一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子的制作方法

本申请属于涡轮领域，尤其涉及一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子。

背景技术：

1、涡轮工作在高温、高压的燃气环境中，并且高速旋转，恶劣的工作环境，使得涡轮成为航空发动机中寿命最短、最容易发生故障的部件，发动机整机寿命主要是由涡轮的工作寿命所确定，涡轮的结构完整性直接影响发动机工作的可靠性；此外，为了保证热防护，涡轮部件采用了复杂的冷却设计，并使用技术复杂、成本昂贵的材料及加工工艺，这又使得涡轮成为发动机最重和最昂贵的部件。因此在涡轮设计中需要充分考虑涡轮的寿命和成本。

2、总的来说，涡轮叶片设计需要满足涡轮性能优，同时涡轮强度好，寿命长，成本低且加工工艺性好的目标。

3、现有技术设计的涡轮在高载荷高通流条件下叶片二次流损失和激波损失大，涡轮效率低；同时叶尖温度较高，强度较差，叶片寿命较短。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本申请提供一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

2、一种马刀型涡轮叶片，所述叶片包括：叶根以及叶尖；所述叶片中任意一个垂直于叶根与叶尖连线的截面均包括以下尺寸参数：截面面积、最大厚度以及弦长；

3、自叶根至叶尖所述叶片的截面面积和最大厚度均逐渐减小；

4、所述叶片轴向弦长按以下公式计算所得：

5、y＝-0.01r2+1.65r-68.9

6、其中，r为截面径向高度，y为轴向弦长；

7、所述叶片位于叶根处截面的轴向弦长与位于叶尖处截面的轴向弦长之比为0.55～0.75。

8、进一步地，所述截面还包括以下尺寸参数：尾缘直径；自叶根至叶尖，所述叶片的尾缘直径逐渐增大。

9、进一步地，所述截面还包括以下尺寸参数：出口构造角；自叶根至叶尖，所述叶片的出口构造角逐渐增大，变化幅度逐渐减小后再逐渐增大。

10、进一步地，自叶根至叶尖，所述叶片的弦长先增加后减小。

11、进一步地，所述叶片为单晶合金铸造而成。

12、进一步地，所述叶片表面喷涂有铂铝涂层

13、进一步地，所述叶片还包括榫头，所述榫头设于叶片的叶根处。

14、进一步地，所述叶片内部中空，榫头处设有进气孔，尾缘处设有排气孔。

15、进一步地，叶尖处设有凹槽，槽深度1～2mm，凹槽内设有多个除尘孔，所述除尘孔的总面积为排气孔总面积的1/8～1/10。

16、本申请还提供一种涡轮转子，包括：涡轮盘、前挡板以及叶片，所述叶片是上述的一种马刀型涡轮叶片，其中，所述叶片设有多个，多个叶片圆周等距分布，叶片安装于涡轮盘的外环面，并且，涡轮盘上还设有用于限制叶片移动的止动凸台；所述前挡板呈圆盘状，与涡轮盘同轴地安装在涡轮盘上，前挡板通过压紧螺母与涡轮盘连接，涡轮盘与前挡板之间具有缝隙，所述缝隙连通叶片的进气孔。

17、本申请的技术效果和优点：

18、与现有的涡轮叶片相比，本申请提供的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子中，叶片具有更大的尾缘厚度、更小的叶尖宽度和面积，更大的尾缘厚度可以提高抗氧化烧蚀能力，更小的叶尖宽度和面积可以减少燃气接触面积。

19、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种马刀型涡轮叶片，其特征在于，所述叶片包括：叶根以及叶尖；所述叶片中任意一个垂直于叶根与叶尖连线的截面均包括以下尺寸参数：截面面积、最大厚度以及弦长；

2.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述截面还包括以下尺寸参数：尾缘直径；自叶根至叶尖，所述叶片的尾缘直径逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述截面还包括以下尺寸参数：出口构造角；自叶根至叶尖，所述叶片的出口构造角逐渐增大，变化幅度逐渐减小后再逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，自叶根至叶尖，所述叶片的弦长先增加后减小。

5.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述叶片为单晶合金铸造而成。

6.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述叶片表面喷涂有铂铝涂层。

7.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述叶片还包括榫头，所述榫头设于叶片的叶根处。

8.根据权利要求7所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，所述叶片内部中空，榫头处设有进气孔，尾缘处设有排气孔。

9.根据权利要求1所述的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，其特征在于，叶尖处设有凹槽，槽深度1～2mm，凹槽内设有多个除尘孔，所述除尘孔的总面积为排气孔总面积的1/8～1/10。

10.一种涡轮转子，其特征在于，包括：涡轮盘、前挡板以及叶片，所述叶片是权利要求1-9任一项所述的一种马刀型涡轮叶片，其中，所述叶片设有多个，多个叶片圆周等距分布，叶片安装于涡轮盘的外环面，并且，涡轮盘上还设有用于限制叶片移动的止动凸台；所述前挡板呈圆盘状，与涡轮盘同轴地安装在涡轮盘上，前挡板通过压紧螺母与涡轮盘连接，涡轮盘与前挡板之间具有缝隙，所述缝隙连通叶片的进气孔。

技术总结本申请公开了一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子，所述叶片包括：叶根以及叶尖；所述叶片中任意一个垂直于叶根与叶尖连线的截面均包括以下尺寸参数：截面面积、最大厚度以及弦长；自叶根至叶尖所述叶片的截面面积和最大厚度均逐渐减小；一种涡轮转子，包括：涡轮盘、前挡板以及叶片，所述叶片是上述实施例中所述的一种马刀型涡轮叶片，其中，所述叶片设有多个，多个叶片圆周等距分布，叶片安装于涡轮盘的外环面。与现有的涡轮叶片相比，本申请提供的一种马刀型涡轮叶片及涡轮转子中，叶片具有更大的尾缘厚度、更小的叶尖宽度和面积，更大的尾缘厚度可以提高抗氧化烧蚀能力，更小的叶尖宽度和面积可以减少燃气接触面积。技术研发人员：房兴龙,刘冬华,陈竞炜,付晟,赵兰芳,李泽峰受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5