[发明专利]一种燃气涡轮发动机叶片和成型方法

说明书

本发明是关于燃气涡轮发动机的压缩机，具体地说，是关于抗外物损坏（F.O.D）能力得到改进的压缩机转子第一级叶片。

用于驱动飞行器的燃气涡轮发动机有时会吸入一些外来物，比如冰块，这可能会造成压缩机转子第一级叶片的损坏。曾经出现过的一种损坏是由于冰块的冲击使压缩机第一级转子叶片的前缘尖角区全部卷曲。已经观察到，吸入的冰块主要倾向于来到叶片尖和与叶片尖直接相邻的压缩机罩附近。

尖端卷曲型的叶片外物损坏会导致叶片空气动力性能的损失，和增加叶片的维修，因而是应该避免的。

美国专利4791784公开了一种增强型涡轮叶片冷却系统。但该专利说明书并没有关于外来物损坏的描述和讨论，也没有涉及尖端卷曲的问题（在压缩器的涡轮部分下游段不会出现尖端卷曲。其图本身示出了一个从位于中间跨度径向外侧的位置附近的第一前缘点后掠到尖端处的第二点的前缘。在其每个实施例中，有一个轴向热前缘和一径向冷前缘，因此，其并没有揭示出本发明的内容。

本发明的目的是提供一种经改进的燃气涡轮发动机叶片和成形方法，其增加了抗外物损坏能力并且对叶片的气动性能基本上无不利影响，其中成形方法可将因外物损坏引起叶尖卷曲的叶片修理成抗外物损坏的叶片。

为实现本发明的目的而提出的一种燃气涡轮发动机叶片，它包括：一个以根部、尖端、前缘和后缘为边界的叶面部分，其中所述根部和尖端径向相隔开、所述前缘和后缘轴向相隔开，所述前缘和后缘从所述根部延伸到所述尖端，该尖端有一弦长C和一最大厚度T;其特征在于：所述发动机叶片是一压缩机叶片，其T/C的比率不大于0.04，且该发动机叶片包括有增加所述叶面部分的尖端抗卷曲能力的结构，它包括一个所述前缘的尖端部分，该尖端部分从第一前缘点开始后掠直到一第二点，其中所述第一前缘点位于所述叶面部分中间跨度径向外侧的位置附近，而所述第二点位于所述第一前缘点的轴向后部。

本发明还包括对已被外物体损坏而造成其前缘尖端卷曲的燃气涡轮发动机叶片进行修理的方法。

一种燃气涡轮发动机叶片的成形方法，该叶片具有一叶面部分，所述叶面部分以根部、尖端、前缘和后缘为边界，其中所述根部和尖端径向相隔开，所述前缘和后缘轴向相隔开，所述前缘和后缘均从所述根部延伸到所述尖端，所述尖端有一弦长C和一最大厚度T，其特征在于：该叶片具有增加尖端抗卷曲能力的结构，该方法包括以下步骤：

从压缩机部分取得一个损坏的燃气涡轮叶面部分，T/C的比率不大于0.04，所述叶面部分具有一由外来物损坏引起的前缘尖端卷曲部分;和

沿从所述前缘上的第一点向后延伸到位于所述第一点的轴向后部的所述尖端上的第二点的分离线去掉所述前缘尖端卷曲部分，而没有添加材料去补偿在所述截除步骤中除去的所述前缘尖端弯卷部分，以使所述叶片恢复到一种初始未损坏的形状。

在以下结合附图所做的详细描述中，将按照本发明的实施例，结合本发明进一步的目的和优点，对本发明作更为具体的说明。

图1是本发明的一个实施例的燃气涡轮发动机的压缩机部分的第一级的局部剖视图;

图2是普通压缩机第一级转子一部分的顶部透视图，示出了在一个叶片上已卷曲的叶片尖端。

图3是普通压缩机叶片的侧视简图，示出了叶片前缘尖端已卷曲的区域。

图4是图1所示的本发明的一个实施例的叶片的侧视简图。

图5A是图3中所示的普通叶片的简图，显示与一个相应的固有振动频率有关的三线振型。

图5B是沿图5A中5B-5B截面所示的叶片顶视图。

图6A是图4中所示的本发明的一种实施例的叶片侧视图，显示与一个相应的固有振动频率有关的三线振型。

图6B是沿图6A中6B-6B截面所示的叶片顶视图。

图7A-7D是按照本发明的实施例，利用某种修理方法使尖端卷曲的普通叶面部分成为具有后掠式前缘的叶面部分的立体图。

图1说明的是本发明的一个典型、最佳实施例的燃气涡轮发动机的压缩机的第一级10。第一级10包括一组环形间隔分布的普通可变入口导向叶片（IGVs）12。叶片IGVs12的径向内端和径向外端通常分别安装在内罩14和外罩16上，并能绕两个安装点形成的径向轴线旋转。每个IGV12的径向外端有一根穿过外壳16的轴18，而轴18则与一根促动杠杆20固接在一起。杠杆20再与一弓形同心环22可转动地联接起来。叶片IGVs12是普通的叶片，通常随同心环22一同转动。