[实用新型]航空发动机预旋系统及其孔型预旋喷嘴

说明书

本实用新型提供一种孔型预旋喷嘴，包括沿周向分布的多个气动流道，每个气动流道包括流道进口、流道出口、沿周向位于两侧的第一侧壁和第二侧壁，孔型预旋喷嘴具有周向截面，第一侧壁在周向截面上投影形成第一侧向曲线，第一侧向曲线由位于流道出口侧的第一直线和位于流道进口侧的第一贝塞尔曲线光滑连接而成；并且第二侧壁在周向截面上投影形成第二侧向曲线，第二侧向曲线由位于流道出口侧的第二直线和位于流道进口侧的第二贝塞尔曲线光滑连接而成。本实用新型还提供一种包括上述孔型预旋喷嘴的航空发动机预旋系统。上述孔型预旋喷嘴，可以利于实现孔型预旋喷嘴的参数化设计；而且气动流道可以减少流动损失。

技术领域

本实用新型涉及一种航空发动机预旋系统，特别地，涉及一种孔型预旋喷嘴。

背景技术

现代航空涡轮发动机为了获取更高的推重比和热效率，不断提高涡轮前燃气温度温度。目前涡轮前燃气温度已经远远超过叶片材料的许用工作温度，必须采用复杂的冷却技术来保证涡轮叶片的正常工作。预旋系统为发动机空气系统的重要组成部分，其作用是为发动机涡轮叶片提供适宜压力、温度的冷却气体对涡轮叶片进行冷却，从而延长叶片的使用寿命及可靠性。

预旋降温的原理是气流经过预旋喷嘴偏转并膨胀加速，产生和涡轮转子叶盘旋转方向相同的周向分速度，降低气流静温以及与涡轮盘的相对速度，从而降低气流相对于涡轮盘及转子叶片的相对总温。

出现了叶片式预旋喷嘴，然而，由于预旋喷嘴尺寸一般较小，叶片式预旋喷嘴制造难度较大，叶型精度不易保证。

也出现了孔型预旋喷嘴，早期设计的孔型预旋喷嘴主要是直圆孔型喷嘴，直圆孔型喷嘴在入口处会产生较大的流动分离，气流的流动损失大，加速性差。通过对直圆孔的进口截面进行一定的扩张，可以形成气动孔型预旋喷嘴。然而，目前对气动孔型未进行参数化，不便于设计和后续自动优化。

本实用新型意在设计一种孔型预旋喷嘴，可以利于后期的参数化设计，而且，可以气动性能较好，减少流动损失。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种孔型预旋喷嘴，可以利于实现孔型预旋喷嘴的参数化设计。

本实用新型的另一目的是提供一种孔型预旋喷嘴，提供一种气动流道，可以减少流动损失。

本实用新型提供一种孔型预旋喷嘴，包括沿周向分布的多个气动流道，每个气动流道包括流道进口、流道出口、沿周向位于两侧的第一侧壁和第二侧壁，所述孔型预旋喷嘴具有周向截面，所述第一侧壁在所述周向截面上投影形成第一侧向曲线，所述第一侧向曲线由位于流道出口侧的第一直线和位于流道进口侧的第一贝塞尔曲线光滑连接而成；并且所述第二侧壁在所述周向截面上投影形成第二侧向曲线，所述第二侧向曲线由位于流道出口侧的第二直线和位于流道进口侧的第二贝塞尔曲线光滑连接而成。

在一个实施方式中，所述第一贝塞尔曲线和所述第二贝塞尔曲线均为二阶贝塞尔曲线。

在一个实施方式中，所述第一直线和所述第二直线平行。

在一个实施方式中，所述第一贝塞尔曲线通过下式进行表示：

B1_x＝2t(1-t)(L1-W1 tan(90-∝₁))+t²L1

B1_y＝t²W1

其中，t∈[0，1]；

所述第二贝塞尔曲线通过下式进行表示：

B2_x＝2t(1-t)(L2-W2 tan(90-∝₁))+t²L2

B2_y＝(1-t)²W3+2t(1-t)W3+t²(W2+W3)