[发明专利]可调静叶以及压气机

说明书

本发明涉及一种可调静叶及其叶尖流场调节方法，以及压气机。其中，所述可调静叶包括叶片；用于调节叶片转动角度的调节部；以及第一气体通道，所述第一气体通道的入口端设置在所述调节部上，所述第一气体通道的出口端位于所述叶片的吸力面的顶部区域，所述第一气体通道自所述入口端在所述调节部中延伸并自所述叶片的叶尖进入到所述叶片内部，再所述叶片内部延伸到所述叶片出口端。以上可调静叶、调节方法以及压气机具有流动损失小以及运行稳定可靠等优点。

技术领域

本发明涉及可调静叶、压气机以及叶尖流场调节方法。

背景技术

航空发动机压气机前几级静叶一般采用安装角可调整的可调静叶。压气机工作在非设计转速时，需要调节前几级可调静叶的角度，来适应压气机的工作状态。此外，压气机在设计阶段进行性能试验时，在设计转速也会调整可调静叶的角度，进行可调静叶角度优化试验。由于压气机的机匣周向上是圆弧形，可调静叶角度调整了之后，叶片尖部同机匣之间就会产生间隙。可调静叶角度调整得越大，叶尖的间隙也就越大。

可调静叶叶尖产生间隙，对压气机的流场是不利的。可调静叶压力面侧静压大于吸力面侧静压，叶尖产生间隙，气流就会从压力面侧流向吸力面侧，产生叶尖泄露流动。叶尖泄露流动会使流动损失增大，降低压气机的性能。可调静叶角度调整越大，叶尖间隙越大，对压气机气动性能的影响也就越大。

叶尖间隙流动的研究中，对转子的研究较多，静子由于一般直接固定安装在机匣上，同机匣之间为无缝隙连接，因此压气机静子叶尖间隙影响很少得到关注。可调静叶由于其特殊的角度可调结构，使得静子叶尖同机匣之间能够产生间隙。发明人发现，可调静叶叶尖间隙对压气机气动性能有一定的影响，尤其在中低转速静叶调整角度较大时，叶尖泄露流动明显，对压气机气动性能的影响不可忽视。因此本领域需要一种优化可调静叶尖间隙区域的流场，以改善压气机的气动性能的可调静叶结构以及叶尖流场的调节方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可调静叶。

本发明的另一个目的是提供一种压气机。

本发明的又一个目的是提供一种可调静叶的叶尖流场的调节方法。

根据本发明一方面的一种可调静叶，包括叶片；用于调节叶片转动角度的调节部；以及第一气体通道，所述第一气体通道的入口端设置在所述调节部，所述第一气体通道的出口端位于所述叶片的顶部区域的吸力面，所述第一气体通道自其入口端在所述调节部中延伸并自所述叶片的叶尖进入到所述叶片内部，再从所述叶片内部延伸到其出口端。

在所述可调静叶的实施例中，所述出口端包括位于所述可调静叶弦向中线两侧的每侧的至少一个出气口。

在所述可调静叶的实施例中，所述出气口的数量为4-20个。

根据本发明另一方面的一种压气机，包括以上任意一项所述的可调静叶；以及用于固定所述可调静叶的所述调节部的机匣，所述机匣包括第二气体通道，其入口端位于所述可调静叶的高压侧，其出口端与所述第一气体通道的入口端相连，以将气体输出至所述第一气体通道。

在所述压气机的实施例中，所述压气机还包括在下游与所述可调静叶相邻的转子叶片，所述第二气体通道的入口端位于所述机匣对应所述转子叶片的叶尖的上部。

在所述压气机的实施例中，所述第二气体通道的入口端位于所述机匣对应所述转子叶片的弦向中后段的位置。

在所述压气机的实施例中，所述第一气体通道的入口端包括限定其开口大小的第一边界以及第二边界，当可调静叶转动于第一临界位置以及第二临界位置之间,所述第一边界以及第二边界始终位于所述第二气体通道的出口端的范围之外。

在所述压气机的实施例中，所述第一气体通道的进气端的截面形状为扇形。

在所述压气机的实施例中，每片所述可调静叶均分别各自对应与其周向位置相同的第二气体通道的入口端。