应于第一顶端壁区112的部分(即，凹入段110)的宽度wsA可以从第三顶端壁区116向前缘76减缩。

顶端面118对应于第二顶端壁区114的部分(即，凹入段110)的宽度wsC可以从第三顶端壁区116向后缘78减缩。

第一顶端壁区112中的凹入段宽度wsA的值可以是距离wA的至少0.3倍但不大于0.6倍，距离wA为在与第一顶端壁区112对应的主体部102的区域中，压力面91和吸入面89之间的距离。

第二第一顶端壁区114中的凹入段宽度wsC的值可以是距离wC的至少0.3倍但不大于0.6倍，距离wC为与在第二顶端壁区114对应的主体部102的区域中，压力面91和吸入面89之间的距离。

第三顶端壁区116中的凹入段宽度wsB的值可以是距离wB的至少0.3倍但不大于0.6倍，距离wB为与在第三顶端壁区116对应的主体部102的区域中，压力面91和吸入面89之间的距离。

距离wA、wB和wC的值可沿着顶端部100的长度变化，因此距离wsA、wsB和wsC可以相应地变化。

如图6所示，从前缘76到后缘78的弦线具有长度L。

为了避免疑问，术语“弦”指的是连接翼型70的前缘76和后缘78的假想直线。因此弦长L是后缘78和弦与前缘在前缘76上的交叉点之间的距离。

在图6中，不同的顶端壁部被示出为具有弦长L1、L2、L3，弦长L1、L2、L3表示弦线L的子部分。

第一顶端壁区112具有弦长L1，第二顶端壁区114具有弦长L3，并且第三顶端壁区116具有弦长L2，其中，L1、L2、L3之和等于L。

第一顶端壁区112的弦长L1为至少0.2L，但不超过0.6L。第二顶端壁区114的弦长L3为至少0.2L，但不超过0.6L。第三顶端壁区116的弦长L2为至少0.2L，但不超过0.6L。

换句话说，在从前缘76到后缘78的弦线具有长度L的情况下，第一顶端壁区112的弦长L1为至少0.2L，但不超过0.6L，第二顶端壁区114的弦长L3为至少0.2L，但不超过0.6L，并且第三顶端壁区116的弦长L2为至少0.2L，但不超过0.6L，其中，L1、L2、L3之和等于L。

参考用于包括根据本公开的压气机翼型的涡轮发动机的压气机转子组件，并且如上文所述且如图5a、图5b、图5c所示，压气机转子组件包括壳体50和压气机翼型70，其中壳体50和压气机翼型70限定顶端面和壳体之间的顶端间隙hg。

在此类示例中，从拐点线到顶端面118的距离h2A、h2B、h2C的值为顶端间隙hg的至少约1.5倍，但不超过约3.5倍。换句话说，从拐点线到顶端面118的距离h2A、h2B、h2C的值可以是至少约1.5hg但不大于约3.5hg。

在压气机中的操作中，本公开的压气机翼型的几何形状在两个方面不同于相关技术的布置，例如如图1中所示。

压力侧90的过渡区108中的拐点120(即，拐点线122)形成凹入段110的第一顶端壁区，拐点120(即，拐点线122)抑制了主流泄漏，从而减小了整个前缘76上的压降。这抑制了沿压力面91朝向顶端区100被径向地(或以径向分量)引导的空气流，并且因此使形成的顶端流涡流的强度比相关技术中的顶端流涡流更低。

凹入段110比主体102的总宽度窄，使得跨顶端面118的压力差整体低于顶端面118与主体102具有相同横截面的情况。因此，跨顶端面118的二次流将少于相关技术示例中的二次流，并且形成的主流涡流因此具有较小强度，这是因为与相关技术的示例相比，向主流涡流馈送的二次流较少。

另外，由于翼型70的凹入段110比主体102的壁更窄，该构造与翼型顶端与主体具有相同横截面的相关技术的示例(例如如图1所示)相比移动摩擦阻力更小。也就是说，由于本公开的凹入段110具有相对小的表面积，由凹入段产生的相对于壳体50的摩擦力和空气动力将小于相关技术的示例中的摩擦力和空气动力。

因此，与潜在的摩擦阻力一样，流过顶端面118的跨顶端泄漏流的量减少。跨顶端泄漏流的量的减少是有益的，因为此时与跨顶端泄漏涡流的相互作用(例如馈送)更少。

因此，提供了一种用于涡轮发动机的压气机的翼型转子动叶和/或定子静叶，翼型转子动叶和/或定子静叶被构造为减少顶端泄漏流，并且因此降低泄漏流与主流流之间的相互作用的强度，继而减少效率的总体损耗。

如上所述，翼型的厚度朝向翼型的顶端逐渐减小，以在翼型的吸入(凸)侧形成从翼型的前缘朝向后缘延伸的凹入段部分，在翼型的压力(凹)侧形成从后缘朝向前缘延伸的另一凹入段部分，以及在其它凹入段部分之间延伸并联接其它凹入段部分的另一凹入段桥接部分。这种布置降低了跨顶端的压力差，并因此减小了二次泄漏流。被设置在前缘附近的凹入段用于减少主泄漏流。这些特征共同减少了顶端泄漏质量流，从而降低了泄漏流与主流流之间的相互作用的强度，这转而又降低了效率损耗。

因此，与已知布置相比，本公开的压气机翼型产生了具有更高效率的压气机。

注意与本说明书同时或在本说明书之前提交的与本申请相关的、以及与本说明书一起向公众公开所有论文和文献，所有这些论文和文献的内容通过引用方式并入本文。

本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合方式组合，其中至少一些此类特征和/或步骤相互排斥的组合除外。

除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由具有相同、等同或类似目的的替代特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一系列等同或相似特征的示例。

本发明不局限于前述实施例的细节。本发明延及本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合，或者延及如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。

Claims (14)

1.一种用于涡轮发动机的压气机翼型（70），所述压气机翼型（70）包括：

一个根部（72），通过一个主体部（102）与一个顶端部（100）间隔开；

所述主体部（102）由以下项限定：

具有一个吸入面（89）的一个吸入面壁（88），

具有一个压力面（91）的一个压力面壁（90），其中，

所述吸入面壁（88）和所述压力面壁（90）在一个前缘（76）和一个后缘（78）处相接，

所述顶端部（100）包括：

一个顶端壁（106），从翼型的所述前缘（76）延伸至翼型的所述后缘（78）；所述顶端壁（106）限定：

一个凹入段（110），包括：

一个第一顶端壁区（112），从所述前缘（76）延伸；

一个第二顶端壁区（114），从所述后缘（78）延伸；

一个第三顶端壁区（116），在所述第一顶端壁区（112）和所述第二顶端壁区（114）之间延伸；

其中所述第一顶端壁区（112）、所述第三顶端壁区（116）和所述第二顶端壁区（114）结合以形成连续的顶端壁（106），所述顶端壁提供所述凹入段（110），

在所述第一顶端壁区（112）中：

被设置于所述压力面壁（90）上的一个压力侧肩部（104）从所述前缘（76）部分地朝向所述后缘（78）延伸；

所述压力面壁（90）的一个过渡区（108）从所述压力侧肩部（104）沿朝向所述顶端壁（106）的方向减缩；并且

所述吸入面（89）朝向所述第一顶端壁区（112）延伸；

在所述第二顶端壁区（114）中：

被设置于所述吸入面壁（88）上的一个吸入侧肩部（105）从所述后缘（78）部分地朝向所述前缘（76）延伸；

所述吸入面壁（88）的一个过渡区（109）从所述吸入侧肩部（105）沿朝向所述顶端壁（106）的方向减缩；并且

所述压力面（91）朝向所述第二顶端壁区（114）延伸；

在所述第三顶端壁区（116）中：

所述压力面壁（90）的所述过渡区（108）从所述压力侧肩部（104）沿朝向所述顶端壁（106）的方向减缩；并且

所述吸入面壁（88）的所述过渡区（109）从所述吸入侧肩部（105）沿朝向所述顶端壁（106）的方向减缩。

2.根据权利要求1所述的压气机翼型（70），其中，

所述压力侧肩部（104）基本上仅在所述第三顶端壁区（116）中与所述吸入侧肩部（105）重叠。

3.根据权利要求1或2所述的压气机翼型（70），其中，

所述第一顶端壁区（112）的凹入段宽度wsA从所述第三顶端壁区（116）到所述前缘（76）减缩；并且

所述第二顶端壁区（114）的凹入段宽度wsC从所述第三顶端壁区（116）到所述后缘（78）减缩。

4.根据权利要求3所述的压气机翼型（70），其中，

所述第一顶端壁区（112）中的所述凹入段宽度wsA的值是距离wA的至少0.3倍、但不超过0.6倍，所述距离wA是在与所述第一顶端壁区（112）对应的所述主体部（102）的区域中，所述压力面（91）与所述吸入面（89）之间的距离；

所述第二顶端壁区（114）中的所述凹入段宽度wsC的值是距离wC的至少0.3倍、但不超过0.6倍，所述距离wC是在与所述第二顶端壁区（114）对应的所述主体部（102）的区域中，所述压力面（91）与所述吸入面（89）之间的距离；并且

所述第三顶端壁区（116）中的凹入段宽度wsB的值是距离wB的至少0.3倍、但不超过0.6倍，所述距离wB是在与所述第三顶端壁区（116）对应的所述主体部（102）的区域中，所述压力面（91）与所述吸入面（89）之间的距离。

5.根据权利要求1、2和4中的任一项所述的压气机翼型（70），其中，

从所述前缘（76）到所述后缘（78）的一个弦线具有长度L；并且

所述第一顶端壁区（112）具有弦长L1，

所述第二顶端壁区（114）具有弦长L3，并且

所述第三顶端壁区（116）具有弦长L2，

其中，L1、L2、L3之和等于L。

6.根据权利要求5所述的压气机翼型（70），其中，

所述第一顶端壁区（112）的弦长L1为至少0.2L，但不超过0.6L。

7.根据权利要求5所述的压气机翼型（70），其中，

所述第二顶端壁区（114）的弦长L3为至少0.2L，但不超过0.6L。

8.根据权利要求5所述的压气机翼型（70），其中，

所述第三顶端壁区（116）的弦长L2为至少0.2L，但不超过0.6L。

9.根据权利要求1、2、4和6-8中的任一项所述的压气机翼型（70），其中：

所述顶端壁（106）限定一个顶端面（118），所述顶端面（118）从翼型的所述前缘（76）延伸至翼型的所述后缘（78）；

所述压力面壁（90）的所述过渡区（108）从所述压力侧肩部（104）沿朝向所述吸入面（89）的方向延伸，并且

在一个压力侧拐点（120）处，

所述压力面壁（90）的所述过渡区（108）弯曲为沿远离所述吸入面（89）的方向朝向所述顶端面（118）延伸；

所述吸入面壁（88）的所述过渡区（109）从所述吸入侧肩部（105）沿朝向所述压力面（91）的方向延伸，并且

在一个吸入侧拐点（121）处，

所述吸入面壁（88）的所述过渡区（109）弯曲为沿远离所述压力面（91）的方向朝向所述顶端面（118）延伸。

10.根据权利要求9所述的压气机翼型（70），其中所述顶端部（100）还包括：

一条压力侧拐点线（122），由所述压力面（91）上的曲率变化限定；

所述压力侧拐点（120）被设置在所述压力侧拐点线（122）上；

所述压力侧拐点线（122）从所述前缘（76）部分地延伸至所述后缘（78）；

一条吸入侧拐点线（123），由所述吸入面（89）上的曲率变化限定；并且

所述吸入侧拐点（121）被设置在所述吸入侧拐点线（123）上；

所述吸入侧拐点线（123）从所述后缘（78）部分地延伸至所述前缘（76）。

11.根据权利要求10所述的压气机翼型（70），其中：

在所述第一顶端壁区（112）中，所述压力侧拐点线（122）被设置为与所述顶端面（118）相距距离h2A；

在所述第三顶端壁区（116）中，所述压力侧拐点线（122）和所述吸入侧拐点线（123）被设置为与所述顶端面（118）相距距离h2B；并且

在所述第二顶端壁区（114）中，所述吸入侧拐点线（123）被设置为与所述顶端面（118）相距距离h2C；并且

所述肩部被设置为与在所述第一顶端壁区（112）中的所述顶端面（118）相距距离h1A，与在所述第三顶端壁区（116）中的所述顶端面（118）相距距离h1B并且与在所述第二顶端壁区（114）中的所述顶端面（118）相距距离h1C；

其中：

h1A、h1B、h1C的值彼此相等；

h2A、h2B、h2C的值彼此相等；并且

h1A、h1B、h1C的值分别为距离h2A、h2B、h2C的至少1.5倍，但不超过2.7倍。

12.根据权利要求1、2、4、6-8、10和11中的任一项所述的压气机翼型（70），其中：

所述压力面（91）和所述吸入面（89）在对应于所述第三顶端壁区（116）的区域中以距离wB间隔开；并且

在所述第一顶端壁区（112）中，所述压力面（91）和所述吸入面（89）之间的距离wA的值从所述距离wB朝向所述前缘（76）减小；并且

在所述第二顶端壁区（114）中，所述压力面（91）和所述吸入面（89）之间的距离wC的值从所述距离wB朝向所述后缘（78）减小。

13.一种用于涡轮发动机的压气机转子组件，所述压气机转子组件包括一个壳体、以及一个根据权利要求1-12中的任一项所述的压气机翼型，

其中所述壳体和所述压气机翼型（70）限定顶端间隙hg，所述顶端间隙hg被限定在由所述顶端壁（106）限定的顶端面（118）和所述壳体（50）之间。

14.一种用于涡轮发动机的压气机转子组件，所述压气机转子组件包括一个壳体、以及一个根据权利要求11所述的压气机翼型，

其中所述壳体和所述压气机翼型（70）限定顶端间隙hg，所述顶端间隙hg被限定在由所述顶端壁（106）限定的顶端面（118）和所述壳体（50）之间并且

其中，从所述拐点线到所述顶端面（118）的所述距离h2A、h2B、h2C的值为至少1.5 hg，但不大于3.5 hg。

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