[发明专利]一种基元级前缘自带三个感压孔的手柄式叶片

说明书

本发明公开了一种基元级前缘自带三个感压孔的手柄式叶片，包含压力感受孔、引压通道、手柄、引压管接口、低损弯管。叶片前缘沿叶高方向有多排压力感受孔，每一排包含三个压力感受孔，分别分布在基元级前缘点、压力面以及吸力面；引压通道分别连接压力感受孔孔口和引压管接口，弯曲处采用低损弯管。本发明能同时测得压气机转子出口沿叶高方向、多个基元级位置气流的总压、静压、偏转角和马赫数，适用于测量转子出口二维流场参数沿叶高方向的分布。本发明不仅具有常规叶片的气动性能和强度，重要的是具有测量气动参数的功能，相比于常规探针、叶型探针测量技术，本发明无外伸探头，不干扰被测流场结构，不影响叶片本身气动性能，测量参数精度高。

技术领域

本发明属于动力机械领域，涉及压气机，具体涉及一种基元级前缘自带三个感压孔的手柄式叶片。

背景技术

压气机静子叶片有多种安装至轮毂方式，其中一种常用安装方式为手柄固定式。静子叶片叶根带有手柄凸台和手柄，通过轮毂上的卡圈、卡环等结构可以将叶片固定在轮毂上。这种安装方式结构简单、拆装方便，便于拆卸、更换单个叶片。

在压气机中，用一个和压气机同轴的圆柱面对压气机的叶片进行剖切，切得压气机叶片的截面就叫做叶片的基元级。

目前在压气机叶片气动设计过程中，首先需要根据压气机流量、压气机内外径、设计转速等参数确定压气机进出口的速度三角形，通过进出口速度三角形的计算可以求得基元级的进气角、出气角，针对不同位置的基元级给定不同的攻角，再结合落后角、叶片前缘角和后缘角，便可以求得对应每个基元级应有的安装角度。再将求得的基元级积叠就可以得到叶片的三维造型。

除此之外，还需要对压气机叶片进行强度设计，以确保叶片有足够的强度。因此叶片的设计过程是需要反复迭代的多参数优化设计。在保证压气机叶片有足够强度的前提下，设计人员也希望叶片重量尽可能轻，这有利于减轻航空发动机或者燃气轮机的整体重量，提高航空发动机的推重比或者燃气轮机的效率。

压气机内部流动呈现出复杂的强三维性和非定常性，而且叶片结构、型面复杂，转子和静子间的轴向空间十分狭窄。另外，测试现场环境恶劣，往往存在振动、油雾等问题，常规的测试手段因此而受限。

接触式测量手段例如压力探针，包括可以实现多点同时测量的压力探针梳和叶型探针，大多存在前伸的探头。压力探针梳受到其自身尺寸的限制，无法伸入小尺寸叶片排之间的狭窄流道内开展级间流场参数测试，即使能够插入，探针探头和支杆会对被测流场造成很大干扰。

叶型探针可以伸入小尺寸叶片排之间的狭窄流道内开展级间流场参数测试，但会对被测流场尤其是叶片近壁面流场产生很大的干扰，破坏流场原有结构，造成较大的测量误差，甚至恶化叶片原有的气动负荷和压气机性能。

热线风速仪也是压气机内流场常用的测试手段之一，但是热丝易断裂，而且容易受到杂质的污染导致测量结果不准确。

非接触测量手段例如粒子图像测速技术、激光多普勒测速技术虽然不会破坏流场结构，但是，由于叶片复杂型面遮挡激光或者流道狭窄遮挡激光，无法测到叶根区域的流场，另外，激光照射到壁面上，会产生强烈的反光，造成测量误差。粒子跟随性问题也会导致较大的测量误差。粒子图像测速技术、激光多普勒测速技术只能测量速度，不能测量压力，而压气机性能实验更关心的是压力数据。

现有的压气机叶片设计没有包含级间气动参数测量设计，造成压气机小尺寸叶片排之间的狭窄流道内无法开展级间流场参数准确测试。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有的压气机叶片设计没有包含级间气动参数测量设计，造成压气机小尺寸叶片排之间的狭窄流道内无法开展级间流场参数准确测量难题，发明一种基元级前缘自带三个感压孔的带手柄式叶片，解决压气机小尺寸叶片排之间的狭窄流道内无法开展级间流场参数准确测量的技术问题。

本发明的技术解决方案是：