RU2651103C2 - Компрессорный узел для турбомашины, турбомашина и способ управления решеткой предварительной закрутки компрессорного узла - Google Patents

Компрессорный узел для турбомашины, турбомашина и способ управления решеткой предварительной закрутки компрессорного узла Download PDF

Info

Publication number
RU2651103C2
RU2651103C2 RU2015115157A RU2015115157A RU2651103C2 RU 2651103 C2 RU2651103 C2 RU 2651103C2 RU 2015115157 A RU2015115157 A RU 2015115157A RU 2015115157 A RU2015115157 A RU 2015115157A RU 2651103 C2 RU2651103 C2 RU 2651103C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
air
air intake
intake channel
compressor
Prior art date
Application number
RU2015115157A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015115157A (ru
Inventor
Жан-Франсуа ЭСКЮРЕ
Пьер БИСКЭ
Гийом СЕВЕСТР
Original Assignee
Турбомека
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Турбомека filed Critical Турбомека
Publication of RU2015115157A publication Critical patent/RU2015115157A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2651103C2 publication Critical patent/RU2651103C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D7/00Rotors with blades adjustable in operation; Control thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/541Specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/542Bladed diffusers
    • F04D29/544Blade shapes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/56Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable
    • F04D29/563Fluid-guiding means, e.g. diffusers adjustable specially adapted for elastic fluid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Компрессорный узел турбомашины включает воздухозаборный канал, ступень сжатия воздуха, содержащую подвижное колесо компрессора и решетку предварительной закрутки, расположенную выше по потоку от подвижного колеса компрессора для регулирования скорости воздуха в воздушном потоке на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток с регулируемым углом установки. Шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток на данной высоте воздухозаборного канала в его верхней части. Угол предварительной закрутки воздушного потока лопатками составляет между 80° и 90° в верхней части воздухозаборного канала, когда решетка предварительной закрутки находится в закрытом рабочем положении на низких оборотах ступени сжатия. Другое изобретение группы относится к турбомашине, содержащей указанный компрессорный узел. При управлении решеткой предварительной закрутки компрессорного узла на низких рабочих оборотах ступени сжатия лопатки решетки устанавливают соответственно углу предварительной закрутки воздушного потока между 80° и 90°. Группа изобретений позволяет повысить эффективность компрессорного узла на низких оборотах ступени сжатия. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области турбомашин, в частности, для летательного аппарата. Более конкретно, изобретение относится к компрессорному узлу для турбомашины, в частности, для вертолетного газотурбинного двигателя, а также к турбомашине, содержащей такой узел.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как известно, газотурбинный двигатель содержит компрессорный узел, включающий в себя воздухозаборный канал и, по меньшей мере, одну ступень сжатия воздуха или компрессор, который содержит по меньшей мере одно подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал.
Такие компрессорные узлы имеют предел аэродинамической устойчивости или границу помпажа, которая ограничивает, в частности, возможности ускорения газотурбинного двигателя. На низких рабочих оборотах предел аэродинамической устойчивости компрессорного узла связан с аэродинамической перегрузкой первой ступени сжатия, что выражается в слишком больших углах падения воздушного потока, достигающего первого подвижного колеса.
В известном решении, описанном в патентной заявке FR2970508, поданной на имя заявителя, предложено установить так называемую решетку предварительной закрутки в воздухозаборном канале газотурбинного двигателя выше по потоку от первого подвижного колеса компрессора для уменьшения угла падения воздушного потока, достигающего упомянутого первого подвижного колеса, ориентируя этот поток в направлении вращения первого подвижного колеса.
Такая решетка предварительной закрутки содержит ориентируемые входные направляющие лопатки, называемые лопатками с регулируемым углом установки, установленные на картере и равномерно распределенные в воздухозаборном канале. Регулировку решетки, то есть ориентирование лопаток, осуществляют при помощи приводного кольца, что позволяет регулировать скорость воздушного потока на входе подвижного колеса таким образом, чтобы адаптировать угол падения воздушного потока, достигающего первого подвижного колеса.
Известная компоновка такой решетки предварительной закрутки предусматривает расположение лопаток решетки таким образом, чтобы угол предварительной закрутки лопаток и, следовательно, угол ориентации воздушного потока можно было менять по высоте в воздушном канале, при этом угол ориентации воздушного потока определяют как относительное отклонение воздушного потока лопаткой решетки предварительной закрутки на данной высоте воздушного канала. Иначе говоря, угол ориентации воздушного потока меняется с радиальным расстоянием в воздухозаборном канале относительно оси газотурбинного двигателя.
На фиг. 1-3 схематично в поперечном сечении на уровне вершины показано расположение двух лопаток 10 решетки 5 предварительной закрутки и двух лопаток 20 подвижного колеса 15 компрессора согласно известному решению. Последовательные лопатки 10 решетки 5 разделены расстоянием S1, называемым «шагом». Каждая лопатка 10 имеет криволинейное сечение и образует хорду С1 между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом лопаток 10, то есть между передней кромкой и задней кромкой лопатки 10.
Когда решетку открывают на высоких рабочих оборотах компрессора, например, на значение угла установки приводного кольца (не показано) решетки 5 предварительной закрутки, равное 0°, угол предварительной закрутки лопаток 10 решетки 5 обычно находится в пределах значений примерно от 0° внизу воздушного канала и примерно до 15° вверху воздушного канала (относительно оси X’X). При этом входящий в решетку воздушный поток F отклоняется на угол ориентации α1, близкий к углу предварительной закрутки лопаток и составляющий между 0° и 15° по высоте в воздушном канале, с абсолютной скоростью V1 на выходе решетки, осевой составляющей которой (по оси X’X) является Vz1. Такую установку решетки 5 используют на высоких рабочих оборотах компрессора, в частности, в максимальном рабочем режиме, например, в режиме взлета в случае вертолетного газотурбинного двигателя.
На низких рабочих оборотах компрессора, как показано на фиг.2, решетка 5 по меньшей мере частично закрыта, чтобы уменьшить аэродинамическую нагрузку и увеличить запас устойчивости по помпажу, смещая границу помпажа компрессора в сторону низких значений расхода и одновременно смещая рабочую границу к высоким значениям расхода, что позволяет получить высокую способность ускорения газотурбинного двигателя. В такой конструкции приводное кольцо (не показано) решетки 5 предварительной закрутки обычно регулируют на значение, например, около 65°, при котором угол предварительной закрутки лопаток 10 решетки 5 составляет между 65° и 80° по высоте потока в воздушном канале.
На высоких рабочих оборотах газотурбинного двигателя (при открытой решетке), когда относительная скорость W1 воздушного потока, достигающего подвижного колеса 15 компрессора вверху воздушного канала, является высокой, например, такой, что относительное число Маха в вершине подвижного колеса превышает 1,4, следует увеличить угол предварительной закрутки лопаток 10 решетки 5 сверх 15° вверху воздушного канала, например, до 20°, чтобы существенно снизить относительную скорость W1 воздуха на входе подвижного колеса 15 и значительно повысить, таким образом, КПД ступени сжатия.
Однако при такой компоновке, если приводное кольцо решетки 5 предварительной закрутки регулируют на значение закрытия решетки, например, около 65°, на низких оборотах, как показано на фиг.2, угол предварительной закрутки лопаток достигает значений порядка 85° вверху воздушного канала, то есть воздушный поток отклоняется на угол ориентации α1, примерно близкий к 85°, лопатками 10 в самой верхней части канала, в частности, на уровне дистального конца лопаток 10. В этом случае осевая скорость Vz1 воздушного потока по оси X’X на выходе решетки 5 предварительной закрутки вверху воздушного канала становится такой низкой, что может привести к нарушению аэродинамической работы лопаток 20 подвижного колеса 15 компрессора. Иначе говоря, пограничные слои воздуха больше не удерживаются на форме профилей вершины лопаток 20 подвижного колеса 15, что может привести к аэродинамическому срыву внутри подвижного колеса, называемому срывом вращающегося потока, который отрицательно влияет на аэродинамическую устойчивость компрессора, то есть является недостатком.
Непосредственным решением для устранения этого недостатка могла бы стать регулировка приводного кольца на меньшее значение при низких оборотах, например, порядка 50° или 60°, чтобы в меньшей степени закрывать решетку предварительной закрутки и увеличить, таким образом, осевую скорость Vz1 воздушного потока вверху воздушного канала. Однако такая регулировка привела бы к уменьшению углов ориентации воздушного потока на остальной части высоты воздушного канала, что является недостатком.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей изобретения является усовершенствование конструкции существующих решеток предварительной закрутки посредством увеличения угла предварительной закрутки лопаток сверх 15° вверху воздушного канала на высоких рабочих оборотах газотурбинного двигателя, одновременно избегая нарушений аэродинамической работы лопаток подвижного колеса на низких рабочих оборотах газотурбинного двигателя.
Хотя изобретение было разработано для газотурбинного двигателя летательного аппарата, оно касается любого компрессорного узла турбомашины, содержащего решетку предварительной закрутки и существующего в газотурбинных двигателях, турбореактивных двигателях, вспомогательных силовых установках (Auxiliary Power Unit или APU на английском языке), наземных турбомашинах, турбокомпрессорах и т.д. Оно касается также компрессора любого типа, то есть осевого, центробежного, смешанного и т.д.
Таким образом, объектом изобретения является компрессорный узел для турбомашины, при этом упомянутый узел включает в себя воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал, и решетку предварительной закрутки, расположенную в воздухозаборном канале выше по потоку от подвижного колеса компрессора для регулирования скорости упомянутого воздушного потока на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток с регулируемым углом установки, при этом узел отличается тем, что шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток на данной высоте воздушного канала.
Термином «шаг» обозначают расстояние между двумя идентичными точками двух последовательно расположенных лопаток решетки. Термином «хорда» обозначают расстояние сегмента между расположенным выше по потоку концом и расположенным ниже по потоку концом лопатки решетки предварительной закрутки, то есть между концом передней кромки и концом задней кромки лопатки решетки предварительной закрутки. Термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» следует рассматривать относительно направления воздушного потока, циркулирующего в турбомашине.
Предпочтительно шаг между двумя последовательными решетками превышает хорду одной из двух лопаток в верхней части воздушного канала, например, на уровне дистальных концов упомянутых лопаток. Под термином «верхняя часть воздушного канала» следует понимать часть воздушного канала, радиально наиболее удаленную от продольной оси газотурбинного двигателя. Под выражением «вверху воздушного канала» следует понимать дистальный конец лопатки относительно продольной оси газотурбинного двигателя. Точно так же термин «нижняя часть канала» обозначает часть канала, ближайшую к продольной оси газотурбинного двигателя. Под выражением «внизу воздушного канала» следует понимать проксимальный конец лопатки относительно продольной оси газотурбинного двигателя.
В известных решениях шаг между дистальными концами двух последовательных лопаток решетки предварительной закрутки был равен или был меньше хорды лопатки решетки. Иначе говоря, отношение шага к хорде (S1/C1) принимало значения от 0,9 до 1. При этом в закрытом положении решетки лопатки решетки частично перекрывали друг друга, что значительно снижало осевую скорость воздушного потока на низких оборотах и приводило к вышеупомянутым нарушениям аэродинамической работы.
В заявленном компрессорном узле шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток, при этом лопатки больше не перекрывают друг друга в закрытом положении решетки, как в известных решениях, что позволяет использовать лопатки соответственно углу предварительной закрутки, превышающему 15° в верхней части воздушного канала на высоких рабочих оборотах ступени сжатия (с очень открытыми углами установки решетки предварительной закрутки), одновременно обеспечивая эффективную аэродинамическую работу подвижного колеса компрессора на низких оборотах (с очень закрытыми углами установки решетки предварительной закрутки).
Согласно отличительному признаку изобретения, угол предварительной закрутки лопаток превышает 15° в верхней части воздушного канала, в частности, на уровне их дистальных концов, предпочтительно составляет между 15° и 25°, когда решетка предварительной закрутки находится в открытом рабочем положении на высоких оборотах ступени сжатия, например, при угле установки приводного кольца решетки, равном 0°. Таким образом, когда относительная скорость воздушного потока, достигающего первого подвижного колеса компрессора, является высокой, например, такой, при которой относительное число Маха в вершине подвижного колеса превышает 1,4, такой диапазон значений угла предварительной закрутки лопаток решетки в верхней части воздушного канала позволяет в достаточной степени уменьшить относительную скорость воздушного потока на максимальных рабочих оборотах компрессора, чтобы значительно повысить КПД ступени сжатия.
Предпочтительно угол предварительной закрутки лопаток составляет между 80° и 90° в верхней части воздушного канала, в частности, на уровне их дистальных концов, когда решетка предварительной закрутки находится в закрытом рабочем положении на низких оборотах ступени сжатия, например, при угле установки приводного кольца решетки, равном 65°. В этом случае, учитывая, что шаг между двумя последовательными лопатками превышает хорду лопатки, промежуток между лопатками в закрытом положении решетки позволяет получить осевую скорость воздушного потока, превышающую осевую скорость потока в известном узле, при такой же регулировке приводного кольца решетки предварительной закрутки. Иначе говоря, промежуток между лопатками позволяет увеличить осевую скорость воздушного потока, проходящего через решетку предварительной закрутки, в частности, при очень закрытых углах установки, чтобы избежать нарушений аэродинамической работы лопаток подвижного колеса компрессора.
Предпочтительно лопатки решетки расположены радиально по отношению к оси турбомашины и выполнены таким образом, чтобы угол предварительной закрутки лопаток решетки предварительной закрутки менялся в воздушном канале с радиальным расстоянием. Для этого лопатки могут быть, например, кручеными.
Предпочтительно угол предварительной закрутки приблизительно равен 0° внизу воздушного канала, то есть максимально близко в радиальном направлении к оси газотурбинного двигателя, составляет порядка 25° вверху воздушного канала, т.е. максимально далеко в радиальном направлении к оси газотурбинного двигателя, при значении угла установки приводного кольца решетки 0°.
Согласно аспекту изобретения, хорда лопаток является постоянной среди множества лопаток решетки предварительной закрутки.
Согласно признаку изобретения, решетка предварительной закрутки расположена в радиальной части, в колене или в осевой части воздухозаборного канала. Термины «радиальная часть» и «осевая часть» следует рассматривать относительно оси турбомашины.
Предпочтительно лопатки равномерно распределены в воздухозаборном канале. Иначе говоря, шаг между лопатками решетки является постоянным.
Объектом изобретения является также турбомашина, например, газотурбинный двигатель, в частности, для летательного аппарата, например, вертолета, содержащая воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере, одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал, и решетку предварительной закрутки, расположенную в воздухозаборном канале выше по потоку от подвижного колеса компрессора для регулирования скорости воздуха упомянутого потока на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток с регулируемым углом установки, при этом узел отличается тем, что шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток на данной высоте, предпочтительно в верхней части, воздушного канала.
Объектом изобретения является также способ управления решеткой предварительной закрутки описанного выше компрессорного узла, содержащего воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере, одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал, и решетку предварительной закрутки, расположенную в воздушном канале выше по потоку от подвижного колеса компрессора для регулирования скорости воздуха упомянутого потока на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток с регулируемым углом установки, при этом способ отличается тем, что шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток на данной высоте воздушного канала, предпочтительно в его верхней части, в частности, на уровне их дистальных концов, лопатки решетки устанавливают соответственно углу предварительной закрутки между 80° и 90° на низких рабочих оборотах ступени сжатия.
Объектом изобретения является также способ управления решеткой предварительной закрутки описанного выше компрессорного узла, содержащего воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал, и решетку предварительной закрутки, расположенную в воздушном канале выше по потоку от подвижного колеса компрессора для регулирования скорости воздуха упомянутого потока на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток с регулируемым углом установки, при этом способ отличается тем, что шаг между двумя последовательными лопатками решетки превышает хорду одной из двух лопаток на данной высоте воздушного канала, предпочтительно в его верхней части, в частности, на уровне их дистальных концов, лопатки решетки устанавливают соответственно углу предварительной закрутки, превышающему 15°, предпочтительно составляющему между 15° и 25° на высоких рабочих оборотах ступени сжатия.
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительных примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых подобные объекты имеют идентичные обозначения и на которых:
Фиг. 1 - вид в поперечном сечении узла, образованного двумя лопатками решетки предварительной закрутки и двумя лопатками подвижного колеса газотурбинного двигателя, согласно известному решению, при этом решетка предварительной закрутки находится в открытом положении.
Фиг. 2 - вид в поперечном сечении узла, показанного на фиг.1, где решетка предварительной закрутки показана в закрытом положении.
Фиг. 3 - вид в поперечном сечении расположения лопаток решетки предварительной закрутки согласно известному решению.
Фиг. 4 - вид в поперечном сечении расположения лопаток решетки предварительной закрутки в соответствии с изобретением.
Фиг. 5 - вид в поперечном сечении узла, образованного двумя лопатками решетки предварительной закрутки и двумя лопатками подвижного колеса газотурбинного двигателя, в соответствии с изобретением, при этом решетка предварительной закрутки находится в закрытом положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Хотя изобретение было разработано для газотурбинного двигателя летательного аппарата, оно касается любого компрессорного узла газотурбинного двигателя, содержащего решетку предварительной закрутки и существующего в газотурбинных двигателях, турбореактивных двигателях, вспомогательных силовых установках (Auxiliary Power Unit или APU на английском языке), наземных турбомашинах, турбокомпрессорах и т.д.
Изобретение касается также компрессора любого типа, то есть осевого, центробежного, смешанного и т.д.
Компрессорный узел для турбомашины в соответствии с изобретением включает в себя воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, ступень сжатия воздуха, содержащую подвижное колесо компрессора, на которое выходит канал, и решетку предварительной закрутки. Решетка предварительной закрутки расположена в воздушном канале выше по потоку от подвижного колеса компрессора для спрямления воздушного потока выше по потоку, который направляется на подвижное колесо, и для регулирования его скорости на входе подвижного колеса. Решетка содержит множество лопаток с регулируемым углом установки, расположенных радиально по отношению к оси турбомашины и в одной поперечной плоскости, перпендикулярной к оси турбомашины.
Во время работы турбомашины воздух поступает в воздухозаборный канал, проходит через решетку предварительной закрутки и достигает подвижного колеса компрессора. После этого воздушный поток, сжатый подвижным колесом компрессора, нагнетается в камеру сгорания, где смешивается с топливом и после сгорания производит кинетическую энергию для приведения во вращение одной или нескольких турбин.
Разумеется, турбомашина может также содержать другие ступени сжатия, расположенные между первой ступенью сжатия и камерой сгорания.
На фиг. 4 и 5 показано расположение двух лопаток 110 решетки 105 предварительной закрутки в соответствии с изобретением. Средства управления (не показаны) решеткой 105 предварительной закрутки позволяют ориентировать лопатки 110 решетки 105 в соответствии с правилом установки открывания/закрывания лопаток 110, которое зависит от режима вращения турбомашины. Такое правило установки рассчитывают таким образом, чтобы гарантировать минимальный запас по помпажу между рабочей границей и границей помпажа.
Лопатки 110 решетки 105 отстоят друг от друга на шаг S2 и имеют между своими расположенным выше по потоку и ниже по потоку концами, то есть между передней кромкой и задней кромкой, кривизну, определяющую хорду С2.
Как показано на фиг. 5, решетка 105 предварительной закрутки расположена, если рассматривать общее направление воздушного потока F, выше по потоку от лопаток 120 подвижного колеса 115 компрессора. Подвижное колесо 115 вращается с вектором скорости U таким образом, чтобы ускорять воздушный поток, отклоняемый решеткой предварительной закрутки.
Согласно изобретению, шаг S2 между двумя последовательными лопатками 110 решетки 5 превышает хорду С2 лопаток 110 решетки 105 вверху воздушного канала, поэтому лопатки 110 не перекрывают друг друга в закрытом положении решетки 105. Отношение шага S2 к хорде С2, то есть параметр S2/С2, может принимать значения между 1 и 1,5.
Таким образом, на высоких рабочих оборотах компрессора (при открытой решетке) значения угла α2 предварительной закрутки воздушного потока, составляющие между 15° и 25° вверху воздушного канала, позволяют значительно уменьшить относительную скорость W2 воздуха на входе подвижного колеса 115 и очень существенно повысить, таким образом, КПД ступени сжатия.
На низких рабочих оборотах компрессора (решетка закрыта), промежуток между лопатками 110 решетки 105 позволяет, несмотря на значения угла предварительной закрутки лопаток между 80° и 90° вверху воздушного канала, получать меньшие углы α2 предварительной закрутки воздушного потока и сохранять, таким образом, достаточно высокую осевую скорость Vz2, чтобы избегать нарушений аэродинамической работы подвижного колеса 115 компрессора на низких оборотах при очень закрытых углах установки решетки 105 предварительной закрутки.
Действительно, как показано на фиг. 5, увеличение шага S2 по сравнению с известным решением позволяет ограничить отклонение воздушного потока, проходящего между передней кромкой ВА лопатки 110 и задней кромкой BF следующей лопатки 110 решетки 105 предварительной закрутки.

Claims (9)

1. Компрессорный узел для турбомашины, включающий в себя воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо (115) компрессора, на которое выходит воздухозаборный канал, и решетку (105) предварительной закрутки, расположенную в воздухозаборном канале выше по потоку от подвижного колеса (115) компрессора для регулирования скорости воздуха в упомянутом воздушном потоке на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток (110) с регулируемым углом установки, при этом узел отличается тем, что шаг (S2) между двумя последовательными лопатками (110) решетки (105) превышает хорду (С2) одной из двух лопаток (110) на данной высоте воздухозаборного канала в его верхней части, при этом угол предварительной закрутки воздушного потока лопатками (110) составляет между 80° и 90° в верхней части воздухозаборного канала, когда решетка (105) предварительной закрутки находится в закрытом рабочем положении на низких оборотах ступени сжатия.
2. Компрессорный узел по п. 1, в котором угол предварительной закрутки воздушного потока лопатками (110) превышает 15° в верхней части воздухозаборного канала, предпочтительно составляет между 15° и 25°, когда решетка (105) предварительной закрутки находится в открытом рабочем положении на высоких оборотах ступени сжатия.
3. Компрессорный узел по п. 1, в котором угол предварительной закрутки воздушного потока лопатками (110) решетки (105) предварительной закрутки меняется в воздухозаборном канале в зависимости от радиального расстояния.
4. Компрессорный узел по п. 3, в котором угол предварительной закрутки составляет порядка 0° внизу воздухозаборного канала и составляет порядка 25° вверху воздухозаборного канала при значении угла установки решетки 0° при помощи приводного кольца.
5. Компрессорный узел по п. 1, в котором хорда (С2) лопаток (110) является постоянной среди множества лопаток (110) решетки (105) предварительной закрутки.
6. Компрессорный узел по п. 1, в котором лопатки (110) равномерно распределены в воздухозаборном канале.
7. Турбомашина, содержащая воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо (115) компрессора, на которое выходит воздухозаборный канал, и решетку (105) предварительной закрутки, расположенную в воздухозаборном канале выше по потоку от подвижного колеса (115) компрессора для регулирования скорости воздуха в упомянутом воздушном потоке на входе подвижного колеса и содержащую множество лопаток (110) с регулируемым углом установки, отличающаяся тем, что шаг (S2) между двумя последовательными лопатками (110) решетки (105) превышает хорду (С2) одной из двух лопаток (110) на данной высоте воздухозаборного канала в его верхней части, при этом угол предварительной закрутки воздушного потока лопатками (110) составляет между 80° и 90° в верхней части воздухозаборного канала, когда решетка (105) предварительной закрутки находится в закрытом рабочем положении на низких оборотах ступени сжатия.
8. Способ управления решеткой (105) предварительной закрутки компрессорного узла по любому из пп. 1-6, содержащего воздухозаборный канал, выполненный с возможностью приема воздушного потока, по меньшей мере одну ступень сжатия воздуха, содержащую по меньшей мере одно подвижное колесо (115) компрессора, на которое выходит воздухозаборный канал, и решетку (105) предварительной закрутки, расположенную в воздухозаборном канале выше по потоку от подвижного колеса (115) компрессора для регулирования скорости воздуха в упомянутом воздушном потоке на входе подвижного колеса (115) и содержащую множество лопаток (110) с регулируемым углом установки, при этом способ отличается тем, что шаг (S2) между двумя последовательными лопатками (110) решетки (105) превышает хорду (С2) одной из двух лопаток (110) на данной высоте воздухозаборного канала, лопатки (110) решетки (105) устанавливают соответственно углу предварительной закрутки воздушного потока между 80° и 90° на низких рабочих оборотах ступени сжатия.
9. Способ по п. 8, в котором лопатки (110) решетки (105) устанавливают соответственно углу предварительной закрутки, превышающему 15°, предпочтительно составляющему между 15° и 25° в верхней части воздухозаборного канала и на высоких рабочих оборотах ступени сжатия.
RU2015115157A 2012-11-09 2013-11-07 Компрессорный узел для турбомашины, турбомашина и способ управления решеткой предварительной закрутки компрессорного узла RU2651103C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1260637 2012-11-09
FR1260637A FR2998012B1 (fr) 2012-11-09 2012-11-09 Assemblage de compression pour turbomachine
PCT/FR2013/052660 WO2014072642A1 (fr) 2012-11-09 2013-11-07 Assemblage de compression pour turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015115157A RU2015115157A (ru) 2017-01-10
RU2651103C2 true RU2651103C2 (ru) 2018-04-18

Family

ID=47624353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015115157A RU2651103C2 (ru) 2012-11-09 2013-11-07 Компрессорный узел для турбомашины, турбомашина и способ управления решеткой предварительной закрутки компрессорного узла

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10352179B2 (ru)
EP (1) EP2917590B1 (ru)
JP (1) JP6352284B2 (ru)
KR (1) KR102197775B1 (ru)
CN (1) CN104884816B (ru)
CA (1) CA2887119C (ru)
FR (1) FR2998012B1 (ru)
IN (1) IN2015DN03015A (ru)
PL (1) PL2917590T3 (ru)
RU (1) RU2651103C2 (ru)
WO (1) WO2014072642A1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11174916B2 (en) 2019-03-21 2021-11-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Aircraft engine reduction gearbox
CN112796840B (zh) * 2020-12-31 2022-05-20 南昌航空大学 一种节流整流式双级协调涡轮导向器
US11268453B1 (en) 2021-03-17 2022-03-08 Pratt & Whitney Canada Corp. Lubrication system for aircraft engine reduction gearbox
CN116220913B (zh) * 2023-05-08 2023-08-18 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种低损失的发动机预旋供气系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU931984A1 (ru) * 1980-12-08 1982-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Горной Механики И Технической Кибернетики Им.М.М.Федорова Осевой направл ющий аппарат вентил тора
EP0477740A1 (en) * 1990-09-25 1992-04-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Axial-flow blower
US5794432A (en) * 1996-08-27 1998-08-18 Diversitech, Inc. Variable pressure and variable air flow turbofan engines
GB2405184A (en) * 2003-08-22 2005-02-23 Rolls Royce Plc A gas turbine engine lift fan with tandem inlet guide vanes
EP2189664A2 (de) * 2008-11-19 2010-05-26 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Mehrschaufelige Verstellstatoreinheit einer Strömungsarbeitsmaschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222235A (en) * 1977-07-25 1980-09-16 General Electric Company Variable cycle engine
JP2941319B2 (ja) * 1989-12-01 1999-08-25 三菱重工業株式会社 航空機用軸出力式ガスタービンとその運転方法
US6508630B2 (en) 2001-03-30 2003-01-21 General Electric Company Twisted stator vane
US8123471B2 (en) * 2009-03-11 2012-02-28 General Electric Company Variable stator vane contoured button
CN101737091B (zh) * 2009-12-28 2012-11-14 东方电气集团东方汽轮机有限公司 空冷给水泵汽轮机末级动叶片
CN101716920A (zh) * 2010-02-01 2010-06-02 中国北方车辆研究所 一种特种车辆的进、排气格栅
FR2970508B1 (fr) 2011-01-13 2015-12-11 Turbomeca Assemblage de compression et turbomoteur equipe d'un tel assemblage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU931984A1 (ru) * 1980-12-08 1982-05-30 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Горной Механики И Технической Кибернетики Им.М.М.Федорова Осевой направл ющий аппарат вентил тора
EP0477740A1 (en) * 1990-09-25 1992-04-01 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Axial-flow blower
US5794432A (en) * 1996-08-27 1998-08-18 Diversitech, Inc. Variable pressure and variable air flow turbofan engines
GB2405184A (en) * 2003-08-22 2005-02-23 Rolls Royce Plc A gas turbine engine lift fan with tandem inlet guide vanes
EP2189664A2 (de) * 2008-11-19 2010-05-26 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG Mehrschaufelige Verstellstatoreinheit einer Strömungsarbeitsmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
US10352179B2 (en) 2019-07-16
FR2998012B1 (fr) 2018-07-13
EP2917590B1 (fr) 2019-03-20
KR102197775B1 (ko) 2021-01-04
KR20150082223A (ko) 2015-07-15
RU2015115157A (ru) 2017-01-10
CA2887119C (fr) 2021-01-19
WO2014072642A1 (fr) 2014-05-15
IN2015DN03015A (ru) 2015-10-02
FR2998012A1 (fr) 2014-05-16
CN104884816A (zh) 2015-09-02
CN104884816B (zh) 2017-03-22
JP2015535049A (ja) 2015-12-07
PL2917590T3 (pl) 2019-07-31
JP6352284B2 (ja) 2018-07-04
US20150275681A1 (en) 2015-10-01
CA2887119A1 (fr) 2014-05-15
EP2917590A1 (fr) 2015-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3502416B1 (en) Inlet guide vane and corresponding gas turbine engine
US5282718A (en) Case treatment for compressor blades
US9488064B2 (en) Turbomachine with variable-pitch vortex generator
US2746672A (en) Compressor blading
RU2630051C2 (ru) Турбомашина, содержащая множество неподвижных радиальных лопаток, закрепленных выше по потоку от вентилятора
US20160153465A1 (en) Axial compressor endwall treatment for controlling leakage flow therein
US20170184053A1 (en) Gas turbine engine vane splitter
US11353038B2 (en) Compressor rotor for supersonic flutter and/or resonant stress mitigation
US20130287542A1 (en) Twisted variable inlet guide vane
RU2651103C2 (ru) Компрессорный узел для турбомашины, турбомашина и способ управления решеткой предварительной закрутки компрессорного узла
US20120070267A1 (en) Axial Flow Compressor, Gas Turbine System Having the Axial Flow Compressor and Method of Modifying the Axial Flow Compressor
CN112983885B (zh) 用于燃气涡轮发动机的风扇的分流器和转子翼型件的围带
US11480063B1 (en) Gas turbine engine with inlet pre-swirl features
EP3339572B1 (en) Variable guide vane device
EP2730752A2 (en) A system and method for improving gas turbine perfomrance at part-load operation
EP3098383B1 (en) Compressor airfoil with compound leading edge profile
US10443607B2 (en) Blade for an axial flow machine
US20210372288A1 (en) Compressor stator with leading edge fillet
US11220910B2 (en) Compressor stator
US10495095B2 (en) Multistage compressor with aerofoil portion profiled in a spanwise direction
US10570743B2 (en) Turbomachine having an annulus enlargment and airfoil

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner