一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及航空發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片包括葉片本體，所述葉片本體的葉尖處設(shè)置有數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，所述刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)包括刷絲束，所述刷絲束通過(guò)前板和后板夾持，設(shè)置在所述葉尖處，所述刷絲束用于控制并封嚴(yán)所述葉片本體與機(jī)匣之間的間隙。本實(shí)用新型采用接觸式的具有適應(yīng)性的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠保證葉片本體在小間隙甚至零間隙下安全工作，大幅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低了油耗率。
【專利說(shuō)明】一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及航空發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及具有該航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]由于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片與定子機(jī)匣之間存在一定的間隙，在葉片前后壓力面與吸力面之間的壓差作用下，燃?xì)鈺?huì)發(fā)生泄漏，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率。英國(guó)羅爾斯.羅伊斯(RR)對(duì)現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)研究表明，葉尖間隙每增加葉片長(zhǎng)度1%，效率約降低1.5%,耗油率約增加2%。耗油率不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能，同時(shí)也影響其全壽命費(fèi)用，據(jù)美國(guó)通用電氣(GE)對(duì)CF5-50發(fā)動(dòng)機(jī)的分析，葉尖間隙對(duì)耗油率的影響約占葉型與間隙密封總損失的67%。
[0003]主動(dòng)間隙控制技術(shù)是一項(xiàng)通過(guò)控制渦輪葉尖間隙的變化來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率、提高可靠性和延長(zhǎng)使用壽命、減少污染物排放的重要技術(shù)措施。主動(dòng)間隙控制手段主要分為熱力式間隙控制、機(jī)械式間隙控制、壓力式間隙控制和新型式間隙控制。其中熱力式間隙控制主要是從風(fēng)扇出口或壓氣機(jī)某級(jí)引出的空氣冷卻渦輪機(jī)匣，通過(guò)控制引氣量或引氣溫度等參數(shù)調(diào)整渦輪機(jī)匣溫度分布，以達(dá)到控制渦輪機(jī)匣渦輪外環(huán)組件的徑向熱膨脹位移，減小發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)葉尖間隙，缺點(diǎn)是響應(yīng)緩慢，而且耗費(fèi)氣體會(huì)導(dǎo)致推力損失大，另外引氣管的布置也會(huì)增加系統(tǒng)的重量和復(fù)雜度。機(jī)械式間隙控制通過(guò)連接裝置和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(水壓式、電-機(jī)械式、電磁式等)共同實(shí)現(xiàn)葉尖間隙變化，響應(yīng)快，控制精度較高。壓力式間隙控制主要利用發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部或外部供應(yīng)的壓力及其對(duì)控制活門的調(diào)節(jié)，引起載荷偏移，致使渦輪外環(huán)沿徑向產(chǎn)生位移，實(shí)現(xiàn)葉尖間隙控制。新型式間隙控制一般利用間隙傳感器的反饋，快速將葉尖間隙控制到最佳值，如利用形狀記憶金屬等。
[0004]上述主動(dòng)間隙控制存在的缺陷為:測(cè)量間隙的裝置在高壓、高溫環(huán)境下工作，測(cè)量精度很難保證；并且控制電路比較復(fù)雜。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提出一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片及航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的葉尖間隙。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其包括葉片本體，所述葉片本體的葉尖處設(shè)置有數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，所述刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)包括刷絲束，所述刷絲束通過(guò)前板和后板夾持，設(shè)置在所述葉尖處，所述刷絲束用于控制并封嚴(yán)所述葉片本體與機(jī)匣之間的間隙。
[0007]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述刷絲束沿與所述葉片本體旋轉(zhuǎn)方向相反的方向傾斜設(shè)置。
[0008]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述刷絲束與豎直方向的夾角范圍為O?10°。
[0009]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述前板、后板和刷絲束通過(guò)焊接方式焊接成一體。
[0010]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述前板和后板采用隔熱材料制成。
[0011]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述刷絲束采用數(shù)個(gè)刷絲捆扎在一起形成。
[0012]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述刷絲采用金屬絲。
[0013]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述金屬絲的直徑為0.15mm。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括機(jī)匣，還包括上述任一實(shí)施例中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的葉片本體的葉尖處設(shè)置刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。
[0015]在一優(yōu)選或可選實(shí)施例中，所述機(jī)匣上設(shè)置有涂層，所述刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)中的刷絲束與所述機(jī)匣的涂層之間為過(guò)盈接觸。
[0016]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有以下有益效果:
[0017]本實(shí)用新型在葉片本體的葉尖處設(shè)置有數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)包括刷絲束、前板和后板，刷絲束用于控制并封嚴(yán)葉片本體與機(jī)匣之間的間隙，采用上述接觸式的具有適應(yīng)性的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠保證葉片本體在小間隙甚至零間隙下安全工作，大幅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低了油耗率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1為本實(shí)用新型提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中局部A的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型提供的刷絲束的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的示意性但非限制性實(shí)施例中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片包括葉片本體1，葉片本體I的葉尖處設(shè)置有數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2，刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2包括刷絲束22，刷絲束22通過(guò)前板21和后板23夾持，設(shè)置在葉片本體I的葉尖處，通過(guò)刷絲束22控制并密封葉片本體I與機(jī)匣3之間的間隙。
[0024]本實(shí)用新型采用刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2使介質(zhì)泄露主要發(fā)生在密集排列的細(xì)刷絲之間形成的微小縫隙中，由于刷絲束22中刷絲間空隙的不均勻性作用，均勻的來(lái)流進(jìn)入刷絲束22中就變得不均勻了，并且從緊密的刷絲束22區(qū)域向疏松的刷絲束22區(qū)域偏流，這些偏流在刷絲之間逐漸形成同向流和射流，并產(chǎn)生隨機(jī)的二次流和旋渦流，帶來(lái)了總能量的損失；而當(dāng)射流遇到前面緊密的刷絲束22，就會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向而變成和主流方向垂直的橫向流。這種橫向流動(dòng)也能減少主流的進(jìn)入，使流體產(chǎn)生了自密封效應(yīng)，從而減小泄漏量，因此，本實(shí)用新型提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的整個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2能做到零間隙的柔性密封，大幅提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，降低了油耗率。
[0025]如圖3所示，本實(shí)用新型提供的示意性但非限制性實(shí)施例中，刷絲束22沿與葉片本體I旋轉(zhuǎn)方向相反的方向傾斜設(shè)置，刷絲束22與豎直方向的夾角a的范圍可以為O?10°，由于刷絲束22沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的反方向具有一定的傾角，因此，順從的刷絲束22能傾斜以吸收轉(zhuǎn)子徑向偏移，并且很容易恢復(fù)閉合狀態(tài)，在短暫與機(jī)匣3過(guò)盈接觸后不會(huì)出現(xiàn)永久性的性能損失，而且刷絲具有很強(qiáng)的彈性，也不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)造成大的影響。
[0026]如圖1所示，數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2固定于葉片本體I的葉尖處，每個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2包括的前板21、后板23和刷絲束22可以通過(guò)焊接方式焊接成一體。其中，前板21和后板23可以主要采用隔熱材料，不僅起到夾持、支撐刷絲束22的作用，還可以降低刷絲束22的溫度。
[0027]如圖2、圖3所示，刷絲束22通過(guò)數(shù)個(gè)(一束)捆扎在一起的高密集度、沿與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反方向傾斜設(shè)置的刷絲形成，刷絲可以采用金屬絲。刷絲按照一定角度規(guī)則排列，以減少磨損，使刷絲更容易適應(yīng)轉(zhuǎn)子的熱變形、制造誤差等，并在軸瞬間大幅徑向位移后，刷絲可彈回，保持密封間隙不變。
[0028]為了使刷絲能適應(yīng)高壓差工作環(huán)境，采用直徑為0.15mm的粗金屬絲，增大絲束寬度，以增大絲束的軸向剛性。每根刷絲就是一端為支點(diǎn)的梁，有極好的彈性，當(dāng)機(jī)匣3與刷絲相碰磨時(shí)，刷絲可以彈性退讓，不易被磨掉，保證葉片本體I在小間隙甚至零間隙下安全運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2工作一段時(shí)間，性能下降時(shí)，可以直接更換，維修方便。
[0029]刷絲可以主要采用鈷基高溫合金制成，具有低脆性、高韌性、保證運(yùn)行過(guò)程中不折斷的優(yōu)點(diǎn)，而高性能的焊接工藝能夠保證刷絲不易脫落。
[0030]本實(shí)用新型提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片可以用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。
[0031]在本實(shí)用新型提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性但非限制性實(shí)施例中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括機(jī)匣3，還包括上述任一實(shí)施例中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的葉片本體I的葉尖處設(shè)置刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2。將刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2設(shè)置在作為轉(zhuǎn)子的葉片本體I的葉尖處，可以達(dá)到零間隙控制效果，其實(shí)施簡(jiǎn)單方便。采用了上述接觸式的具有適應(yīng)性的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2能夠保證葉片本體I在小間隙甚至零間隙下安全工作。
[0032]在上述示意性但非限制性實(shí)施例中，所述機(jī)匣3上設(shè)置有涂層4，刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2中的刷絲束22與機(jī)匣上的涂層4過(guò)盈接觸。刷絲材料和涂層4材料的合理組合，能夠保證密封穩(wěn)定、安全的運(yùn)行。
[0033]刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2與葉片本體I的接觸面可以采用金屬絲組成，同時(shí)這些刷絲與轉(zhuǎn)動(dòng)部件有一定的傾斜角度，以減少刷絲的磨損，使刷絲更容易適應(yīng)轉(zhuǎn)子的制造誤差和熱變形等，并在轉(zhuǎn)子瞬間大幅徑向位移后迅速?gòu)椈兀３置芊忾g隙不變。
[0034]綜上所述，本實(shí)用新型在葉片本體I上設(shè)置刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2，可以實(shí)現(xiàn)葉尖零間隙控制，最大限度的減少了氣流泄露，顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，降低了耗油率，并且相對(duì)于傳統(tǒng)葉尖間隙控制系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需要大量的輔助管路、控制閥門等，本實(shí)用新型提供的刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換維修方便，重量輕，可以大大簡(jiǎn)化葉尖間隙控制系統(tǒng)，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)也易于維護(hù)。
[0035]最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:包括葉片本體，所述葉片本體的葉尖處設(shè)置有數(shù)個(gè)刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)，所述刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)包括刷絲束，所述刷絲束通過(guò)前板和后板夾持，設(shè)置在所述葉尖處，所述刷絲束用于控制并封嚴(yán)所述葉片本體與機(jī)匣之間的間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述刷絲束沿與所述葉片本體旋轉(zhuǎn)方向相反的方向傾斜設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述刷絲束與豎直方向的夾角范圍為O?10°。
4.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述前板、后板和刷絲束通過(guò)焊接方式焊接成一體。
5.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述前板和后板采用隔熱材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述刷絲束采用數(shù)個(gè)刷絲捆扎在一起形成。
7.如權(quán)利要求6所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述刷絲采用金屬絲。
8.如權(quán)利要求7所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，其特征在于:所述金屬絲的直徑為0.15mm。
9.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī),包括機(jī)匣,其特征在于:還包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，所述航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的葉片本體的葉尖處設(shè)置刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于:所述機(jī)匣上設(shè)置有涂層，所述刷式封嚴(yán)結(jié)構(gòu)中的刷絲束與所述機(jī)匣的涂層之間為過(guò)盈接觸。
【文檔編號(hào)】F01D5/20GK203962050SQ201420347179
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】韓品連, 朱林, 解亞?wèn)|, 湯麗萍 申請(qǐng)人:中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司