CN114423926A - 用于桨距可变的叶片的涡轮机多球形毂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮机毂，该涡轮机毂旨在被安装成能够围绕涡轮机的纵向轴线(X)旋转，该毂包括主体(1)以及多个平台(3)，主体围绕纵向轴线(X)布置，主体的外表面具有多个凹槽，多个平台包括由具有半径r的圆形外边缘界定的外表面，每个平台(3)被布置在主体(1)的多个凹槽中的对应的凹槽中，并且旨在接纳桨距可变的叶片(2)，桨距可变的叶片的桨距能根据桨距改变轴线(Z)变化，平台(3)以桨距改变轴线(Z)为中心并且能围绕桨距改变轴线旋转；其特征在于，对于每个平台，毂的主体(1)和平台(3)的外表面的至少一部分包括由具有半径R和中心C的相同的球形部分限定的曲率，至少一部分在毂的主体(1)和平台(3)之间的联接区域中位于平台(3)的外边缘处，球形部的中心C位于桨距改变轴线(Z)上、在平台(3)的外表面和纵向轴线(X)之间界定的半球形区域的外侧。

Description

用于桨距可变的叶片的涡轮机多球形毂

技术领域

本发明涉及用于飞行器，特别是用于涡轮机的推进系统的领域，更特别地涉及这种推进系统的推进效率的提高。

背景技术

为了减少与航空运输有关的污染排放，必须设法提高飞行器的所有推进系统的所有效率，更特别地提高推进系统的推进效率，即提高将传递给穿过发动机的空气的能量转化为可用于推进飞行器的推力的效率。

推进系统的推进效率首先取决于连接到推进系统的低压部分的机械元件，这些元件以直接的方式促进推力的产生。例如在双流涡轮机的领域内，推进效率特别取决于低压涡轮(也被称为LP涡轮)、低压传动系统、风扇以及引导穿过风扇的空气流的次级流。

为了提高推进效率，已知的解决方案包括设法降低风扇的压缩比，从而降低发动机的出口流动速度以及与该出口流动速度相关的动能损失。然而，这导致涡轮机的热力学循环参数在地面条件和飞行条件之间发生大幅变化，特别是关于高压涡轮(也被称为HP涡轮)的运行温度以及主喷管和次级喷管的膨胀比发生大幅变化。

为了补偿这些变化，并保证在飞行中较高的推进效率以及在地面上足够的推进效率，需要使用用于风扇叶片的桨距改变系统。

此外，涡轮机的出口速度的降低导致低压部分必须处理更大质量流量的次级空气，以确保相同水平的推力，这由飞行器的特性决定。

因此，这导致了涡轮机的涵道比的增大，并导致次级流量的增大，其结果是必须增大风扇的直径。因此，该解决方案需要增大围绕风扇的保持壳体的外部尺寸并且增大构成所讨论的壳体的空气动力学外壳的机舱的尺寸。

除了尺寸方面，特别地通过非常显著地增大风扇壳体(该风扇壳体的尺寸用于在叶片射出的情况下进行离心保持)的质量，涵道比的增大强烈地损害了推进系统的质量。

因此注意到，最高的涵道比虽然导致更好的推进效率，但是伴随着极大的质量损害、阻力以及在机翼下方安装的困难，因此预期增益的主要部分被这些严重的损害因素所抵消。

为了尝试使负面影响最小化，第一解决方案包括使护罩和机舱的结构简化并减轻。该第一解决方案包括例如通过推力反向门或围绕风扇的护罩上的栅格来实现消除产生反推力的功能，以及通过极大地缩短空气入口(即实现引导风扇上游的流的功能的部件)和次级喷管(该次级喷管实现控制风扇下游(次级喷管)的压力场的功能)，从而仅赋予该第一解决方案在风扇周围的空气动力学屏障的功能。

第一解决方案提出了一种涡轮机架构，该涡轮机架构包括压力比非常低的风扇、用于叶片的桨距改变系统以及长度显著减小的机舱，该机舱具有空气入口和长度减小的次级喷管并且没有集成推力反向栅格。

用于叶片的桨距改变机构的引入使得能够根据飞行条件对风扇的运行点进行控制。

然而，当为风扇叶片提供可变桨距时，可能会出现多个问题。

与圆柱形的或截头圆锥形的流互补的传统的叶片尖端切口导致叶片尖端和护罩之间的大的间隙，这是在没有接触的情况下使得桨距能够变化所必需的，但是这通过特别地降低了在叶片上的空气动力学流的量而导致不可忽视的效率损失。同样，在叶片根部处可能需要间隙，以使得叶片能够旋转。

特别是在具有慢的风扇转子和非常低的压力比的涡轮机的情况下，这些效率损失是不可接受的。

此外，通常在涡轮机中，叶片固定在其上的旋转的毂表面形成了圆形的弧的形状，使得当桨距改变时，重要的间断可能以台阶的形式形成。

该台阶也是效率损失的来源。

使得能够实现更大的涵道比的第二解决方案是完全取消壳体，并使用带有螺旋桨的构型。这样构成的推进架构的名称为涡轮螺旋桨(单个无护罩的低压转子的情况被称为螺旋桨)或根据现在使用的术语“开式转子”(两个反向旋转的低压转子的情况被称为反向旋转螺旋桨)。

这种替代的架构虽然使得能够免除现在不存在的次级部分的护罩的摩擦阻力和质量的限制，然而也带来了其他问题。低压部分周围没有护罩造成转子的空气动力学运行对飞行条件(特别是速度)的变化非常敏感，并且限制了飞行器允许的最大飞行速度极限。

为了使螺旋桨无论在任何条件下都以该螺旋桨的最大效率运行，第二解决方案提出了一种包括可变桨距、低速螺旋桨并且没有壳体的架构。

桨距可变的叶片的使用虽然是必要的，但给提出的第二架构增加了技术困难，因为如前所述的，当叶片的桨距变化时，使用可变的桨距使得在旋转期间对在每个叶片和毂之间的间隙和台阶进行控制变得困难。特别是在后方有空气入口(空气入口的流必须尽可能少地扰动)的上游螺旋桨架构(或桨距可变的风扇架构)的情况下就是这样。这种扰动问题也必须在双流发动机中的桨距可变的风扇的范围内考虑，在双流发动机中，次级流在壳体内被引导。

发明内容

本发明的一个目的是通过提出一种涡轮机毂来至少部分地弥补前面提到的缺点，该涡轮机毂包括旨在接纳桨距可变的叶片的多个平台，消除了在桨距旋转期间，在叶片根部和固定有叶片的毂之间的台阶和间隙，同时保证了在毂处的空气动力学流动性能。平台旨在通过使所述叶片例如通过中心孔穿过平台来接纳桨距可变的叶片，叶片根部穿过中心孔。在这种情况下，每个平台可以包括至少一个部分，至少一个部分与其对应的叶片不同，并且围绕所述叶片安装。这被称为“施加”平台。作为替代方案，每个平台可以是对应的叶片的根部的延伸部，即平台和相关联的叶片一体地制成。因此，这被称为“集成”平台。

因此，根据第一方面，本发明涉及一种涡轮机毂，所述涡轮机毂旨在被安装成沿着所述涡轮机的纵向轴线旋转，所述毂包括

主体，该主体围绕纵向轴线布置，主体的外表面具有多个凹槽；

多个平台，多个平台包括由具有半径r的圆形外边缘界定的外表面，每个平台被布置在主体的多个凹槽中的对应的凹槽中，并且旨在根据桨距改变轴线来接纳桨距可变的叶片，所述平台以所述桨距改变轴线为中心并且能沿着所述桨距改变轴线旋转移动；

其特征在于，对于每个平台，

毂的主体的外表面和平台的外表面的至少一部分包括由具有半径R和中心C的相同的球形部分限定的曲率，至少一部分在毂的主体和平台之间的联接区域中位于平台的外边缘处，

球形部的中心C位于桨距改变轴线上、在平台的外表面和纵向轴线之间界定的半球形区域的外侧。

毂的主体与平台之间的联接区域被理解为毂的主体与平台的连接部。因此，在毂的主体的表面与平台的表面是连续的情况下，该区域包括毂的主体与平台的联接部。

根据第一方面的发明通过单独采用的或者以其任一种技术上可能的组合来采用的以下特征被有利地完成：

-平台的外表面完全由具有半径R和中心C的球形部分限定；

-联接区域由联接区域到与桨距改变轴线正交的平面中的投影限定，投影是如下的环：该环以桨距改变轴线为中心，并且被界定在具有内部半径ri的圆和具有外部半径re的圆之间，该内部半径小于平台的外边缘的半径r，该外部半径大于平台的外边缘的半径r；

-每个平台的外表面包括中心部分，该中心部分的曲率与联接区域中的外表面的曲率相反，中心部分在与桨距改变轴线正交的平面中的投影由具有内部半径ri的圆来界定；

-限定每个平台的外表面的球形部的中心C位于桨距改变轴线和纵向轴线的交点处；

-毂的主体包括位于具有相邻的平台的两个联接区域之间的多个中间区域，每个中间区域具有如下的外表面：在联接区域中，该外表面的曲率与主体的外表面的曲率相反；

根据第二方面，本发明涉及一种涡轮机组件，该涡轮机组件包括根据本发明的第一方面的毂以及多个桨距可变的叶片，多个桨距可变的叶片被构造成通过多个平台连接到毂的主体；

根据第二方面的发明通过单独采用的或者以其任一种技术上可能的组合来采用的以下特征被有利地完成：

-多个平台中的每一个平台与多个叶片中的对应的叶片一体地制成；

-每个平台包括至少两个不同的部分，至少两个不同的部分旨在围绕对应的叶片的根部部分；

-每个平台的外表面与对应的叶片的形状互补，使得平台从叶片的前缘到叶片的后缘与叶片接触，并且还与叶片的吸力侧和压力侧接触。

根据第三方面，本发明涉及一种带护罩的或无护罩的涡轮机，所述涡轮机包括根据本发明的第二方面的组件。

附图说明

通过以下完全说明性的且非限制性的、并且必须参照附图阅读的描述，本发明的其它特征、目的以及优点将显现，在附图中：

图1示意性地示出了具有带护罩的风扇的涡轮机的截面视图。

图2示意性地示出了包括根据一个示例性实施例的毂的涡轮机组件的主视图和旋转了90°的视图。

图3A示意性地示出了根据第一示例性实施例的通过平台连接到毂的桨距可变的叶片的侧视图。

图3B示意性地示出了根据第二示例性实施例的通过平台连接到毂的桨距可变的叶片的侧视图。

图3C示意性地示出了根据第三示例性实施例的通过平台连接到毂的桨距可变的叶片的侧视图。

图4示意性地示出了通过平台连接到毂的桨距可变的叶片的俯视图。

图5示意性地示出了通过平台连接到多球形的毂的桨距可变的叶片的侧视图。

图6A示意性地示出了根据第一示例性实施例的包括多个桨距可变的叶片和多球形的毂的涡轮机组件的主视图。

图6B示意性地示出了根据第二示例性实施例的包括多个桨距可变的叶片和多球形的毂的涡轮机组件的主视图。

图7示意性地示出了在两个不同的桨距位置的图4的桨距可变的叶片的俯视图。

图8示意性地示出了连接到图5的多球形的毂的桨距可变的叶片的侧视图和俯视图。

图9示意性地示出了在另一示例性实施例中连接到多球形的毂的桨距可变的叶片的侧视图。

在所有附图中，相似的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

考虑的是用于涡轮机类型的飞行器的推进系统，该推进系统包括被安装成沿着纵向旋转轴线X旋转的发动机轴，该纵向旋转轴线对应于涡轮机的对称轴线。

如前所述，根据第一示例性实施例，涡轮机可以具有带护罩的风扇架构，或者根据第二示例性实施例，涡轮机可以具有开式转子架构。

图1示出了涡轮机10架构的第一示例，在第一示例中，可以使用所提出的技术问题的解决方案。涡轮机10有具有超高涵道比或UHBR的风扇的架构。涡轮机包括特别地具有减小的长度的紧凑的机舱20。特别地，具有减小的长度的机舱20在具有减小的长度的风扇的下游集成了上游空气入口和次级喷管。该机舱没有集成推力反向器机构。机舱的主要功能是提供涡轮机10的空气动力学整流罩以及保持风扇叶片2，并且仅为此目的而进行尺寸设计。

结构30限定了主流的外侧，次级流被限定在机舱和该结构30的外侧之间。结构30包括布置在低压压缩机12和高压压缩机之间的压缩机间壳体31、布置在低压涡轮13和高压涡轮之间的涡轮间壳体32、以及排气壳体33。矫直器11被插入在机舱20和结构30之间并且使得能够保持所述机舱20。

在一个可能的示例性实施例中，机舱20的一部分可以与飞行器上已经存在的表面(例如机翼的压力侧)共用。

不管所考虑的架构如何，涡轮机10包括被安装成沿着旋转轴线X旋转的被称为转子的部件。转子包括毂，毂围绕轴线X旋转驱动多个几何桨距可变的叶片2。机构4使得叶片2中的每一个叶片能够围绕大致径向的轴线Z旋转，该轴线也被称为堆叠轴线Z或桨距改变轴线Z。规定每个叶片具有自己的桨距改变轴线。“大致径向”是指叶片2的旋转轴线Z与纵向旋转轴线X正交，或者可以和与纵向旋转轴线X正交的轴线有小于几度的角偏移。

根据以下术语的常规用法，每个叶片2具有面向穿过涡轮机10的空气流的前缘以及在纵向方向X上的相对的后缘，将后缘连接到前缘的直线部段被定义为弦，弦是在径向轴线Z上径向地选择的径向位置处考虑的。叶片2包括被称为吸力侧的径向延伸的面(在该面处发生压力减小)以及被称为压力侧的相对的面(在该相对的面处发生压力增大)。

几何桨距是指由叶片2的剖面的弦与转子的旋转平面形成的角度，转子的旋转平面被限定为与涡轮机10的旋转轴线X正交的平面。

在下文中，“外表面”是指相对于纵向旋转轴线X在外部的表面，特别地，空气流可以沿着该表面流通。

通常，桨距可变的叶片2被布置在具有围绕旋转轴线X的大致圆柱形形状的毂上方。叶片2通常可以沿着毂的圆周均匀地分布在毂1的外表面上。

图2在转子的旋转平面

中和在与旋转轴线X相切的平面

中示意性地示出了毂的示例性实施例。

毂包括围绕纵向轴线X布置的主体1。在发动机轴的旋转参考系中，毂1的主体被固定，即，毂的主体旨在被发动机轴围绕纵向旋转轴线X驱动旋转。

毂的主体1通常包括单个部件。毂的主体1包括多个凹槽。优选地，凹槽分布在毂1的与纵向旋转轴线X同心地外圆周上。每个凹槽可以具有大致圆形的形状，即具有由具有半径r的圆界定的内边缘。

毂包括多个平台(3)，每个平台被布置在主体1的多个凹槽中的对应的凹槽中。

根据图2的示例，可以理解，每个平台(3)旨在接纳对应的桨距可变的叶片(2)，并且能沿着特定的径向轴线(Z，Z’)旋转移动。因此，每个平台(3)旨在被固定到对应的桨距可变的叶片(2)的根部并且根据期望的桨距与叶片(2)一起转动。

在一个示例性实施例中，每个平台(3)可以固定地连接到用于对可变桨距进行致动的机构4(“桨距控制机构”或PCM)，该机构通过枢轴连接件连接到毂的主体1。

图4示意性地示出了在与桨距改变轴线Z正交的平面中，平台3的示例性实施例的俯视图。每个平台3包括由具有半径r的圆形外边缘3a界定的外表面。具有半径r的圆形外边缘在毂的主体1与平台3之间形成联接部。

平台3包括至少由平台的内边缘3b界定的穿孔，该穿孔旨在与叶片2的根部直接接触，或者可替代地通过垫圈与叶片2的根部接触。有利地，优选地由弹性材料制成的垫圈可以以粘合或装配到平台的线束的形式出现，垫圈的宽度等于叶片根部与平台之间存在的间隙。

在发动机轴的旋转参考系中，每个平台3不是旨在被固定，而是旨在被安装成相对于桨距改变轴线Z旋转。因此，每个平台3被安装成能相对于桨距改变轴线Z旋转移动，并且以桨距改变轴线Z为中心。

如在图4中示出，在与桨距改变轴线Z正交的平面中界定外边缘3a的具有半径r的圆的中心被布置在桨距改变轴线Z上。这有利地使得无论叶片2的桨距是多少都能够限制毂的主体1和平台3之间的间隙。

在下文将进行详述，每个平台3被设计成在叶片2的整个桨距范围内提供叶片2和毂的主体1之间的几何连续性，同时保证毂的空气动力学性能。优选地，毂的主体1的外表面和每个平台3的外表面的形状使得能够限制在平台3处的边界层的扰动，并且更通常地限制空气流的无用扰动。

为了保持毂在平台3与毂2的主体之间的相交部处(即沿着平台3的外边缘3a)的连续性，毂的主体1和平台3是多球形的。

如在图5中示意性地示出，“多球形”是指毂的主体1的外表面和平台3的外表面的至少一部分包括由具有中心C的和半径R的相同的球形部分限定的曲率，该球形部分与图5的平面的相交部以细点线示出。毂的外表面的部分在毂的主体1和平台3之间的联接区域中位于每个平台3的外边缘3a处。在此规定，曲率是半径的倒数，并且因此与半径成反比。小的半径意味着大的曲率。

对于每个平台3，球形部的中心C位于桨距改变轴线Z上、在平台3的外表面和纵向轴线(X)之间界定的半球形区域的外侧。

因此，圆形外边缘3a对应于具有中心C和半径R的球形部的表观轮廓，即与该球形部与和图4所示的桨距改变轴线Z正交的平面的相交部对应的圆。联接区域在该表观轮廓的两侧的球形部上延伸。无论平台2的桨距如何，在联接区域中，毂的主体1的外表面与平台2的外表面是连续的。

半径R可以通过平台3的最小轴向位置或最大轴向位置确定。特别地，如在图5中示出，在该轴向位置处，半径R可以不同于毂Rm的半径。

图6A示出了第一示例性实施例，在该示例性实施例中，限定了界定了联接区域的球形部的中心C可以位于在平台3的外表面和纵向轴线(X)之间界定的半球形区域的下方。在平面(O，Y，Z)中示出，中心C位于轴线Z上、在纵向旋转轴线X和桨距改变轴线Z之间的交点O的下方。以虚线表示的具有中心O的圆示出了毂的大致圆柱形的横截面。构造线和以细点线表示的具有中心C的圆示出了球形部的如下部分的横截面：该部分在联接区域中限定了毂的主体1的外表面和平台3的外表面的一部分。

在第一示例性实施例中，每个平台(3，3’)具有大致凸出的形状。在参考系

中，

然而，在所示的第一示例中，

中心C可以在具有中心O的圆的外侧，使得

在与第一示例性实施例的特定情况对应的第二示例性实施例(未示出)中，部分地限定平台3的外表面的球形部的中心C位于纵向旋转轴线X和桨距改变轴线X之间的交点O处。因此被称为球形的毂。

对于球形，应当认为，在联接区域中、在平台3a的外边缘处，毂的主体1的外表面和每个平台3的外表面的至少一部分由具有中心O的球形部分来限定。

在这种特殊的情况下，限定了平台(3，3’)的外表面的每个球形部的中心是重叠的。球形部的半径R是由毂的旋转轴线(纵向轴线X)与平台3的旋转轴线(桨距改变轴线Z)之间的交点的位置确定的。

优选地，毂的主体1和平台3的装配遵循在叶片2处的球形流的限定。因此可以通过围绕每个桨距改变轴线Z切割毂1来产生平台3。

第二示例性实施例具有在限制曲率的同时保持具有圆柱形的对称形的毂的优点。实际上，对于叶片区域的每个轴向位置，该解决方案都使得能够获得毂的圆形横截面，从而限制在方位角方向上的曲率。低的曲率使得能够减少在叶片2根部处的空气动力学扰动，特别是避免在这些联接区域中的空气流的加速。从而减少了推进效率的损失。

图6B示出了第三示例性实施例，在该示例性实施例中，限定了平台3的球形部的中心C可以位于在纵向轴线(X)和平台3的外表面之间界定的半球形区域的上方、在桨距改变轴线Z上。中心C位于具有半径Rm的圆的上方，该圆界定了毂的大致圆形形状，以虚线示出。构造线和以细点线表示的具有中心C的圆示出了球形部分的如下部分的横截面：该部分限定了毂1的外表面和平台3的外表面的一部分。

在第三示例性实施例中，每个平台3具有大致凹入的形状。在参考系

内，

并且

因此，在联接区域中、在外边缘3a处，毂的主体1和每个平台的至少一部分根据具有半径R和中心C的球形部来限定，中心C被布置在平台3的桨距改变轴线Z上、在空间{x²+y²+z²＝Rm²|z>0}中限定的具有中心O和半径Rm的半球的外侧。

这使得能够有利地限制毂的主体1的曲率和平台3的外表面的曲率。事实上，如果在参考系

中，

并且0<OC<Rm，平台3的外表面的凹入度和凸出度将很大，这会造成穿过涡轮机10m的空气流的空气动力学扰动，从而导致推进效率的损失。

该限定使得尽管相关联的叶片2围绕轴线Z进行桨距旋转，但位于每个平台3的外边缘3a上的点在球形部的这部分上总是处于相同的半径R处。

图7示意性地示出了在与图4的桨距改变轴线Z正交的平面中，与平台3相关联的叶片2相对于毂的主体1的两个角位置或不同的桨距。

在直接正交参考系

中，位于具有桨距改变轴线Z的平台的外边缘上的任一点P的笛卡尔坐标被表示为(Xi，Yi，Zi)。在桨距变化之前，点P的坐标被表示为(X₁，Y₁，Z₁)，在桨距变化之后，点P’的坐标被表示为(X₂，Y₂，Z₂)，对应于点P通过围绕桨距改变轴线Z旋转的转变。

在桨距变化期间，平台3围绕轴线Z进行旋转，使得在平台3的外边缘3a的形成以桨距改变轴线Z为中心的圆的任一点处，沿着桨距改变轴线Z的坐标不变。因此，Z₁＝Z₂。

在图7所示的平面

中，点P围绕桨距改变轴线Z旋转，使得X₁ ²+Y₁ ²＝X₂ ²+Y₂ ²。

因此，旋转之后的点P’相对于球形部的中心C的半径R’将等于半径R。实际上，

因此，半径R’不会改变，并且在该位置处将等于毂的主体1的半径，这使得能够保证毂的外表面的连续性，因此保证了流的连续性，并且不会形成台阶。

例如在图5和图6中示出，在平台3的示例性实施例中，外表面完全由具有半径R和中心C的球形部分限定。

然而，为了保证毂的外表面的连续性，每个平台3的整个外表面不一定由具有中心C和半径R的球形部来限定。

同样地，在平台(3，3’)之间的毂的主体1的整个外表面不一定由球形部来限定。

在一个示例性实施例中，毂的主体1可以包括位于具有相邻的平台3的两个联接区域之间的多个中间区域，每个中间区域具有如下的外表面：在联接区域中，该外表面的曲率与主体1的外表面的曲率相反。

优选地，仅每个平台3和毂1的一部分是球形的。

如在图8中示意性地示出，能够限定两个极限半径：第一内部半径ri和第二外部半径re。内部半径ri和外部半径re界定了联接区域，在联接区域中，主体1的外表面和平台3的外表面至少必须由具有中心C的球形部来限定。该联接区域使得能够保证在界定了毂的主体1和平台3之间的交界的外边缘3a处的流的连续性。

图8特别示出了在与图5的桨距改变轴线Z正交的平面中，平台3的俯视图。该视图示出了联接区域到与桨距改变轴线(Z)正交的该平面中的投影，并且使得能够简单地限定联接区域。平台在平面

中的半径用r表示，使得ri<r<re。在该示例中，到该平面中的投影是如下的环：该环以桨距改变轴线(Z)为中心，并且被界定在具有内部半径ri的圆和具有外部半径re的圆之间，该内部半径小于平台3的外边缘的半径r，该外部半径大于平台3的外边缘的半径r。

毂的主体1的球形部分和平台3的球形部分必须使得在介于半径ri和半径re之间的区域中毂具有连续性，至少在曲率上具有连续性。

在优选的示例性实施例中，每个平台3的外表面包括中心部分，该中心部分的曲率与联接区域中的外表面的曲率相反。

为了保证连续性，中心部分到与桨距改变轴线(Z)正交的平面中的投影可以由具有内部半径ri的圆来界定。

图9示出了这种类型的示例性实施例，在该示例性实施例中，平台3的在由ri限定的圆的内侧的外表面具有大致凹入的形状，而ri和re之间的联接区域是凸出的。

有利地，调整该内部区域的几何形状，以控制叶片2根部的空气流的流动速度。这对毂的主体1-平台3之间的交界的曲率的连续性没有影响。

优选地，可以调整毂的主体1的在由re界定的并且以桨距改变轴线Z为中心的圆的外侧的外表面的几何形状，以控制叶片2根部的空气流的流动速度。

例如，能够通过在两个连续的平台3之间挖空毂的主体1来增大在叶片2根部处的通道横截面。这有利地使得能够减小轮廓上的相对马赫数，这有利于涡轮机的性能。

优选地，通过增大靠近桨距改变轴线Z的半径Rm，可以调整毂的在由re界定的并且以桨距改变轴线Z为中心的圆的外侧的主体1的几何形状。这使得能够有利于桨距改变机构4(PCM)的集成。

在图9中所示的示例中，毂的主体1包括在联接区域的外侧的具有凹入形状的区域，同时联接区域是凸出的。

因此，所提出的技术解决方案使得能够消除现有技术中的在毂的主体1和平台3之间存在的台阶，同时，因此无论叶片2的桨距是多少，都保证了在桨距旋转期间流的曲率的连续性。因此，能够保证良好的空气动力学性能并且提高涡轮机10的推进效率。

根据一个方面，涡轮机组件被考虑包括如前所述的多球形的或球形的毂以及多个桨距可变的叶片2，多个桨距可变的叶片被构造成通过多个平台3连接到毂的主体1。

图3A、图3B以及图3C示意性地示出了具有平台3的叶片2的不同示例性实施例。

在图3A中所示的一个示例性实施例中，平台3可以是叶片2的根部的延伸部，即平台3和相关联的叶片2一体地制成。因此被称为“集成”平台。

在替代的示例性实施例中，平台3可以包括至少一个部分，至少一个部分与叶片2不同，并且围绕叶片2安装。因此被称为“施加”平台。

优选地，施加的平台3可以由至少两个不同的部分形成，至少两个不同的部分旨在围绕对应的叶片2的根部部分。

例如，平台3可以包括第一部分和第二部分，第一部分旨在与叶片2的压力侧接触，第二部分旨在与叶片2的吸力侧接触。有利地，这使得能够便于将平台3装配到毂1的对应的孔中。

根据在图3B中示意性地示出的平台3的一个示例性实施例，叶片2的根部被构造成延伸到平台3的下方，并且以挤出部的形式继续延伸在毂1的下方。在该示例性实施例中，平台可以在没有径向间隙的情况下围绕叶片，从空气动力学的观点来看这是有利的，但是这限制了平台的半径r大于或等于叶片2在根部处的剖面的弦的一半。

通常，平台3的半径r可以小于叶片2在根部处的剖面的弦的一半，使得在平台3与叶片2的后缘点和前缘点之间存在径向间隙。然而，这可能造成空气流的更大的扰动。

根据在图3C中示出的优选示例性实施例，平台3的外表面与叶片2的形状互补，使得平台从叶片2的前缘到后缘与叶片2接触，并且还与吸力侧和压力侧接触。这有利地使得能够避免径向间隙的产生，并且保证叶片2和平台3之间的形状的连续性。在图3C中示出的该示例中，涉及到图3B中示出的特别的情况，其中r＝弦/2。

如前所述，这种类型的组件可以有利地用于具有带护罩的风扇的涡轮机或者用于具有无护罩的风扇的、“开式转子”类型的的涡轮机。

Claims (11)

1.一种涡轮机毂，所述涡轮机毂旨在被安装成沿着所述涡轮机(10)的纵向轴线(X)旋转，所述毂包括主体(1)以及多个平台(3)，所述主体围绕所述纵向轴线(X)布置，所述主体的外表面具有多个凹槽，所述多个平台包括由具有半径r的圆形外边缘界定的外表面，每个平台(3)被布置在所述主体(1)的所述多个凹槽中的对应的凹槽中，并且旨在根据桨距改变轴线(Z)接纳桨距可变的叶片(2)，所述平台(3)以所述桨距改变轴线(Z)为中心并且能沿着所述桨距改变轴线旋转移动；

其特征在于，对于每个平台，所述毂的所述主体(1)的外表面和所述平台(3)的外表面的至少一部分包括由具有半径R和中心C的相同的球形部分限定的曲率，所述至少一部分在所述毂的所述主体(1)和所述平台(3)的联接区域中位于所述平台(3)的外边缘处，

球形部的中心C位于所述桨距改变轴线(Z)上、在所述平台(3)的外表面和所述纵向轴线(X)之间界定的半球形区域的外侧。

2.根据权利要求1所述的涡轮机毂，其中，所述平台(3)的外表面完全由具有半径R和中心C的球形部分限定。

3.根据权利要求1所述的涡轮机毂，其中，所述联接区域由所述联接区域到与所述桨距改变轴线(Z)正交的平面中的投影限定，所述投影是如下的环：所述环以所述桨距改变轴线(Z)为中心，并且被界定在具有内部半径ri的圆和具有外部半径re的圆之间，该内部半径小于所述平台(3)的所述外边缘的半径r，该外部半径大于所述平台(3)的所述外边缘的半径r。

4.根据权利要求3所述的涡轮机毂，其中，每个平台(3)的外表面包括中心部分，所述中心部分的曲率与所述联接区域中的外表面的曲率相反，所述中心部分在与所述桨距改变轴线(Z)正交的平面中的投影由具有内部半径ri的所述圆来界定。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机毂，其中，限定每个平台(3)的外表面的所述球形部的中心C位于所述桨距改变轴线(Z)和所述纵向轴线(X)的交点处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮机毂，其中，所述毂的所述主体(1)包括位于具有相邻的平台(3)的两个联接区域之间的多个中间区域，每个中间区域具有如下的外表面：在所述联接区域中，外表面的曲率与所述主体(1)的外表面的曲率相反。

7.一种涡轮机组件，所述涡轮机组件包括根据前述权利要求中任一项所述的毂以及多个桨距可变的叶片(2)，所述多个桨距可变的叶片被构造成通过所述多个平台(3)连接到所述毂的所述主体(1)。

8.根据权利要求7所述的组件，其中，所述多个平台(3)中的每一个平台(3)与所述多个叶片(2)中的对应的叶片(2)一体地制成。

9.根据权利要求7所述的组件，其中，每个平台(3)包括至少两个不同的部分，所述至少两个不同的部分旨在围绕对应的叶片(2)的根部部分。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的组件，其中，每个平台(3)的外表面与对应的叶片(2)的形状互补，使得所述平台(3)从所述叶片的前缘到所述叶片(2)的后缘与所述叶片(2)接触，并且还与所述叶片(2)的吸力侧和压力侧接触。

11.一种具有带护罩的或无护罩的风扇的涡轮机(10)，所述涡轮机包括根据权利要求7至10中任一项所述的组件。

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