[发明专利]一种具有气热防冰功能的压气机进口导叶结构

说明书

本发明提供了一种具有气热防冰功能的压气机进口导叶结构，在叶身内部布置单个展向主通道和多个流向分通道，流向分通道在叶片尾缘附近与叶片吸力面相通，高温气体经展向主通道和流向分通道流入压气机主流道进行掺混。具体结构包括：去除前缘的进口导叶和去除尾缘的导叶套，沿导叶吸力面布置多个等深度流向凹槽。二者装配形成展向主通道，流向凹槽被导叶套覆盖区域作为流向分通道，未覆盖区域作为高温气体出口，高温气体经展向主通道和流向凹槽进入压气机主流道进行掺混。本发明能够沿展向均匀加热压气机进口导叶与第一级动叶之间的空气，并对压气机的内部流动影响很小。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机设计领域，具体涉及一种压气机进口导叶的气热防冰结构。

背景技术

燃气涡轮发动机在高空或者寒冷地带工作时，发动机入口温度较低，即使环境温度高于零度时，发动机进气道同样可能结冰。发动机进气道结冰，主要指进气道前缘、整流罩、支板以及压气机进口导叶等处结冰。

气流在发动机进气道膨胀加速，会导致气流温度下降而结冰。当压气机采用跨音/超音叶型时，气流在叶片前缘区域膨胀加速，同样存在结冰的可能。气流经过压气机压缩后，温度升高，压气机后面级的转静部件通常不会结冰。

结冰严重影响发动机的正常工作。进气道结冰会改变气流通道的形状，减小发动机进气面积，致使进气流场畸变。在发动机振动作用下，结冰层可能会脱落进入压气机而损伤发动机零部件，引起意外停车。压气机转子结冰会改变叶型而使叶片偏离设计工作状态，导致叶型流动分离而使压气机失速。

发动机的防冰工作至关重要，气热防冰系统维护简单，工作可靠，已经得到广泛应用。发动机的气热防冰就是利用热空气加热发动机的待防护表面，从而避免过冷水滴冻结结冰。

现有气热防冰系统大多采用高温气体间接加热压气机主流的方式，先由高温气体加热空心导叶，再由空心导叶加热压气机主流，防冰效果有限。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，为满足压气机进口导叶和第一级动叶的防冰需求，本发明提供一种压气机进口导叶的气热防冰结构，在叶身内部布置单个展向主通道和多个流向分通道，各流向分通道在叶片尾缘附近与叶片吸力面相通，高温气体经展向主通道和流向分通道进入压气机主流道进行掺混，从而提高防冰效果。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种具有气热防冰功能的压气机进口导叶结构，包括压气机进口导叶和导叶套，其特征在于，

所述压气机进口导叶的前缘被流向切除面倾斜地部分切除，并至少保留所述压气机进口导叶叶顶处和/或叶根处的前缘，且前缘流向切除面在弦向位置上位于所述压气机进口导叶的叶型最大厚度的上游，

所述压气机进口导叶的吸力面上沿展向间隔开设若干流向凹槽，且各所述流向凹槽的上游边界与所述前缘展向切除面光滑过渡，下游边界与所述压气机进口导叶的尾缘近似平行；

所述导叶套为套设在所述压气机进口导叶外表面的空心叶型，

所述导叶套吸力面的尾缘被流向切除面全部切除，尾缘流向切除面在弦向位置上位于各所述流向凹槽的上下游边界之间，

且所述尾缘流向切除面在弦向位置上位于所述导叶套的叶型最大厚度的下游；

所述导叶套套设在所述压气机进口导叶外表面之后，各所述流向凹槽被所述导叶套部分地覆盖，各所述流向凹槽被覆盖的区域形成为流向分通道，未被覆盖的区域形成为高温气体出口，所述压气机进口导叶与所述导叶套之间的空间在前缘处形成为一沿展向延伸并与各所述流向分通道连通的展向主通道，

所述展向主通道的端部设有高温气体入口，所述高温气体经所述展向主通道进入各所述流向分通道，并沿着各所述高温气体出口进入压气机主流道中。