[发明专利]用于涡轮发动机的具有优化的根部的桨叶以及用于优化桨叶轮廓的方法

说明书

本发明涉及用于飞行器的涡轮发动机的桨叶，该桨叶包括叶片，叶片具有上表面和下表面，上表面和下表面沿涡轮发动机中气体的流通方向在上游处通过前缘连接、在下游处通过后缘连接，叶片在径向外端部处具有根部，并且叶片包括在径向外端部处截取的、在垂直于叶片的径向方向的平面中的具有第一重心(G1)的横向头部截面(ST)。根据本发明，根部具有第二重心(G2)，该第二重心被限定在平行于横向头部截面的平面中并且从第一重心至少横向地偏移，第二重心(G2)被限定在预定区域(ZG)中，该预定区域由基本上形成V形的第一直线(L1)和第二直线(L2)至少部分地界定，该V形朝向下表面(10)开口并且包括顶点，该顶点在横向头部截面上的正交投影位于第一重心(G1)上。

技术领域

本发明涉及用于飞行器的涡轮发动机的桨叶的领域。特别地，本发明涉及用于涡轮发动机的这些桨叶的设计和/或制造。

背景技术

现有技术包括文献JP-A-H09 60501、JP-A-200018003、JP-A-H07 253001、US-A-4165 949以及EP-A1-1 612 372。

涡轮发动机的许多机械部件被修改和/或重新设计，以提高涡轮发动机的性能。具有优化的空气动力学轮廓的低压涡轮桨叶特别受关注。一般而言，用于可移动的轮的低压涡轮桨叶包括空气动力学叶片，该空气动力学叶片沿垂直于纵向轴线的径向轴线延伸并且由内根部和外跟部径向地界定。叶片包括由压力侧表面和吸力侧表面连接的前缘和后缘。优化叶片的空气动力学轮廓的一种方法是将桨叶的后缘的厚度减少约0.30mm(从距后缘1mm起，沿着涡轮发动机中气体的流通)以避免空气动力学损失。

然而，与“常规”桨叶相比，这种新的几何形状在可制造性和设计方面引入了特殊的新的限制以满足使用寿命目标。后缘在其整个径向高度上还受到高的机械应力，特别地当桨叶旋转时在与桨叶的根部和/或跟部的连接处受到高的机械应力。

特别地，本发明旨在提供用于涡轮发动机的桨叶，该桨叶的轮廓被优化以在涡轮发动机运行期间减小施加在桨叶的后缘上的应力。

发明内容

根据本发明，这通过用于飞行器的涡轮发动机的桨叶来实现，该桨叶包括沿径向方向延伸的叶片，该叶片具有压力侧表面和吸力侧表面，压力侧表面和吸力侧表面沿着涡轮发动机中气体的流通方向在上游处通过前缘连接、在下游处通过后缘连接，叶片在径向外端部处具有跟部，并且叶片包括在径向外端部处截取的、在垂直于叶片的径向方向的平面中的横向头部截面，跟部从具有第一重心的横向头部截面朝向外侧径向地延伸，跟部具有第二重心，第二重心被限定在平行于横向头部截面的平面中，第二重心从第一重心至少横向地偏移，第二重心被限定在预定区域中，该预定区域由基本上形成V形的第一直线和第二直线至少部分地界定，该V形朝向压力侧表面开口并且包括顶点，顶点在横向头部截面上的正交投影位于第一重心上。

因此，该解决方案实现了上述目的。特别地，考虑到桨叶和桨叶的空气动力学轮廓的制造限制，跟部的重心的这种布置使得能够将施加到后缘的应力减少约10％。这种桨叶轮廓也更有效，并且其后缘可以更薄。这种桨叶还可以适应于任何类型的涡轮发动机，而不需要对涡轮发动机进行结构上的修改以整合桨叶。

桨叶还包括单独采用或组合采用的以下特征中的一个或多个：

-横向头部截面位于跟部的径向正下方。

-第一重心与惯性参考系相关联，惯性参考系包括垂直的并且穿过第一重心的第一惯性轴线和第二惯性轴线，第一直线相对于第一惯性轴线以第一角度倾斜，第二直线相对于第一惯性轴线以第二角度倾斜。

-预定区域由第三直线界定，第三直线平行于第一惯性轴线并且以预定距离朝向压力侧表面偏移。

-叶片是填充满的。

-桨叶包括位于叶片的径向内端部处的根部，径向内端部在径向方向上与径向内端部相对，后缘具有第一加厚部，第一加厚部径向地位于根部的第一平台与叶片之间，并且在后缘的两侧上至少部分地横向延伸。