一种低压涡轮叶片及低压涡轮的制作方法

本发明涉及航空发动机，具体而言，涉及一种低压涡轮叶片及低压涡轮。

背景技术：

1、低压涡轮是大涵道比航空发动机的主要部件之一，其设计水平对发动机整机的性能和重量有极大影响。在设计航空发动机低压涡轮的过程中，设计人员通常会使用高升力叶型以减少叶片数，进而减轻重量。但高升力叶型的端区损失较大，导致低压涡轮性能降低。端区损失的主要来源是端区二次流动，即贴近端区的低速流体在通道中横向压力梯度作用下产生的异于主流流动方向的次级流动，其中端区来流边界层在前缘附近卷起形成马蹄涡，马蹄涡的压力侧分支和通道内部的横向流动共同形成了通道涡。马蹄涡的起点被称为鞍点，鞍点距离叶片前缘越远马蹄涡强度越高；通道内的横向流动指的是在端区附近叶片通道中间附近的流体不是从叶片入口流向出口而是从压力面流向吸力面，横向流动趋势越明显通道涡强度越高。

2、因此，如何降低端区损失是低压涡轮设计上的一大难题。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

2、本发明的目的包括，提供一种低压涡轮叶片，其能够同时抑制马蹄涡和通道涡的强度，降低端区损失，从而提高低压涡轮效率。

3、本发明的目的还包括，提供一种低压涡轮，其能够同时抑制马蹄涡和通道涡的强度，降低端区损失，从而提高低压涡轮效率。

4、本发明的实施例可采用以下方式实现：

5、一种低压涡轮叶片，所述低压涡轮叶片采用高升力叶型，具有前缘、压力面、吸力面以及尾缘，所述低压涡轮叶片具有造型区域，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的端壁以及距所述端壁不超过20％叶高范围内；所述造型区域具有位于不同叶高处的第一截面、第二截面以及第三截面，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的端壁；所述第一截面的最大厚度大于所述第二截面的最大厚度，且从所述第一截面至所述第二截面，所述最大厚度线性递减；所述第一截面的前缘直径大于所述第二截面的前缘直径，且从所述第一截面至所述第二截面，所述前缘直径线性递减；所述第一截面的安装角大于所述第三截面的安装角，且从所述第一截面至所述第三截面，所述安装角线性递减；

6、其中，所述第一截面、所述第二截面以及所述第三截面的吸力面轮廓一致，且所述第一截面、所述第二截面以及所述第三截面的尾缘圆心位置一致。

7、可选地，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的下端处，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的0％叶高截面，所述第二截面不超过所述低压涡轮叶片的20％叶高截面，所述第三截面不超过所述低压涡轮叶片的15％叶高截面。

8、可选地，所述第一截面处的最大厚度为所述第二截面处的最大厚度的200％～400％；所述第一截面处的前缘直径为所述第二截面处的前缘直径的200％～400％；所述第一截面处的安装角比所述第三截面处的安装角大5°～15°。

9、可选地，所述第二截面高于所述第三截面；从所述第一截面至所述第三截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐减小；从所述第三截面至所述第二截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐增大。

10、可选地，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的上端处，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的100％叶高截面，所述第二截面不低于所述低压涡轮叶片的80％叶高截面；所述第三截面不低于所述低压涡轮叶片的85％叶高截面。

11、可选地，所述第一截面处的最大厚度为所述第二截面处的最大厚度的150％～250％；所述第一截面处的前缘直径为所述第二截面处的前缘直径的150％～250％；所述第一截面处的安装角比第三截面处的安装角大2°～5°。

12、可选地，所述第三截面高于所述第二截面；沿所述第一截面至所述第三截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐减小；沿所述第三截面至所述第二截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐增加。

13、一种低压涡轮，所述低压涡轮包括轮毂以及多个上述的低压涡轮叶片，多个所述低压涡轮叶片沿所述轮毂的周向分布。

14、本发明的实施例提供的一种低压涡轮叶片及低压涡轮的有益效果包括：

15、本发明的实施例提供了一种低压涡轮叶片，采用高升力叶型，其具有前缘、压力面、吸力面以及尾缘。低压涡轮叶片具有造型区域，造型区域位于低压涡轮叶片的端壁以及距端壁不超过20％叶高范围内；造型区域具有位于不同叶高处的第一截面、第二截面以及第三截面，第一截面为低压涡轮叶片的端壁；第一截面的最大厚度大于第二截面的最大厚度，且从第一截面至第二截面，最大厚度线性递减；第一截面的前缘直径大于第二截面的前缘直径，且从第一截面至第二截面，前缘直径线性递减；第一截面的安装角大于第三截面的安装角，且从第一截面至第三截面，安装角线性递减；其中，第一截面、第二截面以及第三截面的吸力面轮廓一致，且第一截面、第二截面以及第三截面的尾缘圆心位置一致，通过在低压涡轮叶片的端部设置造型区域，并进行如上造型，经验证可以同时抑制马蹄涡和通道涡的强度，降低端区损失，从而提高低压涡轮效率。

16、本发明的实施例还提供了一种低压涡轮，该低压涡轮具有多个上述的低压涡轮叶片，因此也具有可以同时抑制马蹄涡和通道涡的强度，降低端区损失，从而提高低压涡轮效率的有益效果。

技术特征：

1.一种低压涡轮叶片，所述低压涡轮叶片采用高升力叶型，具有前缘、压力面、吸力面以及尾缘，其特征在于，所述低压涡轮叶片具有造型区域，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的端壁以及距所述端壁不超过20％叶高范围内；所述造型区域具有位于不同叶高处的第一截面、第二截面以及第三截面，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的端壁；所述第一截面的最大厚度大于所述第二截面的最大厚度，且从所述第一截面至所述第二截面，所述最大厚度线性递减；所述第一截面的前缘直径大于所述第二截面的前缘直径，且从所述第一截面至所述第二截面，所述前缘直径线性递减；所述第一截面的安装角大于所述第三截面的安装角，且从所述第一截面至所述第三截面，所述安装角线性递减；

2.根据权利要求1所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的下端处，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的0％叶高截面，所述第二截面不超过所述低压涡轮叶片的20％叶高截面，所述第三截面不超过所述低压涡轮叶片的15％叶高截面。

3.根据权利要求2所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述第一截面处的最大厚度为所述第二截面处的最大厚度的200％～400％；所述第一截面处的前缘直径为所述第二截面处的前缘直径的200％～400％；所述第一截面处的安装角比所述第三截面处的安装角大5°～15°。

4.根据权利要求3所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述第二截面高于所述第三截面；从所述第一截面至所述第三截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐减小；从所述第三截面至所述第二截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述造型区域位于所述低压涡轮叶片的上端处，所述第一截面为所述低压涡轮叶片的100％叶高截面，所述第二截面不低于所述低压涡轮叶片的80％叶高截面；所述第三截面不低于所述低压涡轮叶片的85％叶高截面。

6.权利要求5所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述第一截面处的最大厚度为所述第二截面处的最大厚度的150％～250％；所述第一截面处的前缘直径为所述第二截面处的前缘直径的150％～250％；所述第一截面处的安装角比第三截面处的安装角大2°～5°。

7.根据权利要求6所述的低压涡轮叶片，其特征在于，所述第三截面高于所述第二截面；沿所述第一截面至所述第三截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐减小；沿所述第三截面至所述第二截面，所述低压涡轮叶片的安装角逐渐增加。

8.一种低压涡轮，其特征在于，所述低压涡轮包括轮毂以及多个权利要求1-7任一项所述的低压涡轮叶片，多个所述低压涡轮叶片沿所述轮毂的周向分布。

技术总结本发明提供了一种低压涡轮叶片及低压涡轮，涉及航空发动机技术领域。本发明的实施例提供的低压涡轮叶片具有造型区域，造型区域位于低压涡轮叶片的端壁以及距端壁不超过20％叶高范围内；造型区域具有位于不同叶高处的第一截面、第二截面以及第三截面，第一截面为低压涡轮叶片的端壁；第一截面的最大厚度以及前缘直径均大于第二截面，且从第一截面至第二截面，最大厚度和前缘直径线性递减；第一截面的安装角大于第三截面的安装角，且从第一截面至第三截面，安装角线性递减通过在低压涡轮叶片的端部设置造型区域，并进行如上造型，经验证可以同时抑制马蹄涡和通道涡的强度，降低端区损失，从而提高低压涡轮效率。技术研发人员：雷宗琪,侯伟涛,程舒娴受保护的技术使用者：中国航发商用航空发动机有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13