本發(fā)明屬于航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片冷卻領(lǐng)域，涉及一種熱板均溫?zé)o摻混渦輪葉片冷卻裝置及方法。

背景技術(shù)：

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)是航空飛行器的主要動力裝置，提高渦輪前溫度可以大幅提高發(fā)動機(jī)的推力并減少油耗。目前，渦輪前入口溫度的提升速度遠(yuǎn)大于高溫部件材料耐溫性能的提升速度，因此高效的冷卻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高推重比的關(guān)鍵技術(shù)。

現(xiàn)役渦輪葉片常采用以對流冷卻、沖擊冷卻、氣膜冷卻及與熱障涂層相結(jié)合的復(fù)合冷卻方式。其中氣膜冷卻技術(shù)于十九世紀(jì)七十年代提出，渦輪葉片的氣膜冷卻技術(shù)在航空燃?xì)廨啓C(jī)中的應(yīng)用使航空發(fā)動機(jī)渦輪前入口溫度有了較大提升。之后經(jīng)過眾多努力，渦輪前最高溫度已達(dá)2012K。美國和西歐等發(fā)達(dá)國家的有關(guān)公司與研究單位計(jì)劃將渦輪前溫度提高到2200K～2255K，甚至對一次使用的發(fā)動機(jī)要高達(dá)2366K。而目前我國的航空發(fā)動機(jī)渦輪前最高溫度還只有1900K，熱端部件技術(shù)落后是我國渦輪發(fā)動機(jī)研制體系落后的主要障礙。目前氣膜冷卻的主要問題在于：氣膜冷卻會使渦輪葉片溫度不均勻，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力；冷卻氣體用量不斷加大，使得葉柵流道內(nèi)流動與流場結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜；噴射孔及縫的存在使得葉片很難保持完整性，易于導(dǎo)致機(jī)械問題。

為實(shí)現(xiàn)對渦輪葉片的進(jìn)一步冷卻，使渦輪前最高溫度進(jìn)一步提升，同時滿足渦輪葉片溫度趨于均勻且無冷氣與燃?xì)獍l(fā)生摻混的要求，本發(fā)明提出采用熱板均溫?zé)o摻混渦輪葉片冷卻的新裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種熱板均溫?zé)o摻混渦輪葉片冷卻裝置及方法，本發(fā)明根據(jù)渦輪葉片的結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)嵌熱板對渦輪葉片進(jìn)行冷卻。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種熱板均溫?zé)o摻混渦輪葉片冷卻裝置，包括均溫?zé)岚搴蜏u輪葉片兩部分。

所述的均溫?zé)岚灏ㄕ舭l(fā)段、冷凝段和端蓋，蒸發(fā)段處于渦輪葉片內(nèi)部，液體在蒸發(fā)段汽化吸熱，為渦輪葉片降低溫度；冷凝段被端蓋封閉，蒸汽在冷凝段液化，為蒸發(fā)段提供源源不斷的液體；熱板的金屬絲網(wǎng)在熱板的外圈，相當(dāng)于熱板的吸液芯，把冷凝段的液體運(yùn)輸?shù)秸舭l(fā)段，蒸汽通道在均溫?zé)岚宓膬?nèi)部，由于液體在蒸發(fā)段汽化，蒸發(fā)段的壓力升高，在蒸發(fā)段與冷凝段的壓差下，蒸汽通過蒸汽通道由蒸發(fā)段流向冷凝段。冷凝段除了與渦輪葉片連接的壁面外，其他壁面全部分布金屬絲網(wǎng)，以保證金屬絲網(wǎng)在任何情況下都能與冷凝段的液體接觸，冷凝段外側(cè)設(shè)置肋片，以增加換熱面積，提高冷凝段的換熱效率，加速蒸汽的液化。

所述的渦輪葉片與端蓋連接，渦輪葉片的外表面由熱障涂層覆蓋，防止渦輪葉片表面材料熔化。

采用上述裝置對渦輪葉片進(jìn)行冷卻的方法，包括以下步驟：

高溫燃?xì)馔ㄟ^渦輪葉片，渦輪葉片的溫度升高，渦輪葉片內(nèi)部熱板的金屬絲網(wǎng)內(nèi)的液體吸熱汽化，液體蒸發(fā)后體積增加，蒸發(fā)段的壓力升高，則蒸汽通過蒸汽通道流向相對壓力較低的冷凝段，蒸汽在冷凝段液化，液化的液體又被金屬絲網(wǎng)吸到蒸發(fā)段，如此循環(huán)，對渦輪葉片進(jìn)行冷卻。

本發(fā)明的有益效果為：1)熱板均溫葉片冷卻技術(shù)，可使葉片溫度分布均勻，減小因溫度梯度過大產(chǎn)生的熱應(yīng)力，從而延長葉片的使用壽命；2)熱板均溫?zé)o摻混技術(shù)替代氣膜冷卻，可以完全避免冷卻空氣與高溫燃?xì)獾膿交?，以及由于摻混?dǎo)致的氣動損失，從而大大提高發(fā)動機(jī)的可靠性；3)熱板均溫?zé)o摻混技術(shù)可大幅提高冷卻效率，從而降低燃料消耗，提高發(fā)動機(jī)的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置圖；

圖中：1蒸汽通道；2金屬絲網(wǎng)；3肋片；4冷凝段；5端蓋；6蒸發(fā)段。

具體實(shí)施方式

一種熱板均溫?zé)o摻混渦輪葉片冷卻裝置，包括均溫?zé)岚?、渦輪葉片兩部分。均溫?zé)岚灏ㄕ舭l(fā)段6、冷凝段4和端蓋5，蒸發(fā)段6處于渦輪葉片內(nèi)部，熱板的金屬絲網(wǎng)2在熱板的外圈，相當(dāng)于熱板的吸液芯，蒸汽通道1在均溫?zé)岚宓膬?nèi)部，渦輪葉片的外表面由熱障涂層覆蓋，渦輪葉片與端蓋5連接，端蓋封閉均溫?zé)岚宓睦淠?，冷凝段除了與渦輪葉片連接的壁面外，其他壁面全部分布金屬絲網(wǎng)，冷凝段外側(cè)設(shè)置肋片3。

采用上述裝置對渦輪葉片進(jìn)行冷卻的方法，具體為：

高溫燃?xì)馔ㄟ^渦輪葉片，渦輪葉片的溫度升高，渦輪葉片內(nèi)部熱板的金屬絲網(wǎng)2內(nèi)的液體吸熱汽化，液體蒸發(fā)后體積增加，蒸發(fā)段的壓力升高，則蒸汽通過蒸汽通道1流向相對壓力較低的冷凝段4，蒸汽在冷凝段4液化，液化的液體又被金屬絲網(wǎng)2吸到蒸發(fā)段6，如此循環(huán)，對渦輪葉片進(jìn)行冷卻。