[发明专利]一种预防涡轮转子叶片锯齿冠错位的方法及航空发动机

说明书

本申请涉及一种预防涡轮转子叶片锯齿冠错位的方法，所述方法包括：获取转子叶片安装在涡轮盘上的偏摆角度；根据所述偏摆角度确定锯齿冠啮合面在圆周方向上的理论偏摆距离；增加所述叶冠的啮合面长度使得所述啮合面的长度大于所述偏摆距离的长度。本申请的方法通过在涡轮转子叶片和涡轮盘设计时增加转子叶片在涡轮盘上左右偏摆量的计算，保证叶冠啮合面长度大于转子叶片在涡轮盘上的偏摆量，从而有效的避免了锯齿冠的错位。

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种预防涡轮叶片锯齿冠错位的设计方法及航空发动机。

背景技术

发动机涡轮转子叶片为了提高气动效率通常会带有锯齿冠，工作时通过叶冠间的摩擦阻尼可以起到减振的作用。带叶冠的转子叶片在设计时通常带有预扭角，装配后，相邻叶冠啮合面间产生的预扭紧度使整环叶冠形成刚性的连锁环状，增强整级/整环转子叶片的整体刚性，提高转子叶片抵抗振动的能力。然而，带叶冠的转子叶片在使用过程中易出现因为叶片预扭角消失、转静子装配质量差、转静子异常碰磨等造成叶冠错位现象。如图1所示，四个转子叶片的叶冠11a～11d，其中叶冠11a和叶冠11b及叶冠11c和叶冠11d正常啮合，但叶冠11b与叶冠11c出现错位，影响发动机的使用安全。涡轮转子叶片出现叶冠错位故障后，整环叶片的整体啮合作用被破坏、叶身扭转偏离气动设计位置。这会导致涡轮性能衰减、转静子间发生剧烈碰磨甚至是叶片断裂等严重后果，直接威胁到发动机的使用安全。

发明内容

本申请的目的是提供了一种预防涡轮转子叶片锯齿冠错位的方法及航空发动机，以解决上述任一问题。

在第一方面，本申请提供一种预防涡轮转子叶片锯齿冠错位的方法，所述方法包括：获取转子叶片安装在涡轮盘上的偏摆角度；根据所述偏摆角度确定锯齿冠啮合面在圆周方向上的理论偏摆距离；增加所述叶冠的啮合面长度使得所述啮合面的长度大于所述偏摆距离的长度。

在本申请一实施方式中，所述方法包括：确定与所述转子叶片配合的外环蜂窝结构，所述外环蜂窝结构在外环蜂窝台阶处具有斜面，或所述外环蜂窝结构在台阶处具有倒角。

在本申请一实施方式中，所述方法包括：确定所述转子叶片的材料，所述材料在常温下满足所述转子叶片的力学性能，且不会产生高温蠕变的高温合金材料。

在本申请一实施方式中，所述方法包括：检查所述转子叶片的锯齿冠的周向跳动，确定所述周向跳动不超过0.3mm。

在本申请一实施方式中，所述方法包括：检查所述转子叶片相对的外环蜂窝结构的周向跳动，确定所述周向跳动不超过0.3mm。

在另一方面，本申请提供了一种航空发动机，所述航空发动机包括多个转子叶片和外环蜂窝，所述转子叶片的顶部具有锯齿冠，多个所述转子叶片周向设置使得所述锯齿冠相互配合以构成环状，所述外环蜂窝固定于涡轮机匣且环状包围在所述锯齿冠的径向外端，所述转子叶片的底部具有榫头，所述榫头安装于所述涡轮盘且所述榫头与所述涡轮盘之间具有偏摆角度，相邻所述转子叶片的锯齿冠以啮合面配合，且所述啮合面的长度大于所述偏摆角度所对应的理论偏摆距离。

在本申请一实施方式中，所述外环蜂窝具有与所述转子叶片相配合的至少两个配合面，所述配合面之间具有高度差，且所述配合面之间具有斜面或倒角。

在本申请一实施方式中，所述转子叶片采用在常温下满足所述转子叶片的力学性能且不会产生高温蠕变的高温合金材料制成。

在本申请一实施方式中，所述转子叶片的周向跳动不超过1mm。

在本申请一实施方式中，与所述转子叶片相对的外环蜂窝的周向跳动不超过1mm。

本申请的预防涡轮转子叶片锯齿冠错位的方法通过在涡轮转子叶片和涡轮盘设计时增加转子叶片在涡轮盘上左右偏摆量的计算，保证叶冠啮合面长度大于转子叶片在涡轮盘上的偏摆量，从而有效的避免了锯齿冠的错位。

附图说明