專利名稱：三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸流壓氣機(jī)領(lǐng)域，是一種提高壓氣機(jī)負(fù)荷、降低壓氣機(jī)重量的新型空氣壓縮裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)展超音速壓氣機(jī)是提高壓氣機(jī)級負(fù)荷的內(nèi)在要求，超音速壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片一般在葉片前部的漸縮通道中布置激波實現(xiàn)超音氣流的減速增壓，在葉片后部的擴(kuò)張通道中通過減速和折轉(zhuǎn)亞音氣流，進(jìn)一步對氣流做功從而獲得比亞音速壓氣機(jī)更高的增壓比。然而，由于這種超音速壓氣機(jī)在偏離設(shè)計工況時，漸縮通道中的激波會進(jìn)入亞音擴(kuò)張通道，為了避免激波誘導(dǎo)的邊界層分離擴(kuò)張通道處的葉表曲率不宜過大，導(dǎo)致氣流的折轉(zhuǎn)能力受到了限制，不利于進(jìn)一步提高壓氣機(jī)的增壓比。 發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本發(fā)明提出了一種三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子葉片，超音速氣流在其中利用斜激波和正激波進(jìn)行增壓，使該壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子能實現(xiàn)較高的負(fù)荷；中間排葉片為等靜壓升大折轉(zhuǎn)亞音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，亞音速氣流在其中發(fā)生較大折轉(zhuǎn)，而進(jìn)出口相對馬赫數(shù)基本保持不變，其出口氣流的相對速度具有與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向同向的速度分量；后排葉片為亞音壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，亞音速氣流在其中減速擴(kuò)壓并產(chǎn)生適度折轉(zhuǎn)；以上三排葉片不僅增大了出口氣流的折轉(zhuǎn)程度，而且比傳統(tǒng)超音壓氣機(jī)有效的減小了在亞音擴(kuò)張段中的邊界層厚度，因此進(jìn)一步增強(qiáng)了壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的性能。本發(fā)明的三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)本發(fā)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(fù)荷的超音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的通道為收斂——擴(kuò)張通道，氣流在該通道內(nèi)的折轉(zhuǎn)角為3 12度；所述中間排葉片為亞音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)的折轉(zhuǎn)角為45 55度；所述后排葉片為亞音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的通道為擴(kuò)張通道，氣流在該通道內(nèi)的折轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較有如下有益效果I.提高了超音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的級載荷。2.改善了超音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子工況變化時的等熵效率。

圖I為本發(fā)明的立體圖。圖2為本發(fā)明中徑截面基元級葉柵圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。由圖I、圖2可見，該實施例為一種三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其葉片前緣楔角為4度、安裝角為40度、折轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其安裝角為3度、折轉(zhuǎn)角為50度。后排葉片3為亞音速壓氣機(jī)葉片，其安裝角為30度、折轉(zhuǎn)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(quán)利要求1.ー種三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(fù)荷的超音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的通道為收斂——擴(kuò)張通道，氣流在該通道內(nèi)的折轉(zhuǎn)角為3 12度； 所述中間排葉片為亞音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(nèi)的折轉(zhuǎn)角為45 55度； 所述后排葉片為亞音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的通道為擴(kuò)張通道，氣流在該通道內(nèi)的折轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求I所述的三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求I所述的三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求I所述的三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求I所述的三葉片串聯(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(lián)式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，旨在提供一種高效軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的葉片通道為收斂——擴(kuò)張通道，利用激波對氣流減速擴(kuò)壓；中間排葉片為亞音速壓氣機(jī)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向的速度分量；后排葉片為亞音速軸流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，其相鄰葉片組成的葉片通道為擴(kuò)張通道，實現(xiàn)亞音速氣流的壓縮和折轉(zhuǎn)。本實用新型適合用于高推重比的吸氣式發(fā)動機(jī)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(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者唐世斌, 曹小玲, 皮正仁 申請人:長沙理工大學(xué)