本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術領域，具體是一種新型徑向擴壓器及其制造方法。

背景技術：

徑向擴壓器作為燃氣渦輪發(fā)動機的關鍵部件，其質(zhì)量直接影響其發(fā)動機性能和機械效率，因此它的加工技術一直是制造行業(yè)的一個重要課題。一般要求擴壓器在設計點獲得最佳性能，能最大的將葉輪出口氣體的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能，不會發(fā)生造氣流分離。但是當離心壓氣機流量與設計值偏差達到一定植時，擴壓器葉片的吸力面附面層會發(fā)生分離，引起擴壓器總壓損失迅速增大，造成失速甚至喘振，壓氣機喘振現(xiàn)象會導致發(fā)動機的強烈機械振動和熱端超溫，并在極短時間內(nèi)造成發(fā)動機的嚴重損壞，在任何工作狀態(tài)下都不允許壓氣機進入喘振區(qū)工作。

目前在我國此類零件的主要成形方法是通過鑄造毛坯成型，然后進行機加工完成成品，這種方法的主要問題在于，由于葉片部分無法進行機械加工，因此葉片形狀及流道無法達到較高的精度，整體質(zhì)量無法滿足燃氣渦輪發(fā)動機的使用要求。由于原徑向擴壓器葉片根部圓角較小，葉片葉背的氣流易產(chǎn)生分離，形成分離區(qū)后，氣流受限于發(fā)動機喉道面積，進氣流量變小、壓氣機葉片攻角增大、壓氣機葉柵失去擴壓能力、氣流倒流，從而形成喘振現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種避免喘振、高效率的新型徑向擴壓器及其制造方法。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種新型徑向擴壓器，所述新型徑向擴壓器包括一體成型的擴壓器輪盤、多個沿周向均布在擴壓器輪盤上的擴壓器葉片，所述擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，所述葉片根部的圓角半徑r為4mm，所述葉片葉盆、葉背與葉片前后緣圓滑過渡，所述葉片前后緣半徑r為葉片根部圓角半徑的十分之一，以使葉根圓角與轉(zhuǎn)角圓角之間平滑過渡，以避免氣流在葉片后緣產(chǎn)生分離區(qū)，有效提高喘振裕度，防止發(fā)動機喘振故障的出現(xiàn)。

進一步，所述徑向擴壓器采用精銑成型工藝制造，得到的葉片根部、葉片轉(zhuǎn)角精度更高，使得所述葉根圓角與轉(zhuǎn)角圓角之間平滑過度。

一種上述新型徑向擴壓器的加工方法，包括如下步驟：

a、選取合適的板材進行切割下料，粗車得到具有葉片輪廓的半成品。

b、采用五軸加工中心粗加工葉片，并進行去應力時效處理。

c、精車，采用五軸加工中心精加工葉片，在擴壓器輪盤上加工出高精度擴壓器葉片。

d、對于擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用五軸數(shù)控加工中心精銑，獲得高精度的葉根圓角。

發(fā)明的技術效果：（1）本發(fā)明的新型徑向擴壓器，相對于現(xiàn)有技術，擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，葉片根部的圓角半徑r為4mm，葉片前緣與葉片后緣交界處的葉片轉(zhuǎn)角圓滑過渡，葉片前后緣半徑r為葉片根部圓角半徑的十分之一，以使葉根圓角與轉(zhuǎn)角圓角之間平滑過渡，以避免氣流在葉片后緣產(chǎn)生分離區(qū)，有效提高喘振裕度；（2）采用精銑加工工藝獲得葉片根部的圓角半徑r為4mm、葉片前后緣半徑r為葉片根部圓角半徑的十分之一的加工精度，確保葉根圓角與前后緣之間平滑過渡。

附圖說明

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1是本發(fā)明的新型徑向擴壓器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是是圖的俯視圖；

圖3是現(xiàn)有技術的擴壓器葉片的俯視圖；

圖4是本發(fā)明的擴壓器葉片的俯視圖。

圖中：擴壓器輪盤1，擴壓器葉片2，葉片根部3，葉片葉背21，葉片葉盆22，葉片前后緣23。

具體實施方式

實施例1如圖3所示，現(xiàn)有技術的徑向擴壓器，擴壓器葉片葉背1與葉片葉盆2的分布采用連續(xù)型圓弧曲線表示，例如葉片葉背采用的圓弧為半徑為430mm，葉片葉盆采用的圓弧為半徑為272mm，葉片前后緣處采用半徑為0.4mm的圓弧進行平滑過渡，葉根圓角半徑為1.2mm；本實施例的徑向擴壓器，如圖1-圖2所示，包括一體精銑加工成型制造的擴壓器輪盤，輪盤上沿周向均布多個擴壓器葉片，如圖4所示，葉片葉背采用的圓弧為半徑為501mm，葉片葉盆采用的圓弧為半徑為305mm，葉片最大厚度為2.5mm，擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，葉片根部的圓角半徑r為4mm，葉片前后緣半徑r為葉片根部圓角半徑的十分之一。該徑向擴壓器采用了更符合流體運動特性的葉片型面，且對容易產(chǎn)生氣流分離的區(qū)域加大了葉根圓角，綜合兩項改進，該徑向擴壓器既能滿足流量要求又可抑制氣流分離，有效提高喘振裕度，防止發(fā)動機喘振故障出現(xiàn)。

上述新型徑向擴壓器的制作方法，包括如下步驟：

a、選取合適的板材進行切割下料，粗車得到具有葉片輪廓的半成品。

b、采用五軸加工中心粗加工葉片，并進行去應力時效處理。

c、精車，采用五軸加工中心精加工葉片，在擴壓器輪盤上加工出高精度擴壓器葉片。

d、對于擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用五軸數(shù)控加工中心精銑，獲得高精度的葉根圓角。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。

技術特征：

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及一種新型徑向擴壓器及其制造方法，該新型徑向擴壓器包括一體成型的擴壓器輪盤、多個沿周向均布在擴壓器輪盤上的擴壓器葉片，所述擴壓器葉片根部與擴壓器輪盤的交界處采用圓角光滑過度，所述葉片根部的圓角半徑R為4mm，所述葉片前緣與葉片后緣的圓角半徑R為葉片根部圓角半徑的十分之一，以使葉根圓角與轉(zhuǎn)角圓角之間平滑過渡，以避免氣流在葉片后緣產(chǎn)生分離區(qū)，有效提高喘振裕度，防止發(fā)動機喘振故障的出現(xiàn)。

技術研發(fā)人員：關婷婷;金洪江;李偉超
受保護的技術使用者：中國航發(fā)常州蘭翔機械有限責任公司
技術研發(fā)日：2016.04.27
技術公布日：2017.11.03