CN205277926U - 中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构 - Google Patents
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Abstract
一种中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其可达到减重同时调节气流角度的目的，包括在高压压气机中介机匣内的中介机匣支板和进口导向叶片，在高压压气机中介机匣内，中介机匣支板和进口导向叶片交错布置在不同周向位置处，中介机匣支板断开为两部分，其包括支板本体和支板尾部，支板尾部位于支板本体的尾部，配置成能带负荷的叶片并且带旋转轴，支板尾部的叶型弯曲且由高压压气机中介机匣的轴线方向过渡到进口导向叶片的尾缘出口金属角方向的平行方向，进口导向叶片也配置有旋转轴，以便于所述支板尾部和所述进口导向叶片能同步通过旋转使得所述支板尾部与所述进口导向叶片之间的出口金属角方向保持一致。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空发动机中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片的布置。
背景技术
随着“绿色航空”概念的提出，现代商用发动机的飞行经济性、噪声、耗油率和全寿命周期费用受到越来越重视，要求发动机设计部门要研制低耗油率、低噪声与低排放的新一代商用发动机，这样促使商用大涵道比涡扇发动机的普及，使连接上下游高低压部件的中介机匣径向落差越来越大，流道的严重弯曲使得壁面流线曲率增加，内部气流极易产生分离，诱导出强二次流动，造成总压损失，并使下游高压压气机的进口流场畸变度显著增加，为减小壁面流线曲率，需要增加轴向长度，增加发动机整体重量。中介机匣内增加支板，在控制流道壁面流动分离方面有显著效果。同时，由于传动轴、油气管路等需要穿过机匣的设备较多，为保证设备通过，支板厚度较大，无疑又增加了气流损失。出于整机重量控制的要求，中介机匣的轴向长度要保证尽可能短，因此需要中介机匣在更短的距离内完成更大径向落差气流的平稳过渡。欧洲在2003年启动了AggressiveIntermediateDuctAerodynamic(AIDA)研究，通过欧洲发动机供应商、大学和相关研究所合作，该计划对大涵道涡扇发动机紧凑型中介机匣的设计提供了全新可验证的设计方法、优化工具和融合设计理念，并经过了试验台验证。
进口导向叶片一般位于中介机匣支板后，高压压气机第一级转子叶片(R1)前，通过调节进口导向叶片摆放角度，可以引导进入下游转子叶片的气流角度产生旋转(或称之为预旋)，实现转子性能的调节，同时开关叶片可实现气流流量调节。
一般机型中，高压压气机中介机匣支板和可调进口导向叶片作为两排叶片在轴向分开放置，这样造成轴向长度较长，导致整机重量较大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，达到减重同时调节气流角度的目的。
一种中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，包括在高压压气机中介机匣内的中介机匣支板和进口导向叶片，其中，在所述高压压气机中介机匣内，所述中介机匣支板和所述进口导向叶片交错布置在不同周向位置处，所述中介机匣支板断开为两部分，其包括支板本体和支板尾部，所述支板尾部位于所述支板本体的尾部，配置成能带负荷的叶片并且带旋转轴，所述支板尾部的叶型弯曲且由所述高压压气机中介机匣的轴线方向过渡到所述进口导向叶片的尾缘出口金属角方向的平行方向，所述进口导向叶片也配置有旋转轴，以便于所述支板尾部和所述进口导向叶片能同步通过旋转实现所述高压压气机中介机匣内出口气流角度的调节，以便于所述支板尾部与所述进口导向叶片之间的出口金属角方向保持一致。
在优选的实施例中，所述进口导向叶片的所述旋转轴配置在所述进口导向叶片的中部。
在优选的实施例中，所述进口导向叶片的所述旋转轴与所述支板尾部的所述旋转轴在所述高压压气机中介机匣内同一轴向位置。
在优选的实施例中，所述支板尾部的所述旋转轴设置在所述支板本体和所述支板尾部的断开位置。
在优选的实施例中，所述中介机匣支板的所述支板本体的内部中空部分通管路和/或传动轴。
在优选的实施例中，所述支板本体的叶型吸力面与压力面对称分布，进口金属角为0。
本实用新型的有益效果是：
在保证不发生流动分离的前提下，通过将中介机匣支板和进口导向叶片放置于相同轴向位置区间内，且使支板尾部可转动，达到减重同时调节气流角度的目的。
附图说明
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1A为航空发动机的高、低压压气机中介机匣的位置示意图；
图1B为图1A中的中介机匣的局部结构示意图；
图2为对应于图1A的中介机匣的气动布局示意图；
图3为根据本实用新型一实施例的中介机匣的气动布局示意图；
图4为根据本实用新型一实施例的中介机匣的结构示意图；
图5为根据本实用新型一实施例的中介机匣中支板尾部及进口导向叶片在未旋转角度前的示意图；
图6为根据本实用新型一实施例的中介机匣中支板尾部及进口导向叶片在已旋转角度后的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。
图3至图6示出了本实用新型的一实施例，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。
图1A至图2示出了便于理解本实用新型的实施例的优点的比较例。如图1A所示，高压压气机中介机匣100是在涡扇发动机压气机部件中连接低压压气机101与高压压气机102的S型过渡段，用于引导气流在较短的轴向距离内，实现径向高度落差的平稳过渡。如图1B所示，多个中介机匣支板4在周向的不同位置配置在中介机匣100的外壁106和内壁105之间。如图2所示，低压压气机101与高压压气机102之间的气动方向为气流依次流经机匣流道1、轮毂流道2、低压部件出口静子叶片3、中介机匣支板4、进口导向叶片5、高压压气机第一级转子6。在图2中，低压压气机101与高压压气机102之间的气动布局长度包括中介机匣轴向区间7、进口导向叶片轴向区间8、高压压气机第一级转子轴向区间9。
根据本实用新型的一实施例提供中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其也包括在高压压气机中介机匣内的中介机匣支板和进口导向叶片。如图4所示，与前述比较例不同的是，在高压压气机中介机匣内，中介机匣支板断开为两部分，其包括支板本体18和支板尾部20，中介机匣支板和进口导向叶片19交错布置在中介机匣的外壁16和内壁17之间的不同周向位置处，支板尾部20位于支板本体18的尾部，配置成能带负荷的叶片并且带旋转轴21，支板尾部20的叶型弯曲且由高压压气机中介机匣的轴线方向过渡到进口导向叶片19的尾缘出口金属角方向的平行方向，进口导向叶片19也配置有旋转轴21，以便于支板尾部20和进口导向叶片19能通过同步旋转使得支板尾部20与进口导向叶片19之间的出口金属角方向保持一致。
如图3所示，结合图4所示的中介机匣机构，根据本实用新型的实施例的中介机匣的气动布局的气动方向为气流依次流经机匣流道10、轮毂流道11、低压部件出口静子叶片3、中介机匣支板12、进口导向叶片13、高压压气机第一级转子6。低压压气机与高压压气机之间的气动布局长度包括中介机匣轴向区间14、高压压气机第一级转子轴向区间15。与图2所示的气动布局长度相比，轴向长度明显缩小。可以理解到，通过采用融合设计，在保证不发生流动分离的前提下，由于轴向长度明显缩短，轴向长度的减小对减轻发动机重量有显著效果。
此外，设计带负荷的支板尾部20，且支板尾部20与支板本体18断开，设计成可旋转的部件，可起到调整气流方向的作用，保证支板尾部20与进口导向叶片19的出口金属角方向保持一致，可改善中介机匣出口流场的均匀性。
通过中介机匣的支板尾部20和进口导向叶片19的旋转，可以调节出口气流角度，为不同设计工况下的高压压气机第一级转子叶片提供合适的预旋。
同时，中介机匣支板和进口导向叶片交错布置，可有效改善中介机匣内部通道的二次流动效应，减小沿程流动损失。
根据本实用新型的实施例，高压压气机中介机匣流道内，在任意相邻两个中介机匣支板间，根据实际情况可以均匀布置1至2排高压压气机进口导向叶片。
继续参照图4，进口导向叶片19的旋转轴21配置在进口导向叶片19的中部，这样便于适当调整进口导向叶片19的导向角度。
优选地，进口导向叶片19的旋转轴21与支板尾部20的旋转轴21在高压压气机中介机匣内同一轴向位置，这样通过同一原动机带动的传动机构就可以同步驱动进口导向叶片19和支板尾部20。
优选地，支板尾部20的旋转轴21设置在支板本体18和支板尾部20的断开位置。这样便于准确地调节支板尾部20的旋转角度。
中介机匣支板的支板本体18的内部中空部分可以通管路和/或传动轴，支板尾部20可以无此需求。
如图5、图6所示，支板本体18可以设计成叶型吸力面与压力面对称分布，进口金属角为0，这样支板本体18为无载荷叶片，提供承力机制。支板尾部20与进口导向叶片19的出口金属角方向保持一致，可改善中介机匣出口流场的均匀性，并且通过支板尾部20和进口导向叶片19的旋转，可以调节出口气流角度，为不同设计工况下的高压压气机第一级转子叶片提供合适的预旋。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。
Claims (6)
1.中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，包括在高压压气机中介机匣内的中介机匣支板和进口导向叶片，其特征在于，在所述高压压气机中介机匣内，所述中介机匣支板和所述进口导向叶片交错布置在不同周向位置处，所述中介机匣支板断开为两部分，其包括支板本体和支板尾部，所述支板尾部位于所述支板本体的尾部，配置成能带负荷的叶片并且带旋转轴，所述支板尾部的叶型弯曲且由所述高压压气机中介机匣的轴线方向过渡到所述进口导向叶片的尾缘出口金属角方向的平行方向，所述进口导向叶片也配置有旋转轴，以便于所述支板尾部和所述进口导向叶片能同步通过旋转使得所述支板尾部与所述进口导向叶片之间的出口金属角方向保持一致。
2.如权利要求1所述的中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其特征在于，所述进口导向叶片的所述旋转轴配置在所述进口导向叶片的中部。
3.如权利要求1所述的中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其特征在于，所述进口导向叶片的所述旋转轴与所述支板尾部的所述旋转轴在所述高压压气机中介机匣内同一轴向位置。
4.如权利要求3所述的中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其特征在于，所述支板尾部的所述旋转轴设置在所述支板本体和所述支板尾部的断开位置。
5.如权利要求1所述的中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其特征在于，所述中介机匣支板的所述支板本体的内部中空部分通管路和/或传动轴。
6.如权利要求1所述的中介机匣支板及高压压气机进口导向叶片融合结构，其特征在于，所述支板本体的叶型吸力面与压力面对称分布，进口金属角为0。
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|---|---|---|---|---|
| CN109989943A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-07-09 | 江苏大学 | 一种多级泵反导叶分流叶片及设计方法 |
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2015
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