葉片表面附面層可控抽吸裝置的製作方法

2023-05-08 07:06:51

本實用新型涉及航空發動機的葉片的附件。

背景技術：

隨著如今飛機對動力要求的提高，航空發動機向著高推重比、低耗油率的方向快速發展。作為航空發動機核心部件之一的風扇/壓氣機，其設計水平越來越高，設計要求越來越苛刻，高效率、高負荷是現今壓氣機設計的基本特徵。高負荷、高效率壓氣機設計意味著葉片承受的氣動負荷在增加的同時還必須保證效率的不下降，這是一個矛盾。高負荷壓氣機承受的逆壓梯度高，葉型設計困難，極易出現葉型表面的氣流分離，導致葉片做功急劇下降，效率損耗。究其原因，能否控制附面層的發展和分離是設計出高效率、高負荷壓氣機的關鍵。

對葉片表面附面層進行抽氣或吹氣，通過在葉片表面開槽(開孔)設計流體流通路徑，引走(或吹走)附面層內低能流體，使得葉片表面附面層減薄，流體貼著葉片表面流動，從而達到消除附面層分離、提高葉片做功能力以及降低葉片損失、提高葉片效率的目的。目前，對葉片表面進行抽吸附面層控制葉片表面氣流分離的研究相當普遍、研究內容也多種多樣，如在葉片整個葉高上開貫通槽抽吸附面層，也有在葉片表面開多排的離散孔形式，從葉片兩端區抽吸或吹氣控制附面層的，在葉片表面埋設渦流器、離子器等設備控制附面層的，還有的自吸式開槽引氣方式，即從流道前後或葉片表面通過壓差自然形成抽吸氣流的。這些方法中有些存在著結構複雜，應用受限的問題，如埋設離子器，需要引入外接電路，且對附面層控制作用較微弱，另外，這些方法對於附面層抽吸時流量大小和抽吸位置無法進行有效控制，且缺乏簡單有效的方法。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種葉片表面附面層可控抽吸裝置，該裝置結構簡單、易實現。

一種葉片表面附面層可控抽吸裝置包括葉片以及流路管，所述葉片具有吸力面以及從展向方向的一端側開口並延伸到另一端的管孔，所述流路管可旋轉地插設於所述管孔中，所述吸力面在對應葉片的葉尖和葉根的位置分別具有抽氣孔，所述流路管具有第一孔、第二孔、第三孔以及第四孔，所述第一孔和所述第二孔在同一直線方向上，所述流路管在所述管孔中具有第一旋轉位置，在該第一旋轉位置，所述第一孔和所述第二孔與在葉尖和葉根的所述抽氣孔分別相通；所述第三孔與所述第一孔、所述第二孔在周向上錯開，所述流路管在所述管孔中還具有第二旋轉位置，在該第二旋轉位置，所述第三孔在葉尖的所述抽氣孔相通；所述第四孔與所述第一孔、所述第二孔、所述第三孔在周向上錯開，所述流路管在所述管孔中還具有第三旋轉位置，在該第三旋轉位置，所述第四孔與在葉根的所述抽氣孔相通。

所述的葉片表面附面層可控抽吸裝置的進一步特點是，所述流路管和所述管孔之間由套在所述流路管上並接觸所述管孔的孔端面的封嚴軸套密封。

所述的葉片表面附面層可控抽吸裝置的進一步特點是，所述抽氣孔在葉片弦長方向位於葉片弦長40-70％的位置。

所述的葉片表面附面層可控抽吸裝置的進一步特點是，該葉片表面附面層可控抽吸裝置還包括用於旋轉所述流路管的旋轉裝置，用於控制所述流路管的旋轉角度。

所述的葉片表面附面層可控抽吸裝置的進一步特點是，所述流路管的出口連接真空設備或者大氣環境或者流道內低壓氣路，形成抽吸的驅動力。

所述的葉片表面附面層可控抽吸裝置的進一步特點是，所述流路管的出口連接高壓氣源或者流道內高壓氣路，形成吹氣的驅動力。

本實用新型的有益效果包括：

本實用新型針對易發生葉片分離的展向方向的近兩端壁區域進行附面層的抽吸控制，葉片內布置可旋轉的流路管，流路管表面與葉片表面的抽氣孔對應位置開孔，形成抽吸流路，根據需要旋轉流路管，改變抽吸位置和槽道面積，達到對抽吸位置和抽吸流量控制的目的；針對需求可以改變抽吸位置和抽吸流量的大小，達到精確控制葉片表面附面層發展的目的，該裝置結構簡單、易實現、且控制效果明顯；解決了葉片表面附面層分離的增厚、氣流發生分離，效率損失的問題；解決在葉片表面發生不同程度的氣流分離，採用不同抽氣流量的問題。

另外，抽吸位置可以設置在葉片易發生分離的50-60％弦長區域，解決在葉片表面兩端區不同的位置發生氣流分離時，抽吸位置選擇的問題。

附圖說明

本實用新型的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為一個實施例中葉片表面附面層可控抽吸裝置的葉片的立體圖。

圖2為該葉片表面附面層可控抽吸裝置的流路管的立體圖一。

圖3為該葉片表面附面層可控抽吸裝置的流路管的立體圖二。

圖4為該葉片表面附面層可控抽吸裝置的抽吸控制示意圖。

圖5為該葉片表面附面層可控抽吸裝置施加了封嚴軸套的立體圖。

圖6為該葉片表面附面層可控抽吸裝置的吸力面的流線示意圖。

圖7為一比較例中葉片的吸力面的流線示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便於充分理解本實用新型，但是本實用新型顯然能夠以多種不同於此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本實用新型的保護範圍。

需要注意的是，附圖均僅作為示例，其並非是按照等比例的條件繪製的，並且不應該以此作為對本實用新型實際要求的保護範圍構成限制。

如圖1、圖2以及圖3所示，葉片表面附面層可控抽吸裝置包括葉片1以及流路管2。葉片1具有吸力面11，以及從展向方向的一端側開口並延伸到另一端的管孔10。在圖1中，葉片1，展向方向大致為豎直方向，管孔10的上端側開口，管孔10可以是一端開口另一端封閉。流路管2可旋轉地插設於管孔10中。流路管2與管孔10之間可以通過密封裝置密封，該密封裝置可以是獨立的，如圖5所示的封嚴軸套3，也可以是其他密封件。葉片1的吸力面11在對應葉片的展向兩端的位置分別具有抽氣孔12、13，相應地，流路管2具有第一孔21、第二孔22、第三孔23以及第四孔24。第一孔21和第二孔22在同一直線方向上，流路管2在管孔10中具有第一旋轉位置，即圖4所示的位置，在該第一旋轉位置，第一孔21和第二孔22與在展向方向兩端的抽氣孔12、13分別相通，此時可以提供最大的抽氣量。第三孔23與第一孔21、第二孔22在周向上錯開，流路管2在管孔10中還具有第二旋轉位置，該第二旋轉位置大致是在圖4所示的位置旋轉一個角度例如120度後的位置，在該第二旋轉位置，第三孔23與展向方向一端的抽氣孔12相通；第四孔24與第一孔21、第二孔22、第三孔23在周向上錯開，流路管2在管孔10中還具有第三旋轉位置，可以是在圖4所示的位置反向旋轉一個角度例如120度後的位置，在該第三旋轉位置，第四孔24與在展向方向另一端的抽氣孔13相通。各孔可以是圓孔或者其他形狀的孔，包括縫或槽。

如圖5所示，葉片1在展向方向配置兩壁板1a、1b，流路管2和管孔10之間由套在流路管2上並接觸管孔的壁板的封嚴軸套3密封，一旦密封，通過流路管2形成的抽吸力就可以完全作用於抽氣孔12或/和抽氣孔13。

抽氣孔12、13大致在在葉片1的弦長方向位於葉片弦長40-70％，優選為50-60％的位置，在此位置，可以更有效地消除或減薄吸力面的附面層分離，減少葉片流動損失。

該葉片表面附面層可控抽吸裝置還可以包括用於旋轉流路管2的旋轉裝置，旋轉裝置在圖中沒有示出，其可以是電機，用於控制流路管2的旋轉角度。

流路管1的出口10可以連接真空設備或者大氣環境或者流道內低壓氣路，形成抽吸的驅動力。

流路管1的出口10也可以連接高壓氣源或者流道內高壓氣路，形成吹氣的驅動力。

在前述實施例中，通過控制流路管2的旋轉角度，控制流路管的各孔的實際的流通面積，可以精確的控制抽吸的流量，針對不同程度的附面層分離進行抽吸控制。

如圖6所示，通過抽吸作用，降低附面層4B分離的厚度，相對於圖7所示的無抽吸裝置的葉片的附面層4A的分離厚度，易大大降低，即其附面層分離得到很好的控制。

本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實用新型權利要求所界定的保護範圍之內。