[发明专利]具有加厚叶片根部的风扇转子

说明书

本发明公开一种空气循环机的风扇转子，所述风扇转子包括轮毂，所述轮毂具有从所述轮毂延伸的风扇叶片。所述多个风扇叶片中的每一个均包括位于所述轮毂远端的主翼面部分。所述主翼面部分通常具有沿其跨距的均匀厚度。位于所述轮毂与每个所述风扇叶片的所述主翼面部分之间的基座部分具有比所述主翼面部分的弦长更长的弦长。

技术领域

本发明涉及空气循环机（ACM），并且更具体地，涉及ACM的风扇转子。

背景技术

ACM可以用于向飞机的各种部件提供温度受控的空气。压缩机从ACM内排放压缩空气，该压缩空气流过下游的热交换器并且随后被输送到涡轮机。当空气膨胀以驱动压缩机时，涡轮机从该空气中提取能量。可以将从涡轮机输出的空气用作交通工具（诸如飞机的机舱）的空气供给。ACM可以用于实现传递到飞机的环境控制系统的空气中期望的压力、温度和湿度。

ACM通常具有三轮或四轮配置。在三轮ACM中，涡轮机驱动在一个共用轴上旋转的压缩机和风扇。在四轮ACM中，两个涡轮部分驱动在一个共用轴上的压缩机和风扇。

发明内容

一种空气循环机的风扇转子包括轮毂，该轮毂具有从该轮毂延伸的风扇叶片。多个风扇叶片中的每一个均包括位于轮毂远端的主翼面部分。主翼面部分通常具有沿其跨距的均匀厚度。位于轮毂与每个风扇叶片的主翼面部分之间的基座部分具有比该主翼面部分的弦长更长的弦长。

一种空气循环机的风扇转子包括轮毂，该轮毂具有从该轮毂延伸的风扇叶片。每个风扇叶片均由根据期望的因子进行缩放的一组X坐标、Y坐标和Z坐标限定，如表B-1B-1或表B-2B-2中的任一个中所列出。X坐标是在空气循环机的轴向方向上，Y坐标是在空气循环机的径向方向上，并且Z坐标是在切向方向上。

附图说明

图1是空气循环机的横截面视图。

图2是风扇转子的透视图。

图3是风扇转子的正视图。

图4是风扇转子沿图3中的线4-4所截取的截面图。

图5是风扇叶片沿图3中的线5-5所截取的截面图。

具体实施方式

图1是空气循环机20（“ACM”）的横截面视图，该ACM 20被整合到交通工具（诸如飞机、直升机或陆地交通工具）的空气供应系统22中。ACM 20包括通常围绕主轴30（诸如拉杆）设置的压缩机部分24、涡轮部分26和风扇部分28。压缩机部分24包括压缩机转子32，涡轮部分26包括涡轮转子34，并且风扇部分28包括风扇转子36。压缩机转子32、涡轮转子34和风扇转子36固定在主轴30上以便围绕轴线A共同旋转。风扇部分28轴向地定位在涡轮部分26的上游。

图2示出风扇转子36的透视图。风扇转子36通常包括具有多个风扇叶片40的轮毂38。风扇叶片40沿风扇叶片40的基座附接至轮毂38。风扇叶片40围绕轮毂38的外周长在其上均匀地间隔开，并且从轮毂38径向向外延伸。在ACM 20运转期间，轴30旋转，从而使得风扇转子36高速旋转。当风扇转子36旋转时，轮毂38和风扇叶片40保持与风扇转子36相同的旋转速度。

由于风扇转子36的高速旋转，所以风扇叶片40破损可能会是常见的故障事件。为了增加风扇叶片40的结构强度，风扇叶片40接近轮毂38的基座部分被加厚以减少运转条件下叶片上峰值应力。减少风扇叶片40所经受的峰值应力显著地延长了风扇叶片40的疲劳寿命。然而，增加风扇叶片40的厚度可能会对风扇叶片40的空气动力特性造成不希望的影响。为了调整由增加风扇叶片40的厚度而导致的空气动力性能下降，增加风扇叶片40的基座的弦长。（参见图4中所示的弦长48）风扇叶片40的形状最终被设计成使风扇转子36的空气动力性能最大化。可以将风扇叶片40设计成具有计算流体动力学（CFD）分析软件，并且进行优化以满足特定ACM的特定性能需求。