[发明专利]一种在吸力面具有台阶缝冷却结构的涡轮导叶

摘要

本发明公开了一种用于航空发动机和燃气轮机涡轮导叶的新型缝气膜冷却结构。该冷却结构包括叶片基体、气膜缝、连接肋及阶梯面，其特征在于：由在叶片吸力面基体上的内片和外片以及连接肋构成的阶梯状的缝气膜出流结构，可以使得冷却气沿叶片表面的切向方向出流。该新型叶片的这种冷却出流结构能在叶片表面形成均匀一致的冷却气膜，出流气膜具有更强的平稳性，并且减弱了出流冷气的涡流作用，冷却气膜覆盖面积大，冷却效率高，同时由于切向与高温主流掺混，还可使得叶片的气动损失降低，使得叶片兼具高冷效和高效气动性能。同时该结构还可使得叶片可用连片式结构来制造，可简化叶片的加工和维修工艺。

主权项

一种用于航空发动机涡轮导叶的新型缝气膜冷却结构，该冷却结构包括叶片基体(1)、冷气出流缝(2)、连接肋(3)、以及位于叶片基体(1)上的外片(5)和内片(6)构成。其特征在于：出流缝(2)是由位于叶片基体(1)的外片(5)和内片(6)构成的，由外片(5)和内片(6)在叶片表面外形上构成了一个台阶式的气动外形。该冷却结构可以位于叶片吸力面(涡轮叶片的叶背)的前缘段(7)，该段位于第一腔隔板(8)和叶片前缘驻点(4)之间的叶片吸力面上，同时该冷却结构也布置于叶片吸力面中部段(10)上，该段位于叶片吸力面第一冷气腔(13)隔板(8)和第二冷气腔(14)隔板(9)之间的位置上。该冷却结构的出流缝(2)中，叶片基体(1)的外片(5)和内片(6)之间在叶片高度上可布置有3～10个连接肋(3)进行连接，且保证有两条连接肋分别分布于叶片顶端(11)和叶片根部(12)上。连接肋(3)在叶片径向高度方向的长度为0.5mm～5mm之间，出流缝(2)的缝宽为(S)。其中位于吸力面前缘的出流缝(2)缝宽(S)计算式为：S＝7.64/(M Re^0.82)，位于吸力面中部的出流缝(2)缝宽计算式为：S＝6.35/(M Re^0.82)，这两式中，S表示出流缝(2)宽，M为冷气和高温燃气(15)的吹风比，Re为高温燃气(15)雷诺数。