[发明专利]涡轮机压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及诸如涡轮喷气发动机或飞机涡轮螺旋桨发动机之类涡轮机压缩机，所述压缩机包括至少一个由变距叶片形成的定子级。

背景技术

这种类型压缩机的定子级包括一环形排的变距定子叶片，这些叶片安装在压缩机的外壳上。每个叶片由翼型组成，该翼型在其径向外端通过呈大体圆状外形的安装圆盘连接到径向圆柱形枢轴上，该枢轴确定了叶片的旋转轴线，并在外壳对应孔口内被引导旋转。一般来讲，每个叶片翼型的径向内端带有第二圆柱形枢轴，该枢轴沿叶片的旋转轴线延伸，并在压缩机内壳的孔口内被引导旋转。每个叶片外枢轴的径向外端按已知方式通过联杆连接到控制环上，撞杆或类似装置带动控制环绕外壳转动。控制环的转动动作通过联杆传输到叶片的外枢轴上使得叶片绕其轴线转动。

涡轮机内定子叶片的角螺距可使压缩机的几何形状适应其工作点，特别是，可优化该涡轮机的效能和抽吸幅度，降低不同飞行形态下的燃油消耗。

每个叶片都在第一“打开”或“完全打开”位置和第二“闭合”或“几乎闭合”位置之间围绕其轴线转动，在“打开”或“完全打开”位置时，每个叶片与涡轮机纵轴大体平行延伸，而在“闭合”或“几乎闭合”位置时，叶片相对于涡轮机的轴线倾斜，从而减小了通过叶片级的空气流动截面。当叶片处于打开位置时，流过压缩机的空气流量最大，而在叶片处于闭合位置时，流过压缩机的空气流量最小(在给定运转速度时)。叶片可以采用在这两个极限位置之间的中间位置，以便适合在压缩机内循环的空气流量的变化。

当涡轮机低速运转或空转时，变距叶片则置于闭合位置，而当涡轮机以全油门方式运转时(例如，起飞)，叶片则置于打开位置。

在低速时，即使定子叶片处于闭合位置，压缩机管道内的空气流动方向和叶片翼型之间的入射角会达到很高值，引起空气分离，从而进一步降低了通过叶片级的空气流动截面。这些分离区主要位于径向内端和外端处，当流体在叶片上的入射角降到较小值时，这些分离区会消失。

人们已知，凭藉叶片环境下的外壳或内壳上形成的孔口，通过在所述区内引气便可限制定子叶片级联中的这种分离。然而，这种引气的几何形状一般是不变的，尽管引气对压缩机给定运转速度有利，但若总是这样的话，包括在那些不需要引气的工况时，则会影响发动机的性能(因为降低了压缩机的效率，进而降低了消耗率)。此外，固定引气几何形状则限制了对压缩机抽吸幅度的优化能力。

发明内容

本发明的具体目标是采用简单、有效而且成本不高的方式来解决上述缺陷。

为此，本发明提出了一种涡轮机压缩机，包括环形机壳和至少一个定子级，所述定子级由一环形排的变距叶片构成，每个叶片包括翼型，翼型的至少一端经由大体圆状外形的安装圆盘连接到径向延伸圆柱形枢轴上，所述圆柱形枢轴在外壳对应孔口内被导向旋转，每个叶片可在第一位置和第二位置之间围绕由叶片枢轴所形成的轴线旋转，所述压缩机的特征在于，至少一些叶片的安装圆盘均带有可将空气引入到压缩机管道内的孔口，当叶片在第一位置时，这些孔口与外壳内形成的空气流动孔眼相通，而当叶片在第二位置时，这些孔口被外壳封闭，于是，引气流量取决于叶片的螺距角。

有利的是，叶片可在打开位置和闭合位置之间移动，当叶片在闭合位置或在中间位置时，叶片安装圆盘的孔口与外壳的孔眼相通，而在叶片处于打开位置时，这些孔口由外壳封闭。

在后一种情况下，当叶片在打开位置时，叶片安装圆盘的孔口由外壳封闭，这样，就不会引出空气。因此，在叶片处于打开位置时的高速运转情况下，涡轮机的效率不会受引气影响。当叶片处于闭合位置或中间位置时，叶片安装圆盘的孔口与外壳上形成的孔眼相通，于是，产生可供引出流体用的横截面，该横截面会随着螺距角而变化，使得在压缩机管道内流动的空气流量的一小部分被引出，目的是减少上述空气分离，从而改善了涡轮机低速或中速运转性能。

换句话说，定子叶片的角螺距可以调节进入压缩机管道内的引气流量，全油门运转时该流量为零，可以避免恶化和降低发动机消耗率，并在低速时具有确定的值，从而降低了叶片上的空气分离。引气的最大流量可以-例如-是在压缩机管道内流动的空气流量的5％以下。这个流量的变化为取决于叶片的螺距角，当叶片处于中间位置时，这个流量则会达到平均值。

空气的引出可以在每个叶片的外安装圆盘或内安装圆盘上进行，或者甚至可以在两个圆盘上同时进行。只在每个叶片的其中一个安装圆盘上进行引气可以避免在几乎所有径向尺寸上的该叶片翼型上出现空气分离。