葉片，特別是變螺距葉片，包括這種葉片的螺旋槳和相應的渦輪的制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明，將葉片(11)安裝在渦輪機螺旋槳的槳轂(12，13)上，以便在葉片(14)基部(14A)和所述基部(14A)對面的槳轂(12,13)的表面之間形成空間(18,18A,18B)，葉片(11)包括可收放的閉合裝置(16，17)，該裝置能夠以兩用方式占用下面兩個位置中的至少一個：展開位置，在這個位置時，使收放閉合裝置至少部分地封閉所述空間(18,18A,18B)；和極限收起位置，在這個位置時，所述收放裝置保持在所述空間外部。
【專利說明】葉片，特別是變螺距葉片，包括這種葉片的螺旋槳和相應的
渦輪機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種葉片，尤其是涉及一種變螺距葉片、一種包括這種葉片的螺旋槳、和一種相應的渦輪發(fā)動機，特別是無函道風扇的渦輪發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]雖然本發(fā)明特別適于無函道風扇渦輪發(fā)動機(又稱之為“開式轉(zhuǎn)子”渦輪發(fā)動機)，但本發(fā)明的實施則決不僅限于在這種發(fā)動機上的應用。
[0003]按照已知方式，無函道風扇渦輪發(fā)動機分別在上游(前方)和下游(后方)包括兩個共軸反轉(zhuǎn)的外部螺旋槳，每個螺旋槳由渦輪帶動旋轉(zhuǎn)，并大體徑向地延伸到渦輪發(fā)動機短艙的外面。每個螺旋槳傳統(tǒng)上包括與渦輪發(fā)動機縱軸同心的槳轂，葉片就固定在該槳轂上。
[0004]然而，盡管燃油消耗低，但這種無函道風扇渦輪發(fā)動機上游和下游共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳之間的氣動力相互作用會引起很高的運行噪音級。實際上，上游和下游共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳的葉片的旋轉(zhuǎn)會引起尾流、葉尖旋渦，和葉根紊流的形成。上游螺旋槳下游的這些氣動力破壞是其撞擊下游螺旋槳并損害渦輪發(fā)動機整體推進效率時氣動力相互作用噪聲的原因。
[0005]另外，為了降低這種渦輪發(fā)動機的不希望出現(xiàn)的噪聲發(fā)出，并從而滿足航空管理局所提出的噪聲合格要求，為此:
[0006]優(yōu)化葉片型面，以便至少對于渦輪發(fā)動機某些工作方式(例如，對應于飛機不同飛行階段)降低螺旋槳尾流強度和葉尖出現(xiàn)寄生旋渦；和/或
[0007]采用合適技術(shù)(例如,使用導流葉片(blown vanes)端部或后緣)控制葉片周圍空氣流動，而不會損害相關(guān)螺旋槳的空氣動力性能。
[0008]在任何情況下，這種低噪音螺旋槳的設(shè)計一通過優(yōu)化葉片型面和/或控制空氣流動一常常不能防止葉片根部出現(xiàn)的湍流的形成。
[0009]特別是，在葉片采用變螺距安裝在上游和下游螺旋槳槳轂上的情況下，以便通過根據(jù)所期望工作條件圍繞葉片縱軸轉(zhuǎn)動葉片來調(diào)整螺旋槳角度螺距(也就是說，每個葉片根弦和螺旋槳旋轉(zhuǎn)平面所形成的角度)，對于某些預定的角度螺距來講(例如，對應于起飛、進場、降落階段等)，葉片根部的湍流是影響下游螺旋槳的氣動力破壞的主要因素。
[0010]實際上，因為每個葉片由葉根構(gòu)成，葉根使葉片在相應螺旋槳槳轂內(nèi)保持轉(zhuǎn)動，對于上述角度螺距，在葉片基部和相對槳轂彎曲表面之間形成空間:葉片基部不能始終在形狀上符合槳轂彎曲形狀。
[0011]這種空間一由上游空區(qū)和下游空區(qū)所確定，兩個區(qū)域由每個葉片根部相互分開一加劇了螺旋槳葉片基部處的湍流活動，特別是在所述螺旋槳固定很緊時(例如，在起飛和進場期間)，這會進一步損害下游螺旋槳的氣動力性能并增加所述螺旋槳轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，這些是不期望出現(xiàn)的噪聲發(fā)出的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明的目的是尋找一個針對這些缺陷的解決方案，特別是，改善無函道風扇渦輪發(fā)動機的推進效率，同時，降低氣動力相互作用噪聲的強度。
[0013]為此，根據(jù)本發(fā)明，葉片(特別是變螺距葉片)被計劃安裝在渦輪發(fā)動機螺旋槳槳轂上，以便在葉片基部和所述基部對面的槳轂表面之間形成空間，該葉片的特征在于，其包括能夠以相反方式占用如下兩個位置中至少一個位置的可收放閉合裝置:
[0014]展開位置，在這個位置時，可收放閉合裝置至少部分地封閉所述空間；以及
[0015]極限收起位置，在這個位置時，所述可收放裝置保持在所述空間的外面。
[0016]為此，根據(jù)本發(fā)明，當空間位于或形成于葉片基部和安裝葉片的螺旋槳槳轂的彎曲表面之間時(特別是，當所述葉片采用變螺距安裝時)，閉合裝置可展開，以便占用該空間并從而顯著地降低葉片基部出現(xiàn)的湍流的強度。
[0017]在這種葉片(根據(jù)本發(fā)明且?guī)в凶兟菥?固定到雙螺旋無函道風扇渦輪發(fā)動機上游螺旋槳槳轂上情況下，用于某些預定螺距(對應于起飛、降落階段等)的閉合裝置的展開一造成破壞空間的形成一使得所述空間減小和/或消除。由所述空間在葉片基部所引起的湍流的減弱或消失而降低了其與渦輪發(fā)動機下游螺旋槳的相互作用。結(jié)果，空氣動力相互作用噪聲的強度降低了，所述渦輪發(fā)動機推進性能得到改善。
[0018]在本發(fā)明的具體實施例中，所述展開位置是極限位置，這樣，所述閉合裝置能夠在兩個極限收起和展開位置之間移動。此外，根據(jù)該實施例，閉合裝置可以保持在兩個極限展開和收起位置之間的中間位置。
[0019]優(yōu)選地，葉片包括至少一個布置在其基部的室，該室能夠在閉合裝置占用收起位置時容納所述閉合裝置，這樣，一旦收起時，閉合裝置既不影響葉片的轉(zhuǎn)動一所述葉片帶有變螺距時一也不會造成附加的寄生湍流。
[0020]此外，有利的是，葉片包括用來控制閉合裝置展開或收起的致動器，以便相繼占用展開位置和收起位置，反之亦然。
[0021]這些致動器還可裝在葉片內(nèi)。在另一種方式中或附加方式中，致動器包括至少一個裝在相關(guān)螺旋槳槳轂內(nèi)的電磁鐵，在這種情況下，閉合裝置優(yōu)選至少表面采用鐵磁材料制成。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例，閉合裝置包括如下兩個部件中的至少一個:
[0023]包括前緣的上游閉合襟翼，在展開位置時該前緣延伸葉片前緣；
[0024]包括后緣的下游閉合襟翼，在展開位置時后緣延伸葉片后緣。
[0025]這樣，通過延伸葉片前緣和/或后緣，同時占用位于該處或在該處形成的空間，有效防止破壞性湍流的形成，或至少其強度受到限制。
[0026]此外，有利的是，每個上游或下游閉合襟翼包括根部，該根部在形狀上至少部分地適于在展開位置時對面槳轂表面，以便盡可能有效地閉合空間。
[0027]優(yōu)選地，每個上游或下游閉合襟翼通過銷軸采用關(guān)節(jié)式連接到葉片上，特別是葉根上。在另一種方式中或附加方式中，襟翼還可以滑動。
[0028]此外，本發(fā)明還涉及到一種螺旋槳，特別是用于無函道風扇渦輪發(fā)動機的螺旋槳，包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)安裝的槳轂，該螺旋槳包括安裝在所述槳轂上的多個上述類型的葉片。
[0029]此外，葉片采用變螺距安裝，以便允許調(diào)整其角度。[0030]本發(fā)明還涉及到一種包括至少一個上述類型的螺旋槳的渦輪發(fā)動機。
[0031]特別是，渦輪發(fā)動機可以是無函道風扇類型和包括兩個共軸反轉(zhuǎn)的螺旋槳，其中，至少上游螺旋槳是上述類型。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]附圖將說明本發(fā)明是如何產(chǎn)生的。在這些附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。
[0033]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種無函道風扇渦輪發(fā)動機的實施例縱向剖面示意圖。
[0034]圖2為圖1所示渦輪發(fā)動機的螺旋槳槳葉的局部剖面示意圖，其中上游和下游閉合襟翼為展開狀態(tài)。
[0035]圖3類似于圖2，上游和下游閉合襟翼為收起狀態(tài)。
【具體實施方式】
[0036]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的無函道風扇渦輪發(fā)動機1，所示發(fā)動機從上游至下游沿帶有縱軸L-L的渦輪發(fā)動機內(nèi)的燃氣流動方向包括壓縮機2、環(huán)形燃燒室3、高壓渦輪4和兩個相對旋轉(zhuǎn)的低壓渦輪5和6，也就是說，低壓渦輪5和6圍繞縱軸L-L沿兩個相反方向轉(zhuǎn)動。
[0037]每個低壓渦輪5和6采用旋轉(zhuǎn)固定方式連接到外部螺旋槳7，8上，螺旋槳徑向延伸到渦輪發(fā)動機I的短艙9的外部，短艙9呈大體圓柱形，圍繞壓縮機2、燃燒室3和渦輪4，5和6沿軸線L-L延伸。離開渦輪的燃燒氣體經(jīng)由噴管10被排出，以增加推力。
[0038]螺旋槳7和8共軸前后布置，包括多個圍繞縱軸L-L等角度分布的葉片11。葉片11大體徑向延伸，屬于具有變螺距的類型的葉片，也就是說，這些葉片可圍繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，以便根據(jù)渦輪發(fā)動機I預期工作條件來優(yōu)化其角度位置。當然，在另一種形式中，螺旋槳葉片也可帶有固定螺距。
[0039]每個上游7或下游8螺旋槳包括支撐葉片11的可旋轉(zhuǎn)的槳轂12，13，可旋轉(zhuǎn)的槳轂與渦輪發(fā)動機I縱軸L-L同軸布置并垂直于渦輪發(fā)動機I的縱軸。
[0040]葉片11由葉片本體14和葉根15構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)安裝在相應的槳轂12，13上。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，上游7和下游8螺旋槳的每個葉片11包括可收放的閉合裝置16和17，可相繼而兩用地占用下面兩個極限位置中的至少一個:
[0042]展開位置(圖2)，在這個位置時，閉合裝置封閉(對于某些確定的角度螺距)葉片11的基部14A和在所述基部對面槳轂12，13的表面之間形成的空間18 ;以及
[0043]收起位置(圖3)，在這個位置時，閉合裝置保持在所述空間18的外面。
[0044]如圖2和圖3所示，空間18由上游空區(qū)18A和下游空域18B形成，由葉根15相互隔開?？臻g18的尺寸可根據(jù)施加在相關(guān)葉片11上的角度螺距而改變。
[0045]在所述示例中，閉合裝置包括:
[0046]包括前緣16A的上游閉合襟翼16，在展開位置時，前緣16A延伸葉片11的前緣IlA0換句話說，葉片11的前緣IlA和上游襟翼16的前緣16A構(gòu)成大體連續(xù)線，從而防止出現(xiàn)空氣動力破壞；
[0047]包括后緣17A的下游閉合襟翼17，在展開位置時，后緣17A延伸葉片11的后緣I IB。于是，后緣IlB和17A構(gòu)成大體連續(xù)線。
[0048]每個上游16或下游17閉合襟翼包括底部16B，17B，適合在展開位置時(見圖2)至少對于葉片11的某些預定角度螺距在形狀上符合相對槳轂12，13的表面，以便實現(xiàn)對上游18A和下游18B空區(qū)的整體或半整體閉合。
[0049]葉片11的上游16和下游17襟翼用銷軸19分別通過關(guān)節(jié)式連接到葉片11的根部15上。
[0050]在收起位置時，閉合襟翼16和17分別收回到布置在葉片11底部14A內(nèi)的室20和21內(nèi)。顯然,在另一個方式中，室20和21僅是同一個室。
[0051]集成在葉片11本體14內(nèi)的致動器22控制上游16和下游17閉合襟翼的展開或收起，這樣，它們同時占用展開位置或收起位置。在另一個方式中，致動器獨立地控制每個上游和下游閉合襟翼的展開或收起。
[0052]致動器22通過可伸縮移動桿22A連接到每一個閉合襟翼16和17上，該控制桿在其展開或縮回時通過相應銷軸19來帶動襟翼16和17轉(zhuǎn)動(襟翼16和17的轉(zhuǎn)動在圖2中用箭頭R表不)。
[0053]為此，根據(jù)本發(fā)明，不論上游7和下游8螺旋槳的葉片的角度螺距如何，閉合襟翼16和17通過控制致動器22展開，以便閉合與所述角度螺距相關(guān)的空間18(分別為空區(qū)18A和18B)，減弱或甚至消除葉片11根部出現(xiàn)的湍流。這樣，與下游螺旋槳8相互影響的湍流以及進而是氣動力相互影響噪音強度會被明顯限制。
[0054]另外，應該注意的是，為了允許所述葉片11圍繞其縱軸轉(zhuǎn)動，從而獲得確定的角度螺距，閉合襟翼16和17首先通過致動器22收回到相應室20和21內(nèi)。
[0055]在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，上游16和下游17閉合襟翼從室20和21內(nèi)展開是通過激活布置在相應螺旋槳7，8的槳轂12，13內(nèi)的電磁鐵(圖中未示)來進行的。
[0056]在這個不同方式中，襟翼16和17至少表面上采用鐵磁材料制成。就閉合襟翼16和17的收回來講，在斷開電磁鐵后，其是通過在螺旋槳旋轉(zhuǎn)期間向襟翼施加離心力來實現(xiàn)的。
[0057]應該注意的是，在圖1至3所示示例中，上游7和下游8螺旋槳的葉片11都裝有上游16和下游17閉合襟翼。當然，在另一種方式中，可以只有上游螺旋槳的葉片包括這種閉合襟翼。
【權(quán)利要求】
1.葉片，特別是變螺距葉片，計劃安裝在渦輪發(fā)動機⑴的螺旋槳(7，8)的槳轂(12，13)上，以便在葉片(14)基部(14A)和所述底部(14A)對面的槳轂(12，13)的表面之間形成空間(18，18A, 18B)； 其特征在于，所述葉片包括可收放閉合裝置(16，17)，其能夠以兩用方式占用下面兩個位置中的至少一個: 展開位置，在這個位置時，使收放閉合裝置至少部分地閉合所述空間(18，18A, 18B)；以及 極限收起位置，在這個位置時，所述收放裝置保持在所述空間外部。
2.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于，所述展開位置是極限位置。
3.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的葉片，該葉片包括至少一個布置在葉片基部(14A)并能夠在所述閉合裝置占用收起位置時容納所述閉合裝置(16，17)的室(20，21)。
4.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的葉片，該葉片包括用來控制閉合裝置(16，17)的展開或收起的致動器(22)，以便能夠相繼占用展開位置和收起位置，反之亦然。
5.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于，致動器(22)安裝在葉片(11)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉片，其特征在于， 致動器(22)包括至少一個安裝在螺旋槳(7，8)槳轂(12，13)內(nèi)的電磁鐵；以及 閉合裝置(16，17)至少表面上由鐵磁材料組成。
7.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于，閉合裝置包括如下兩個部件中的至少一個: 包括前緣(16A)的上游閉合襟翼(16)，在展開位置時，閉合襟翼(16)的前緣(16A)延伸葉片(11)的前緣(IlA)； 包括后緣(17A)的下游閉合襟翼(17)，在展開位置時，閉合襟翼(17)的后緣(17A)延伸葉片的后緣(IlB)。
8.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的葉片，其特征在于，每個閉合襟翼在上游(16)或下游(17)包括底部(16B，17B)，在展開位置時，該底部(16B，17B)至少部分地在形狀上與對面槳轂(12，13)的表面一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的葉片，其特征在于，每個上游(16)或下游(17)閉合襟翼通過銷軸(19)采用關(guān)節(jié)式連接到葉片(11)上，特別是連接到葉根(15)上。
10.螺旋槳，特別是用于無函道風扇渦輪發(fā)動機的螺旋槳，包括圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(L-L)旋轉(zhuǎn)安裝的槳轂(12，13)； 其特征在于，所述螺旋槳包括安裝在所述槳轂上的多個權(quán)利要求1至9任一項所規(guī)定的類型的葉片(11)。
11.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的螺旋槳，其特征在于，葉片(11)采用變螺距方式安裝，以便允許對其進行角度調(diào)整。
12.渦輪發(fā)動機，其特征在于，所述渦輪發(fā)動機包括至少一個權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所規(guī)定的類型的螺旋槳(7，8)。
13.根據(jù)前面權(quán)利要求所述的渦輪發(fā)動機，其為無函道風扇型發(fā)動機，包括兩個共軸反轉(zhuǎn)螺旋槳(7，8)，其特征在于，至少上游螺旋槳(7)屬于權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所規(guī)定類型的螺旋槳。
【文檔編號】B64C11/20GK103608260SQ201280028456
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月20日
【發(fā)明者】塞巴斯蒂安·帕斯卡爾 申請人:斯奈克瑪