[发明专利]涡轮转子、膨胀机和空气循环机

说明书

本申请提供一种涡轮转子、膨胀机和空气循环机。该涡轮转子包括轮盘(1)和沿轮盘(1)周向设置的叶片，叶片前缘的气流攻角为0°，其中涡轮转子的进口气流角α为气流方向FD与涡轮转子的轴向的夹角，涡轮转子的前缘叶片角β为叶片的翼型中弧线前缘切线与涡轮转子的轴向的夹角，气流攻角i＝α‑β。根据本申请的涡轮转子，能够解决转子前缘由气流冲击产生的大分离流动的问题，从而减小气流流动损失，提高涡轮转子效率。

技术领域

本申请涉及飞机空调技术领域，具体涉及一种涡轮转子、膨胀机和空气循环机。

背景技术

目前主流飞机客舱空调的动力来源于飞机发动机引气，发动机中引出的高温高压气体进入制冷包单元，驱动膨胀轮后，带动压缩轮及冲压风扇运转。膨胀轮主要用来提供动力，以及产生低温气流。压缩轮主要用来提升高空中飞机外的低压空气压力，同时伴随有增温的作用。冲压风扇主要目的是为换热器进行热交换。

飞机空气循环机中的向心涡轮转子用于接收来自喷嘴的跨音速气流，通过将径向方向气流折转为轴向的亚音速气流，迅速减小气体压力及温度，同时输出动力带动压气机与风扇旋转。向心涡轮转子前缘往往被切削处理以便于加工，在一定攻角的气流冲击下容易产生前缘流动分离，甚至扩展为通道大分离结构，从而显著增加流动损失。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种涡轮转子、膨胀机和空气循环机，能够解决转子前缘由气流冲击产生的大分离流动的问题，从而减小气流流动损失，提高涡轮转子效率。

为了解决上述问题，本申请提供一种涡轮转子，包括轮盘和沿轮盘周向设置的叶片，叶片前缘的气流攻角为0°，其中涡轮转子的进口气流角α为气流方向FD与涡轮转子的轴向的夹角，涡轮转子的前缘叶片角β为叶片的翼型中弧线前缘切线与涡轮转子的轴向的夹角，气流攻角i＝α-β。

优选地，通过子午面流线绕涡轮转子的中心轴线O轴旋转，与叶片相交形成叶片交割线JL，将交割线JL沿子午方向坐标m以及周向坐标θ平直展开得到叶片的翼型，以子午方向坐标m为x轴，以周向坐标θ为y轴，以翼型的前缘两端点的连线与翼型的中弧线的交点为圆心，建立叶片的翼型坐标系。

优选地，叶片包括第一叶片和第二叶片，第一叶片和第二叶片的叶高相同，第一叶片的轴向长度大于第二叶片的轴向长度，第一叶片和第二叶片沿轮盘的周向交替排布。

优选地，第一叶片和第二叶片的前缘对齐。

优选地，第一叶片和第二叶片在同一坯料上一体加工而成。

优选地，在叶片的翼型坐标系内，翼型的中弧线在子午方向与周向坐标系中的分布函数为波尔茨曼函数，第一叶片与轮盘的相交面为HU1，第一叶片的叶顶曲面为SH1，第二叶片与轮盘的相交面为HU2，第二叶片的叶顶曲面为SH2，其中，

HU1的中弧线在子午方向与周向坐标系中的分布函数为：

θ＝1.08076－1.08736/(1+e^{(m-2.99171)/0.42001})

SH1的中弧线在子午方向与周向坐标系中的分布函数为：

θ＝4.11889－4.12590/(1+e^{(m-1.29564)/0.18631})

HU2的中弧线在子午方向与周向坐标系中的分布函数为：

θ＝0.43835－0.09317/(1+e^{(m-1.76698)/0.15371})

SH2的中弧线在子午方向与周向坐标系中的分布函数为：

θ＝0.88796－0.54092/(1+e^{(m-0.89473)/0.13378})。

优选地，在叶片的翼型坐标系内，第一叶片的翼型厚度满足：