CN210949272U - 一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器涉及的是一种气动部件，具体说是属于微小型涡喷发动机用压气机的部件。本实用新型提供一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器；一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，具有轮盘，在轮盘的中心点处设置有圆心孔，在圆心孔的周围设置有等距排列的固定孔；轮盘的剖面为M形，轮盘的背面为光滑面，轮盘正面的外缘设置有叶片；叶片延伸出轮盘的外缘；轮盘（3）流道为扩压器的轮毂型线，扩压器子午流道形式采用径向转轴向一体式设计。轮毂型线采用直线+圆弧+直线的生成方式。所述的叶片包括大叶片和小叶片，大叶片和小叶片同方向地间隔排列在轮盘的外缘；大叶片和小叶片的最外缘齐平。
Description
技术领域
本实用新型一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器涉及的是一种气动部件，具体说是属于微小型涡喷发动机用压气机的部件。
背景技术
扩压器是微小型涡喷发动机中压气机的重要组成部分，扩压器的性能优劣不仅对压气机级的性能有决定性影响，而且会影响到下游燃烧室的工作状态，对于燃烧空间相对狭小的微小型发动机而言影响更大。目前在微小型涡喷发动机中，扩压器普遍采用径向扩压器+转弯段+轴向扩压器的组合形式，其中径向扩压器多采用楔形设计，此类扩压器不可避免在径向扩压器出口、转弯段、轴向扩压器较大的流动分离；且随着发动机性能指标不断提升，要求压气机具有更高压比、高效率和更高单位迎风面积推力，这就使得压气机叶轮尺寸不断增加，扩压器设计空间被急剧压缩。现广泛使用的扩压器形式无法有效解决有限空间内高压比、高效率的设计矛盾；所以有必要设计出一种新的扩压器来满足实际的使用需求。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，能够提高微小型涡喷发动机中压气机的扩压能力，有效减少通道内流动损失，实现压比、效率提升，使得微小型涡喷发动机中各部件具有良好的匹配性。
本实用新型提供一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器；一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，具有轮盘，在轮盘的中心点处设置有圆心孔，在圆心孔的周围设置有等距排列的固定孔；轮盘的剖面为M形，轮盘的背面为光滑面，轮盘正面的外缘设置有叶片；叶片延伸出轮盘的外缘；轮盘（3）流道为扩压器的轮毂型线，扩压器子午流道形式采用径向转轴向一体式设计。
轮毂型线采用直线+圆弧+直线的生成方式。
所述的叶片包括大叶片和小叶片，大叶片和小叶片同方向地间隔排列在轮盘的外缘；大叶片和小叶片的最外缘齐平。
轮盘、大叶片和小叶片为一体式设计。
大叶片（1）与小叶片（2）均为楔形直叶片。
大叶片（1）与小叶片（2）均由叶尖、叶根两个截面叶型采用前缘积叠的方式生成，其中叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达。
大叶片（1）根尖叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达方式；大叶片（1）叶尖叶型角度分布为后加载，即前缓后陡的角度分布；叶根叶型角度分布为前加载，即前陡后缓的角度分布；大叶片（1）根、尖叶型的厚度分布相同，且均为线性分布；
小叶片（2）的设计独立于大叶片（1），小叶片的根尖叶型设计均独立于大叶片；小叶片（2）起始位置位于大叶片弦长17%～25%处，小叶片（2）根尖叶型角度分布趋势与大叶片（1）一致，小叶片（2）进口角度基于此处的气流角度确定，保证叶片攻角角在0°～+2°范围内，小叶片（2）尾缘角度与大叶片（1）相同；小叶片（2）根尖叶型厚度分布一致，且均为线性分布，其中小叶片（2）尾缘厚度为大叶片（1）尾缘厚度的20%～30%，小叶片（2）前缘厚度与大叶片（1）前缘厚度一致。
本实用新型小叶片独立设计的楔形整体式扩压器能够通过数控加工成型。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，可有效抑制通道内流动分离，显著增加扩压能力，减少压力损失，实现增压提效的目的。该发明结构简单，可有效减少零件数，且利于加工。
附图说明
图1为本实用新型的三维结构示意图。
图2为气流在本实用新型结构中气流流动方向示意图。
具体实施方式
参照附图1-2，对本实用新型作进一步说明；
本实用新型提供一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器；一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，具有轮盘，在轮盘的中心点处设置有圆心孔，在圆心孔的周围设置有等距排列的固定孔；轮盘的剖面为M形，轮盘的背面为光滑面，轮盘正面的外缘设置有叶片；叶片延伸出轮盘的外缘；轮盘（3）流道为扩压器的轮毂型线，扩压器子午流道形式采用径向转轴向一体式设计。
轮毂型线采用直线+圆弧+直线的生成方式。
所述的叶片包括大叶片和小叶片，大叶片和小叶片同方向地间隔排列在轮盘的外缘；大叶片和小叶片的最外缘齐平。
轮盘、大叶片和小叶片为一体式设计。
大叶片（1）与小叶片（2）均为楔形直叶片。
大叶片（1）与小叶片（2）均由叶尖、叶根两个截面叶型采用前缘积叠的方式生成，其中叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达。
大叶片（1）根尖叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达方式；大叶片（1）叶尖叶型角度分布为后加载，即前缓后陡的角度分布；叶根叶型角度分布为前加载，即前陡后缓的角度分布；大叶片（1）根、尖叶型的厚度分布相同，且均为线性分布；
小叶片（2）的设计独立于大叶片（1），小叶片的根尖叶型设计均独立于大叶片；小叶片（2）起始位置位于大叶片弦长17%～25%处，小叶片（2）根尖叶型角度分布趋势与大叶片（1）一致，小叶片（2）进口角度基于此处的气流角度确定，保证叶片攻角角在0°～+2°范围内，小叶片（2）尾缘角度与大叶片（1）相同；小叶片（2）根尖叶型厚度分布一致，且均为线性分布，其中小叶片（2）尾缘厚度为大叶片（1）尾缘厚度的20%～30%，小叶片（2）前缘厚度与大叶片（1）前缘厚度一致。
本实用新型小叶片独立设计的楔形整体式扩压器能够通过数控加工成型。
下面通过实施例来进一步说明本实用新型的具体实施方式。
实施例
针对推力为40kg级的微型涡喷发动机，利用本实用新型对其进行了改进。
本实施例中的设计方法是：
根据设计要求和几何约束条件确定扩压器一维设计方案，获得扩压器的主要几何参数，如扩压器叶片数、进出口半径、大叶片进出口角度、厚度、叶片高度等一维参数。
流道轮缘轮毂型线采用直线+圆弧+直线设计，设计过程中通过调整控制点坐标调整曲线形状，保证流道面积平缓变化，且单调增加。
大叶片结构形式选用三维楔形直叶片，三维叶片由根尖截面二维叶型+积叠规律的形式表达，其中叶型采用角度分布+厚度分布的形式来表达，积叠规律为前缘积叠。为了适应来流的不均匀性，大叶片叶尖采用后加载角度分布，叶根采用前加载角度分布。叶根与叶尖厚度分布一致，均为线性分布。
在每个叶片周期内添加小叶片。首先确定小叶片的起始位置，由于沿着气流方向，流道半径逐渐增加，叶片稠度逐渐减小，为了保证叶片稠度无较大变化，在适当位置确定小叶片的起始位置，该实施例中小叶片的起始位置位于大叶片弦长的20%位置处。小叶片的根尖角度分布趋势与大叶片一致，进口角度根据来流气流角度确定，保证叶片攻角为0~+2°，该实施例中小叶片进口角度比该处大叶片角度大5°。为保证出口气流的均匀性，小叶片出口角度与大叶片相同。小叶片根尖厚度分布为线性分布，为保证加工工艺，小叶片前缘厚度与大叶片一致，尾缘厚度确定依据为保证出口气流马赫数不大于0.2，该实施例中小叶片尾缘厚度为大叶片尾缘厚度的20%。
经以上设计，对压气机级进行仿真计算。将计算结果与相同尺寸约束下，在相同仿真边界条件下的传统径向扩压器+转弯段+轴向扩压器形式的扩压器进行对比，压气机流量增加20%，压比提高约12.5%，效率提高约1%，裕度相当，经评估，发动机整体推力提高约30%。可以看出，本实用新型设计方法对于增加扩压器的通流扩压能力、降低损失有显著的效果。
Claims (6)
1.一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，具有轮盘，在轮盘的中心点处设置有圆心孔，在圆心孔的周围设置有等距排列的固定孔；其特征在于：轮盘的剖面为M形，轮盘的背面为光滑面，轮盘正面的外缘设置有叶片；叶片延伸出轮盘的外缘；轮盘（3）流道为扩压器的轮毂型线，扩压器子午流道形式采用径向转轴向一体式设计；
轮毂型线采用直线+圆弧+直线的生成方式；
所述的叶片包括大叶片和小叶片，大叶片和小叶片同方向地间隔排列在轮盘的外缘；大叶片和小叶片的最外缘齐平。
2.根据权利要求1所述的一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，其特征在于：轮盘、大叶片和小叶片为一体式设计。
3.根据权利要求1所述的一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，其特征在于：大叶片（1）与小叶片（2）均为楔形直叶片。
4.根据权利要求1所述的一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，其特征在于：大叶片（1）与小叶片（2）均由叶尖、叶根两个截面叶型采用前缘积叠的方式生成，其中叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达。
5.根据权利要求1所述的一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，其特征在于：大叶片（1）根尖叶型采用角度分布+厚度分布的方式表达方式；大叶片（1）叶尖叶型角度分布为后加载，即前缓后陡的角度分布；叶根叶型角度分布为前加载，即前陡后缓的角度分布；大叶片（1）根、尖叶型的厚度分布相同，且均为线性分布。
6.根据权利要求1所述的一种小叶片独立设计的楔形整体式扩压器，其特征在于：小叶片（2）的设计独立于大叶片（1），小叶片的根尖叶型设计均独立于大叶片；小叶片（2）起始位置位于大叶片弦长17%～25%处，小叶片（2）根尖叶型角度分布趋势与大叶片（1）一致，小叶片（2）进口角度基于此处的气流角度确定，保证叶片攻角角在0°～+2°范围内，小叶片（2）尾缘角度与大叶片（1）相同；小叶片（2）根尖叶型厚度分布一致，且均为线性分布，其中小叶片（2）尾缘厚度为大叶片（1）尾缘厚度的20%～30%，小叶片（2）前缘厚度与大叶片（1）前缘厚度一致。
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| CN (1) | CN210949272U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114508768A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-05-17 | 南京航空航天大学 | 一种带涡控扩压器的航空燃气轮机燃烧室 |
| CN114593089A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-07 | 北京盈天航空动力科技有限公司 | 一种微小型涡喷发动机v型子午流道扩压器 |
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2019
- 2019-08-26 CN CN201921393985.3U patent/CN210949272U/zh active Active
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| CN114593089A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-06-07 | 北京盈天航空动力科技有限公司 | 一种微小型涡喷发动机v型子午流道扩压器 |
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