專利名稱：三葉片串聯式壓氣機轉子的制作方法
技術領域：
本發明涉及軸流壓氣機領域，是一種提高壓氣機負荷、降低壓氣機重量的新型空氣壓縮裝置。
背景技術：
發展超音速壓氣機是提高壓氣機級負荷的內在要求，超音速壓氣機的轉子葉片一般在葉片前部的漸縮通道中布置激波實現超音氣流的減速增壓，在葉片后部的擴張通道中通過減速和折轉亞音氣流，進一步對氣流做功從而獲得比亞音速壓氣機更高的增壓比。然而，由于這種超音速壓氣機在偏離設計工況時，漸縮通道中的激波會進入亞音擴張通道，為了避免激波誘導的邊界層分離擴張通道處的葉表曲率不宜過大，導致氣流的折轉能力受到了限制，不利于進一步提高壓氣機的增壓比。 發明內容針對上述問題，本發明提出了一種三葉片串聯式壓氣機轉子，該轉子的葉片由三排沿流向排列的如排葉片、中間排葉片和后排葉片組成如排葉片為超首速壓氣機轉子葉片，超音速氣流在其中利用斜激波和正激波進行增壓，使該壓氣機轉子能實現較高的負荷；中間排葉片為等靜壓升大折轉亞音速壓氣機轉子葉片，亞音速氣流在其中發生較大折轉，而進出口相對馬赫數基本保持不變，其出口氣流的相對速度具有與轉子轉向同向的速度分量；后排葉片為亞音壓氣機轉子葉片，亞音速氣流在其中減速擴壓并產生適度折轉；以上三排葉片不僅增大了出口氣流的折轉程度，而且比傳統超音壓氣機有效的減小了在亞音擴張段中的邊界層厚度，因此進一步增強了壓氣機轉子的性能。本發明的三葉片串聯式壓氣機轉子通過以下技術方案實現本發明包括前排葉片、中間排葉片、后排葉片和輪盤；所述前排葉片、中間排葉片和后排葉片沿流向順次排列，該前排葉片、中間排葉片和后排葉片分別沿周向均勻安裝在輪盤的表面；所述前排葉片為高負荷的超音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為收斂——擴張通道，氣流在該通道內的折轉角為3 12度；所述中間排葉片為亞音速壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為沿流向等通流面積通道，氣流在該通道內的折轉角為45 55度；所述后排葉片為亞音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為擴張通道，氣流在該通道內的折轉角為35 45度；所述前排葉片的尾緣線與中間排葉片的前緣線存在與轉動方向相反的周向位移，該位移的大小為前排葉片柵距的5% 20% ；所述后排葉片的前緣線與中間排葉片的尾緣線存在與轉動方向相反的周向位移，該位移的大小為前排葉片柵距的5% 20% ；所述前排葉片前緣線與中間排葉片前緣線之間的軸向距離為前排葉片軸向弦長的 80% 95% ；所述中間排葉片尾緣線與后排葉片尾緣線之間的軸向距離為后排葉片軸向弦長的 70% 90% ；所述前排葉片與中間排葉片的軸向弦長之比為I. 2 2 ;所述前排葉片與后排葉片的軸向弦長之比為I. I I. 5。所述前排葉片的楔角(葉片前部壓力面和吸力面所成夾角)為3 7度。所述前排葉片的安裝角(葉片弦線與軸向所成夾角)為35 45度。所述中間排葉片的安裝角(葉片弦線與軸向所成夾角)為O 10度。所述后排葉片的安裝角(葉片弦線與軸向所成夾角)為25 40度。本發明與現有技術相比較有如下有益效果I.提高了超音速壓氣機轉子的級載荷。2.改善了超音速壓氣機轉子工況變化時的等熵效率。
圖I為本發明的立體圖。圖2為本發明中徑截面基元級葉柵圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步的描述。由圖I、圖2可見，該實施例為一種三葉片串聯式壓氣機轉子。前排葉片I、中間排葉片2和后排葉片3各24片沿周向均勻分布在整體輪盤4的外表面上。前排葉片I為超音速壓氣機轉子葉片，其葉片前緣楔角為4度、安裝角為40度、折轉角為15度。中間排葉片2為沿流向等流通面積的亞音速壓氣機轉子葉片，其安裝角為3度、折轉角為50度。后排葉片3為亞音速壓氣機葉片，其安裝角為30度、折轉角為40度。在葉片中展截面上，前排葉片I尾緣與中間排葉片2前緣的距離LI與前排葉片I的弦長Cl之比為O. 11，中間排葉片2的弦長C2與前排葉片I的弦長Cl之比為O. 53，中間排葉片2尾緣與后排葉片3前緣的距離L2與后排葉片3的弦長C3之比為O. 18，中間排葉片2的弦長C2與后排葉片3的弦長C3之比為O. 83。
權利要求1.ー種三葉片串聯式壓氣機轉子，其包括前排葉片、中間排葉片、后排葉片和輪盤，其特征是 所述如排葉片、中間排葉片和后排葉片沿流向順次排列，該如排葉片、中間排葉片和后排葉片分別沿周向均勻安裝在輪盤的表面； 所述前排葉片為高負荷的超音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為收斂——擴張通道，氣流在該通道內的折轉角為3 12度； 所述中間排葉片為亞音速壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為沿流向等通流面積通道，氣流在該通道內的折轉角為45 55度； 所述后排葉片為亞音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的通道為擴張通道，氣流在該通道內的折轉角為35 45度； 所述前排葉片的尾緣線與中間排葉片的前緣線存在與轉動方向相反的周向位移，該位移的大小為前排葉片柵距的5% 20% ； 所述后排葉片的前緣線與中間排葉片的尾緣線存在與轉動方向相反的周向位移，該位移的大小為前排葉片柵距的5% 20% ； 所述前排葉片前緣線與中間排葉片前緣線之間的軸向距離為前排葉片軸向弦長的80% 95% ； 所述中間排葉片尾緣線與后排葉片尾緣線之間的軸向距離為后排葉片軸向弦長的70% 90% ； 所述前排葉片與中間排葉片的軸向弦長之比為I. 2 2 ; 所述前排葉片與后排葉片的軸向弦長之比為I. I I. 5。
2.根據權利要求I所述的三葉片串聯式壓氣機轉子，其特征是所述前排葉片的楔角，即葉片前部壓カ面和吸力面所成夾角為3 7度。
3.根據權利要求I所述的三葉片串聯式壓氣機轉子，其特征是所述前排葉片的安裝角，即葉片弦線與軸向所成夾角為35 45度。
4.根據權利要求I所述的三葉片串聯式壓氣機轉子，其特征是所述中間排葉片的安裝角，即葉片弦線與軸向所成夾角為0 10度。
5.根據權利要求I所述的三葉片串聯式壓氣機轉子，其特征是所述后排葉片的安裝角，即葉片弦線與軸向所成夾角為25 40度。
專利摘要本實用新型公開了一種三葉片串聯式壓氣機轉子，旨在提供一種高效軸流壓氣機轉子。它包括前排葉片、中間排葉片、后排葉片和輪盤；前排葉片、中間排葉片和后排葉片沿流向順次排列，各葉片排之間具有周向和軸向位移；前排葉片為超音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的葉片通道為收斂——擴張通道，利用激波對氣流減速擴壓；中間排葉片為亞音速壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的葉片通道為沿流向等通流面積通道，其出口氣流的相對速度具有轉子轉動方向的速度分量；后排葉片為亞音速軸流壓氣機轉子葉片，其相鄰葉片組成的葉片通道為擴張通道，實現亞音速氣流的壓縮和折轉。本實用新型適合用于高推重比的吸氣式發動機和高增壓比的空氣壓縮裝置。
文檔編號F04D29/26GK202545344SQ20122000931
公開日2012年11月21日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者唐世斌, 曹小玲, 皮正仁 申請人:長沙理工大學