[发明专利]具有错位斜向叶型接受孔的高位预旋供气系统盖板盘

说明书

一种具有错位斜向叶型接受孔的高位预旋供气系统盖板盘，在该盖板盘盘面的外缘均布有多个错位斜向叶型接受孔，并使各所述错位斜向叶型接受孔的进口均位于所述盖板盘外表面环形凹槽槽底表面上，各错位斜向叶型接受孔的出口均位于该盖板盘的内表面上，并分别与所述涡轮盘上的叶片供气孔连通。各错位斜向叶型接受孔内上表面为叶型吸力面，下表面为叶型压力面；各叶型吸力面与叶型压力面均为曲面。本发明通过降低自身流动损失和减小叶片供气孔处的流动损失，使喷嘴出口旋转比增大，系统温降提高。

技术领域

本发明涉及航空发动机预旋供气系统应用领域，具体是一种具有错位斜向叶型接受孔的高位预旋供气系统盖板盘。

背景技术

航空发动机的发展对飞机的进步和发展起着极为重要的作用。提高涡轮前燃气温度是提高发动机性能的主要途径之一，涡轮前燃气温度的不断提高对叶片冷却技术提出了更高的要求。航空发动机预旋供气系统是发动机空气系统的一部分，起着给高速转动的涡轮转子叶片供给冷却气的作用。给涡轮转子叶片供气涉及到转动具有来的坐标系转换以及做功等问题，十分复杂。设计优良的预旋供气系统可使冷气温度降低100K左右，从而大大增加涡轮转子叶片的工作寿命。预旋降温的主要原理是通过预旋喷嘴加速气流并形成与涡轮盘转动方向相同的周向速度分量，降低气流静温，使气流在转子件内与转子共转，从而达到降低气流相对总温的目的。

预旋供气系统分为高位预旋供气系统和低位预旋供气系统。预旋供气系统由进气腔、预旋喷嘴、预旋腔、接受孔、盖板腔和叶片供气孔组成。其中，接受孔加工在盖板盘上，叶片供气孔加工在涡轮盘上，盖板盘与涡轮盘之间的空腔为盖板腔。为提高预旋供气系统性能，需从两方面入手：一方面需尽量提高预旋喷嘴的流量系数及预旋效率，使得气流在预旋喷嘴处损失一定的压力能获得尽可能大的周向速度以及温降效果；另一方面需要减小转动部分的流动损失，即提高转子部分的压力增量。如果系统进出口压力一定，转动部分的压增越大，喷嘴出口的压力也就越低，这会有益于气流在预旋喷嘴的膨胀加速进而获得更大的温降。

预旋供气系统中影响转子流动损失及转子压增的一个重要元件即为加工在盖板盘上的转动的接受孔。接受孔的主要功能是接受经过喷嘴预旋的气流，使其登陆到高速旋转的叶片供气孔中，在预旋供气系统中，传统接受孔多为轴向直通接受孔。在公开号为CN107313860B的专利中公开了一种用于低位预旋供气系统的叶型接受孔，该叶型接受孔提高了低位预旋供气系统10％～30％的效率。在公开号为CN108087123A的发明创造中公开了一种用于预旋供气系统的多排接受孔，用于低位预旋供气系统的接受孔至少两排，增加了接受孔的面积，提高了接受孔的流量系数。但上述技术均适用于低位预旋供气系统，对于高位预旋供气系统，尤其是当预旋喷嘴与叶片供气孔半径位置不同的高位预旋供气系统，使用的仍然为轴向直通接受孔；现有技术中的轴向直通接受孔2加工在盖板盘1上，盖板盘1与涡轮盘3通过沉头螺钉连接，盖板盘与涡轮盘围成的空腔为盖板腔5。该轴向直通接受孔2沿整环均布多个，轴向直通接受孔半径位置与喷嘴出口半径位置相同。具体如图3a-图5b所示。该轴向直通接受孔不仅自身流动损失大，流量系数低。同时由于盖板腔的存在，也会导致下游叶片供气孔流量系数的降低，使得高位预旋供气系统温降特性变差。

发明内容

为了克服现有技术存在的流量系数低、温降特性差的不足，本发明提出了一种具有错位斜向叶型接受孔的高位预旋供气系统盖板盘。

本发明提出的具有错位斜向叶型接受孔的高位预旋供气系统盖板盘盘面的外缘均布有多个错位斜向叶型接受孔，并使各所述错位斜向叶型接受孔的进口均位于所述盖板盘外表面环形凹槽槽底表面上，各所述错位斜向叶型接受孔的出口均位于该盖板盘的内表面上，并分别与所述涡轮盘上的叶片供气孔连通。

所述错位斜向叶型接受孔内上表面为叶型吸力面，各所述错位斜向叶型接受孔内下表面为叶型压力面。所述叶型吸力面为曲面，由叶型吸力样条曲线沿所在盖板盘的半径方向拉伸7.5mm而形成。所述叶型压力面为曲面，由叶型压力样条曲线沿盖板盘的半径方向拉伸7.5mm而形成。

样条曲线在直角坐标系下的坐标如表3所示：