[发明专利]导向叶片的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机冷却领域，特别地，涉及一种导向叶片的冷却装置。

背景技术

高性能航空发动机包括一种紧凑高效的导向叶片，高性能航空发动机在运行时，其涡轮进口处温度高，如某型号发动机的涡轮进口平均温度1300K～1550K，已超过导向叶片的材料允许温度，使用时须对导向叶片进行冷却设计以保证其安全可靠的工作。导向叶片在冷却时，需要消耗压气机的压缩气体，而压缩气体对发动机综合性能产生直接的负面影响。在实际操作中，需要提高气流的冷却效率以降低气流的消耗量，提高发动机的综合使用性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、紧凑、气流冷却效率高而冷气消耗量少的导向叶片的冷却装置，以解决现有的导向叶片在冷却过程中消耗大量压缩气体后对发动机综合性能产生负面影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种导向叶片的冷却装置，导向叶片为空心结构，其包括：内嵌于导向叶片的空腔内的冲击管体，冲击管体为空心结构，冲击管体的内腔与冷气贯通；冲击管体的壁面开设多个与冲击管体的内腔贯通的通气孔，通气孔的开口朝向导向叶片的内壁面，冲击管体与导向叶片之间留有间隙，通气孔与间隙贯通；通气孔的直径为d；冲击管体贯通于导向叶片的空腔且与空腔的端面齐平，齐平的两端与导向叶片的两端均紧密贴合，用于密封冲击管体与导向叶片间隙之间的冷气。

进一步地，冲击管体与导向叶片的贴合处一端自由贴合，另一端固定密封。

进一步地，导向叶片的内壁凸设扰流柱，扰流柱包括多个叶背扰流凸台和叶盆扰流凸台，叶背扰流凸台和叶盆扰流凸台均贯通冲击管体与导向叶片之间的间隙后抵靠于冲击管体。

进一步地，叶背扰流凸台在导向叶片的叶背至前缘滞止点8％～60％的型线区域布置6～9排，每一排叶背扰流凸台横向等间距分布，相邻纵向两排叶背扰流凸台交错排列，且纵向间距S3为5倍至10倍通气孔的直径；叶盆扰流凸台在导向叶片的叶盆至前缘滞止点8％～60％的型线区域布置6～9排，每一排叶盆扰流凸台横向等间距分布，相邻纵向两排叶盆扰流凸台交错排列，且纵向间距S5为5倍至10倍通气孔的直径。

进一步地，扰流柱还包括前端横向扰流柱、叶背扰流柱、叶盆扰流柱和尾端横向扰流柱，前端横向扰流柱设置于导向叶片的叶背和叶盆的转角的内腔处；叶背扰流柱和叶盆扰流柱相对设置，冲击管体设置于叶背扰流柱与前端横向扰流柱之间；尾端横向扰流柱设置于叶背扰流柱的下方，并靠近导向叶片的尾缘，横向扰流柱与导向叶片的叶盆和叶背均连接。

进一步地，叶背扰流柱设置于导向叶片的叶背至前缘滞止点62％～66％的区域，叶背扰流柱的直径为1．5d～3d，叶盆扰流柱与叶背扰流柱结构相同；前端横向扰流柱直径S8为1．5倍至3倍通气孔的直径，长度S2为5倍至10倍通气孔的直径，相邻两个间距S1为6倍至12倍通气孔的直径；尾端横向扰流柱设置于导向叶片的叶盆至前缘滞止点71％～75％的区域之间，等间距的布置一排，间距S4为7倍至15倍通气孔的直径，直径为1．5倍至3倍通气孔的直径。

进一步地，尾端横向扰流柱的下方设有多个偏劈缝，偏劈缝设置于导向叶片的叶背和叶盆的转角处的前方，导向叶片空腔内的气体通过偏劈缝流出对导向叶片的尾缘进行气膜冷却。

进一步地，偏劈缝布置于导向叶片的叶盆距离前缘滞止点77％～88％的区域，偏劈缝的宽度S6为0．7倍至13倍通气孔的直径，高度S5为7倍至12倍通气孔的直径；偏劈缝的出口与导向叶片尾缘点的距离S7为10倍至20倍通气孔的直径。

进一步地，在一横截面上，冲击管体布置9个通气孔，通气孔与导向叶片的叶背同侧，通气孔与导向叶片的叶盆同侧，通气孔的开口朝向导向叶片的前缘滞止点，前缘滞止点位于导向叶片的叶背和叶盆的转角处。

进一步地，通气孔的中心线至前缘滞止点的弧长分别对应导向叶片的叶盆弧长的比值的取值范围为：0．11～0．15，0．23～0．27，0．4～0．44，0．52～0．56，通气孔在冲击管体的壁面纵向成排延伸，且每一排的通气孔均匀间隔布置，间隔距离为8倍至15倍通气孔的直径。

进一步地，通气孔的中心线至前缘滞止点形成的弧长分别对应导向叶片的叶背弧长的比值的取值范围为：0．05～0．08，0．12～0．16，0．4～0．44，0．52～0．56，通气孔在冲击管体的壁面纵向成排延伸，且每一排的通气孔均匀间隔布置，间隔距离为8倍至15倍通气孔的直径。

进一步地，通气孔的孔径d为0．5mm～1．5mm。