[发明专利]轴流式压气机静子叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种静子叶片，具体说是一种用于二级低速轴流压气机的第一级静子叶片。

背景技术

轴流式压气机作为一种对气体进行做功从而提高其压力的装置，被广泛应用于航空、地面、舰船、导弹、燃气轮机等军用和民用领域中。随着航空工业的不断发展，航空发动机性能的要求不断提高，作为航空发动机三大核心部件之一的压气机需要提供更大的压比，具备较高的效率。

随着压气机压比的不断增高，叶片通道内的逆压力剃度增加，随之而来的叶片通道内部的附面层分离更为强烈，特别是轮毂-角区的三维失速范围的扩大，其能够导致压气机效率的大大降低，更为重要的是导致整个压气机进入失速、喘振状态，带来严重的后果。

现有的二级低速轴流压气机试验台，设计总压比1.035，设计点流量为25kg/s，该压气机存在有在大流量时角区分离不明显，损失较小，但在接近近失速点时的小流量范围第一级静子叶片叶根和叶尖部分，特别是叶根部分，轮毂-角区失速非常严重，导致效率急剧下降。

发明内容

为了解决现有技术中不足，本发明的目的是提供一种三维设计、结构简单，能有效抑制轮毂-角区失速，提高压气机效率的轴流式压气机静子叶片。

本发明采用的技术方案是：一种轴流式压气机静子叶片，包括叶根部分、叶中部分和叶尖部分，所述叶根部分切向正弯曲15°-25°，其技术特点是所述叶中部分积叠线为直线，所述叶尖部分切向正弯曲15°-25°与叶根部分呈上、下对称。

进一步地，所述叶中部分两端分别与叶根部分和叶尖部分平滑过渡。

再进一步地，所述叶根部分和叶尖部分的长度均占整个静子叶片长度的20%。

采用以上技术方案，本发明达到的有益效果是：叶片根部3和叶片尖部2切向正弯曲25°，根部和尖部弯曲长度均占整个叶片长度的20%，三维设计的弯曲叶片，在大流量时，叶片端部损失不大的情况下，三维设计的静子叶片几乎不会降低压气机的性能；而在近失速点前的小流量范围，三维设计的第一级静子能显著改善压气机静子通道的流场，减小轮毂-角区失速带来的损失，显著提高效率。在小流量范围时整个压气机的效率最大可以提高1个百分点以上；三维设计的静子4能够将叶跟部分3周向平均沿叶高分布的损失系数从最大0.4降低到最大0.2以内，改善效果非常明显，而其他叶高范围并未由于静子外形的改变而增加损失。

本发明的静子叶片采用一种叶根和叶尖上下对称切向正弯曲的三维设计结构，它在大流量下基本不降低压气机效率和不改变压气机损失裕度的前提下，能够在失速点前的小流量范围对压气机第一级静子的轮毂-角区失速起到有效的抑制作用，显著地降低压气机在该流量范围内的气流损失，从而很好地提高压气机的效率。

附图说明

图1为本发明静子叶片沿气流流动方向的正视图；

图2为本发明静子叶片安装使用结构示意图；

图3为原型压气机和装有本发明静子叶片的新压气机压比-流量特性图；

图4为原型压气机和装有本发明静子叶片的新压气机效率-流量特性图；

图5为本发明静子叶片和第一级原型静子在近失速点的损失系数沿叶高的径向分布图。

图中：叶片中部1、叶片尖部2，叶片根部3，静子叶片4，外安装柄5，内安装柄6。

具体实施方式

以下结合附图对本发明结构示意图。

图1所示，一种轴流式压气机静子叶片，静子叶片4包括叶根部分3、叶中部分1和叶尖部分2，叶尖部分2切向正弯曲15°-25°，叶根部分3切向正弯曲15°-25°，叶中部分1积叠线为直线；叶中部分两端分别与叶根部分和叶尖部分平滑过渡；叶根部分和叶尖部分的长度均占整个静子叶片长度的20%。

图2所示，静子叶片4安装使用时，叶片根部3与内安装柄6固顶后连接在压气机轮毂一端，叶尖部分2与外安装柄5固定后连接在压气机机匣一端。

图3-5所示，二级低速轴流压气机原型和装有三维设计的第一级静子叶片4后的新压气机的压比-流量特性曲线和效率-流量特性曲线相比较，在大流量时，叶片端部损失不大的情况下，三维设计的静子叶片4几乎不会降低压气机的性能；而在近失速点前的小流量范围，三维设计的第一级静子4能显著改善压气机静子通道的流场，减小轮毂-角区失速带来的损失，显著提高效率。在小流量范围时整个压气机的效率最大可以提高1个百分点以上。图5可以看到，三维设计的静子4能够将叶跟部分3周向平均沿叶高分布的损失系数从最大0.4降低到最大0.2以内，改善效果非常明显，而其他叶高范围并未由于静子外形的改变而增加损失。