RU155497U1 - Лопатка рабочего колеса ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя - Google Patents

Abstract

1. Лопатка имеющего диск с пазами рабочего колеса третьей ступени ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо, которое выполнено с осью, выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными по направлению потока рабочего тела входной и выходной кромками, и со спиральной закруткой профиля по высоте пера, а также хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса третьей ступени с обеспечением угла αустановки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α=(20,4÷29,8)°, a в периферийном сечении пера значение α=(50÷61)°, причем в качестве оси пера лопатки принята продольная ось профиля пера, совпадающая с осью закрутки профиля, а лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от оси ротора с градиентом Gизменения угла установки профиля, имеющем в проекции на условную осевую плоскость ротора значения в диапазонеG=(α-α)/Н=(169,5÷248,4) [град/м],где α- проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; α- проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; Н- средняя высота пера л

Description

Полезная модель относится к области авиадвигателестроения, а именно, к осевым компрессорам низкого давления авиационных газотурбинных двигателей.

Известна профилированная лопатка компрессора для диска рабочего колеса, имеющего аксиальную, тангенциальную и радиальную ортогональные оси, содержащая стороны повышенного и низкого давления, простирающиеся в радиальном направлении от хвостовика к вершине и в аксиальном направлении между передней и задней кромками, поперечные сечения, имеющие соответствующие хорды и линии изгиба, проходящие между передней и задней кромками, и центры тяжести, выровненные по оси укладки, имеющей двойной изгиб. Сторона низкого давления изогнута вдоль задней кромки вблизи хвостовика для уменьшения разделения потока на нем (RU 2000130594 A, опубл. 29, 8.01.2003).

Известна рабочая лопатка компрессора, включающая перо и хвостовик. Хвостовик лопатки расположен горизонтально, а перо соединено с хвостовиком через промежуточный элемент - ножку. Между ножкой и пером размещена полка, формирующая проточную часть двигателя (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Книга 1. Москва. Наука 2011. стр. 257-263).

К недостаткам известных решений относятся неопределенность достижения эффективного взаимодействия лопаток с потоком рабочего тела вследствие отсутствия конкретизации диапазонов геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации пера и угловой установки лопатки в рабочем колесе третьей ступени ротора, а также сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД, газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и как следствие сложность обеспечения оптимальной динамической прочности и повышенного ресурса лопатки.

Задача полезной модели состоит в разработке лопатки рабочего колеса третьей ступени ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД) с улучшенными конструктивными и аэродинамическими параметрами пространственной конфигурации и жесткостью пера лопатки, обеспечивающими возможность увеличения расхода сжимаемого рабочего тела - воздуха в третьей ступени и подачи воздушного потока в последующие ступени КНД на всех режимах работы двигателя, а также увеличение газодинамической устойчивости и ресурса без увеличения материалоемкости лопатки.

Поставленная задача решается тем, что лопатка имеющего диск с пазами рабочего колеса третьей ступени ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления (ТНД), турбину высокого давления (ТВД) и силовую турбину (СТ), согласно полезной модели, содержит перо, которое выполнено с осью, выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными по направлению потока рабочего тела входной и выходной кромками, и со спиральной закруткой профиля по высоте пера, а также хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса третьей ступени с обеспечением угла α_к установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α_к=(20,4÷29,8)°, а в периферийном сечении пера значение α_п=(50÷61)°, причем в качестве оси пера лопатки принята продольная ось профиля пера, совпадающая с осью закрутки профиля, а лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от оси ротора с градиентом G_у.п. изменения угла установки профиля, имеющем в проекции на условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

G_у.п.=(α_п-α_к)/H_ср=(169,5÷248,4) [град/м],

где α_к - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; α_п - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; H_ср - средняя высота пера лопатки; кроме того перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно условной хорды, соединяющей кромки пера лопатки, при этом максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом G_у.т., равным

G_у.т.=(C_к-C_п)/H_ср=(1,44÷1,72)·10^-2 [м/м], где

где C_к - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; C_п - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; H_ср - средняя высота пера лопатки.

При этом перо лопатки может быть выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды G_у.х.,

G_у.х.=(L_п.х.-L_к.х.)/H_cp=(5,8÷8,4)·10^-2 [м/м],

где L_п.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; L_к.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; H_ср - средняя высота пера лопатки.

Лопатка может быть снабжена с двух сторон пера антивибрационной полкой, расположенной в зоне одной трети высоты пера от периферийного торца пера лопатки, а каждый торец указанной полки выполнен с возможностью взаимного опирания на обращенный к нему аналогичный торец смежной лопатки рабочего колеса.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым профилем с вогнутым корытом, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета) и с выпуклой спинкой пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки, при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол α_к установки профиля пера не менее угла α₀ установки хвостовика лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутым корытом, обращенным вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.) и с выпуклой спинкой пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне третьей ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью существенных признаков лопатки рабочего колеса третьей ступени ротора КНД ГТД, заключается в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора на 2,2% при повышении ресурса лопатки в 2 раза.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображена лопатка рабочего колеса третьей ступени, вид сбоку;

на фиг. 2 - лопатка рабочего колеса третьей ступени, вид сверху;

на фиг. 3 - перо лопатки рабочего колеса третьей ступени, поперечный разрез;

на фиг. 4 - фрагмент диска рабочего колеса третьей ступени с пазами для установки хвостовиков лопаток, фронтальная проекция.

Газотурбинный двигатель включает компрессор низкого давления, турбину низкого давления, компрессор высокого давления, турбину высокого давления и силовую турбину. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора компрессора низкого давления ГТД, содержащего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо 1 и хвостовик 2. Перо 1 лопатки выполнено с осью, выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом 3 и выпуклой спинкой 4, сопряженными по направлению потока рабочего тела входной и выходной кромками 5 и 6 соответственно, и со спиральной закруткой профиля по высоте пера 1. Хвостовик 2 выполнен с продольной осью и предназначен для установки в любой из пазов 7 диска 8 рабочего колеса третьей ступени с обеспечением угла α_к установки профиля пера 1 к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера 1 лопатки, имеющего в корневом сечении пера 1 значение α_к=(20,4÷29,8)°, а в периферийном сечении пера 1 значение α_п=(50÷61)°. В качестве оси пера 1 лопатки принята продольная ось профиля пера, совпадающая с осью закрутки профиля. В качестве оси ротора принята ось вращения ротора.

Перо 1 лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки 4 и корыта 3 относительно хорды 9, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки.

Максимальная толщина профиля пера 1 лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера 1 к периферийному торцу 10 с градиентом G_у.т., равным

G_у.т.=(C_к-C_п)/H_ср=(1,44÷1,72)·10^-2 [м/м],

где C_к - максимальная толщина корневого сечения профиля пера 1 лопатки;

C_п - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера 1 лопатки;

H_ср - средняя высота пера 1 лопатки.

Лопатка выполнена с углом установки профиля пера 1 относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от оси ротора с градиентом G_у.п изменения угла установки профиля, имеющем в проекции на условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

G_у.п.=(α_п-α_к)/H_ср=(169,5÷248,4) [град/м],

где α_к - проекция угла установки профиля пера 1 в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси лопатки; α_п - проекция угла установки профиля пера 1 в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси лопатки; H_ср - средняя высота пера 1 лопатки.

Перо 1 лопатки выполнено с входной и выходной кромками 5 и 6 соответственно, расходящимися к периферийному торцу 10 с градиентом увеличения хорды G_у.х.,

G_у.х.=(L_п.х.-L_к.х.)/H_cp=(5,8÷8,4)·10^-2 [м/м],

где L_п.х - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; L_к.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; H_ср - средняя высота пера 1 лопатки.

Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора снабжена с двух сторон пера 1 антивибрационной полкой 11, расположенной в зоне одной трети высоты пера 1 от периферийного торца 10 пера 1 лопатки. Каждый торец 12 указанной полки 11 выполнен с возможностью взаимного опирания на обращенный к нему аналогичный торец смежной лопатки рабочего колеса.

Перо 1 лопатки выполнено выпукло-вогнутым профилем. Вогнутая поверхность профиля пера в виде корыта 3 выполнена обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета). Выпуклая поверхность профиля пера 1, образующая спинку 4 пера, выполнена обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.). Хорда 9, соединяющая входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 в корневой зоне 13, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол α_к установки профиля пера 1 не менее угла α₀ установки хвостовика 2 лопатки.

Вариантно перо 1 лопатки выполнено выпукло-вогнутым профилем с вогнутой поверхностью - корытом 3, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.) и с выпуклой поверхностью, образующей спинку 4 пера 1, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Периферийный торец 10 пера 1 лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне третьей ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Лопатку рабочего колеса третьей ступени ротора КНД ГТД поэтапно изготавливают из прутка авиационного сплава. На первом этапе отрезают фрагмент прутка требуемой длины, из которого электровысадкой с последующей механической обработкой выполняют заготовку лопатки с локальными утолщениями на участках расположения хвостовика 2 и антивибрационной полки 11. На следующем этапе заготовку подвергают общему нагреву в электропечи до состояния термопластичности и выполняют горячую объемную штамповку, используя штамп, состоящий из двух ответно профилированных полуматриц. Рабочая поверхность одной из полуматриц штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности спинки 4 пера 1 лопатки. Рабочая поверхность другой полуматрицы штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности корыта 3 пера 1 лопатки. После чего лопатку подвергают механической обработке, включая обдирку облоя фрезерованием, протягивание хвостовика 2.

Доводку обтекаемых поверхностей профилей пера 1 и антивибрационной полки 11 производят фрезерованием с последующей полировкой. Контактные торцы 12 антивибрационной полки 11 упрочняют, нанося на них высокопрочный слой.

Изготовленная таким образом лопатка состоит из объединенных в одно целое пера 1 с хвостовиком 2 и антивибрационной полкой 11, выполненной как сегмент сборного кольца лопаточного венца рабочего колеса третьей ступени ротора КНД ГТД.

Профиль пера 1 лопатки имеет следующие геометрические параметры:

- в корневом сечении профиль пера 1 лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля C_max=4,2 мм; длина хорды пера - 40,4 мм; угол α_к установки профиля пера 1 к оси вращения ротора в проекции на осевую плоскость последнего, нормальную к оси пера лопатки, составляет 24°;

- в периферийном сечении профиль пера лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля C_max=1,95 мм; длина хорды пера принята 51 мм; угол α_к установки профиля пера к оси вращения ротора в проекции на осевую плоскость последнего, нормальную к оси пера лопатки, составляет 55°;

- средняя высота H_ср профиля пера 1 составляет 145,7 мм.

Антивибрационная полка 11 лопатки выполнена с максимальной толщиной 4 мм и размещена на среднем радиусе от оси вращения ротора, принятым 358 мм, с контактными поверхностями, выполненными под углом 26° к оси вращения ротора в проекции на осевую плоскость последнего, нормальную к оси пера лопатки.

Лопатка выполнена для фиксации на диске рабочего колеса вала ротора путем установки хвостовика 2 в пазу 7 обода диска 8.

При работе компрессора каждая лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора КНД взаимодействует с рабочим телом, передавая последнему кинетическую и потенциальную энергию. В результате возникает направленный к выходу из лопаточного венца рабочего колеса поток сжимаемого рабочего тела, который поступает из межлопаточных каналов лопаточного венца рабочего колеса ротора на лопатки и в межлопаточные каналы направляющего аппарата статора третьей ступени. После выравнивания в направляющем аппарате поток поступает в последующие ступени КНД.

В процессе реализации разработанной в полезной модели конструкции лопатки рабочего колеса третьей ступени ротора КНД технический результат достигается только при установке лопатки в рабочем колесе с ориентацией профиля пера 1 в корневом сечении лопатки под углом α_к к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера 1, в указанном угловом диапазоне значений α_к=(20,4÷29,8)°, в сочетании с одновременным согласованным удовлетворением условий соответствия найденных в полезной модели геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации и градиентов их изменения по высоте лопатки. При назначении угла α_к в корневом сечении лопатки, принятом из интервала значений α_к=(20,4÷29,8)°, найденного в полезной модели с учетом углов установки профиля пера предыдущих и последующих ступеней ротора компрессора, достигают наиболее высокие значения КПД, ГДУ компрессора и ресурса лопатки.

При уменьшении угла α_к<20,4° существенно ограничивается диапазон газодинамической устойчивости работы компрессора, падает КПД ступени и возрастает риск аварийно опасного срыва воздушного потока с выпуклой спинки 4 лопатки с результирующей потерей ГДУ. С увеличением угла α_к>29,8° возрастает риск срыва воздушного потока с корыта 3 пера 1 лопатки и снижается КПД. Кроме того при увеличении угла α_к>29,8° неоправданно возрастают напряжения в лопатке на всех режимах работы КНД, что приводит к снижению ресурса, увеличению материалоемкости лопаток и в конечном счете к утяжелению компрессора и снижению эксплуатационной экономичности двигателя.

Аналогичные процессы имеют место с получением положительного результата при соблюдении и отрицательного при выходе за пределы найденных в полезной модели границ диапазонов градиентов G_у.п. по высоте H_ср пера 1 лопатки. При выполнении трехмерного профиля пера лопатки со значениями градиента G_у.п<169,5 [град/м] существенно ограничивается диапазон ГДУ работы КНД, падает КПД ступени и возрастает риск аварийно опасного срыва потока воздушного потока с выпуклой спинки 4 лопатки с результирующей потерей ГДУ. Увеличение отношения разности углов установки хорды 9 пера 1 по высоте лопатки до значений градиента G_у.п., превышающих верхний предел G_у.п.>248,4 [град/М], приводит к недопустимому уменьшению угла раскрытия периферийного участка 14 пера 1 лопатки, что в свою очередь приводит к снижению КПД, негативному уменьшению диапазона ГДУ компрессора и недопустимому рассогласованию работы третьей ступени ротора с предыдущими и последующими ступенями ротора компрессора ступенями компрессора низкого давления.

Градиент G_у.х. увеличения хорды 9 пера 1 лопатки по средней высоте H_ср пера 1 лопатки характеризует парусность пера 1, образованную в результате углового расхождения входной и выходной кромок 5 и 6 пера 1 от втулки до периферийного торца 10.

Парусность пера 1 по высоте лопатки спрофилирована по упомянутому градиенту G_у.х углового расширения хорды 9 пера с заявленным диапазоном G_у.х.=(5,8÷8,4)·10^-2 [м/м], что обеспечивает получение технического результата полезной модели. Уменьшение отношения разности длин периферийной и корневой хорд пера 1 к средней высоте H_ср пера (G_у.х.<5,8·10^-2) приводит к образованию недостаточной густоты заполнения периферийного кольцевого участка 14 площади поперечного сечения проточной части лопаточного венца периферийными участками 14 пера 1 лопаток в проекции на условную плоскость, нормальную к оси ротора. Как следствие возникает недопустимое снижение запаса ГДУ, сужение диапазона газодинамической устойчивости работы компрессора и существенному снижению КПД за счет возможного срыва воздушного потока со спинки 4 лопатки. Увеличение (G_у.х.>8,4·10^-2) приводит к неоправданному увеличению потерь от трения потока о профиль пера 1 лопатки и к снижению КПД компрессора.

Технический результат повышения ресурса лопатки в два раза достигается при соблюдении условия соотношения разности толщин к средней высоте пера 1 лопатки, принимаемого в пределах найденного в полезной модели указанного диапазона значений градиента G_у.т.=(1,44÷1,72)·10^-2 [м/м] за счет обеспечения требуемой статической и динамической жесткости при оптимальной материалоемкости профиля пера 1 лопатки.

При значениях градиента G_у.т.<1,44·10^-2 [м/м] возникает излишнее повышение материалоемкости вследствие неоправданного реальными сочетаниями нагрузок увеличения толщины периферийной части лопатки, что приводит к завышению массы компрессора и снижению экономичности двигателя. При значениях градиента G_у.т.>1,72·10^-2 [м/м] требуемое повышение ресурса лопатки не достигается из-за снижения динамической прочности в процессе эксплуатации компрессора вследствие неоправданного возрастания параметров изгибных колебаний профиля пера 1 при недопустимом уменьшении максимальной толщины профиля в наиболее нагруженной периферийной части длины пера лопатки.

Таким образом, за счет улучшения конструктивных и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса третьей ступени достигают повышение КПД и расширение диапазона режимов газодинамической устойчивости КНД двигателя без увеличения материалоемкости лопатки.

Claims (6)

1. Лопатка имеющего диск с пазами рабочего колеса третьей ступени ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо, которое выполнено с осью, выпукло-вогнутым профилем, образованным вогнутым корытом и выпуклой спинкой, сопряженными по направлению потока рабочего тела входной и выходной кромками, и со спиральной закруткой профиля по высоте пера, а также хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса третьей ступени с обеспечением угла α_к установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение α_к=(20,4÷29,8)°, a в периферийном сечении пера значение α_п=(50÷61)°, причем в качестве оси пера лопатки принята продольная ось профиля пера, совпадающая с осью закрутки профиля, а лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от оси ротора с градиентом G_y.п изменения угла установки профиля, имеющем в проекции на условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

G_y.п=(α_п-α_к)/Н_ср=(169,5÷248,4) [град/м],

где α_к - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; α_п - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к оси пера лопатки; Н_ср - средняя высота пера лопатки; кроме того, перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и

корыта относительно условной хорды, соединяющей кромки пера лопатки, при этом максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом G_y.т, равным

G_y.т=(С_к-С_п)/Н_ср=(1,44÷1,72)·10^-2 [м/м],

где С_к - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; С_п - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; Н_ср - средняя высота пера лопатки.

2. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды G_y.x,

G_y.x=(L_п.x-L_к.х)/H_cp=(5,8÷8,4)·10^-2 [м/м],

где L_п.x - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; L_к.х - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора; Н_ср - средняя высота пера лопатки.

3. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена с двух сторон пера антивибрационной полкой, расположенной в зоне одной трети высоты пера от периферийного торца пера лопатки, а каждый торец указанной полки выполнен с возможностью взаимного опирания на обращенный к нему аналогичный торец смежной лопатки рабочего колеса.

4. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым профилем с вогнутым корытом, обращённым вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полёта), и с выпуклой спинкой пера, обращённой выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки, при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол α_к установки профиля пера не менее угла α₀ установки хвостовика лопатки.

5. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутым корытом, обращённым вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой спинкой пера, обращённой выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

6. Лопатка рабочего колеса третьей ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне третьей ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Images