本實(shí)用新型屬于高壓比離心壓氣機(jī)領(lǐng)域，涉及一種具有燕尾形前尾緣結(jié)構(gòu)的葉片式擴(kuò)壓器。

背景技術(shù)：

由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、壓比高、可靠性高、制造方便、成本低廉、工藝性好及較寬的穩(wěn)定工作裕度等優(yōu)點(diǎn)，離心壓氣機(jī)在中小型發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛的運(yùn)用。為進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比/功重比，完善高空各種飛行狀態(tài)下的性能，對(duì)離心壓氣機(jī)的壓比更高要求；高壓比離心壓氣機(jī)葉輪出口氣流速度高且不均勻，再加上離心葉輪出口寬度很小，擴(kuò)壓器進(jìn)口與葉輪出口非常接近，兩者之間存在強(qiáng)烈的非定常相互作用，惡化離心葉輪與擴(kuò)壓器的匹配，大大降低離心壓氣機(jī)的效率和穩(wěn)定工作范圍，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)緊湊損失低的擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性，成為制約高壓比離心壓氣機(jī)應(yīng)用于工程實(shí)際的主要技術(shù)障礙。

管式擴(kuò)壓器由于其相鄰兩個(gè)管式擴(kuò)壓器壁面相貫形成的燕尾形前緣能更好適應(yīng)轉(zhuǎn)子出口的高速非均勻流動(dòng)，并且與傳統(tǒng)葉片式擴(kuò)壓器相比，相同通流面積時(shí)具有更小的壁面面積，減小了摩擦損失，有利于提高高壓比離心壓氣機(jī)的效率和穩(wěn)定工作裕度，北美通用和普惠公司已經(jīng)將管式擴(kuò)壓器成功應(yīng)用于實(shí)際型號(hào)中。然而，對(duì)于徑向擴(kuò)壓器和軸向擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)成連成一體的管式擴(kuò)壓器，普遍存在軸向出口氣流沿周向極不均勻的現(xiàn)象，從而引起的壓氣機(jī)喘振問(wèn)題也為壓氣機(jī)應(yīng)用帶來(lái)安全隱患，另外，管式擴(kuò)壓器還存在加工難度大、成本高、加工精度難以保證等問(wèn)題。因此，亟需一種既有利于控制成本又有利于提高離心壓氣機(jī)性能的新型擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種既有利于控制成本又有利于提高離心壓氣機(jī)性能的新型擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，一種具有燕尾形前尾緣結(jié)構(gòu)的離心壓氣機(jī)葉片式擴(kuò)壓器，包括軸向擴(kuò)壓器葉片、擴(kuò)壓器輪盤、擴(kuò)壓器輪蓋、擴(kuò)壓器聯(lián)接螺栓、徑向擴(kuò)壓器葉片，所述徑向擴(kuò)壓器葉片和軸向擴(kuò)壓器葉片沿周向均勻地分布在擴(kuò)壓器輪盤和擴(kuò)壓器輪蓋之間，所述的徑向擴(kuò)壓器葉片具有燕尾形前緣和燕尾形尾緣結(jié)構(gòu)，所述的徑向擴(kuò)壓器葉片是基于傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片，以掃描造型用二次曲線沿?cái)U(kuò)壓器葉片端壁型線掃掠，然后與傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片進(jìn)行布爾減法運(yùn)算，造型出其燕尾形前緣和燕尾形尾緣。

進(jìn)一步地，所述掃描造型用二次曲線的端點(diǎn)分別為擴(kuò)壓器葉片前緣與葉片根部截面的交 點(diǎn)、葉片前緣與葉片尖部截面的交點(diǎn)，掃描造型用二次曲線所在平面垂直于擴(kuò)壓器的壓力面，曲線朝葉片吸力面?zhèn)葟澢?/p>

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)壓器設(shè)置在離心壓氣機(jī)氣流出口部分，且徑向擴(kuò)壓器進(jìn)口半徑R3與離心葉輪出口半徑R2之比為1.03-1.1。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)壓器擴(kuò)張通道的橫截面積可通過(guò)變化二次曲線形狀和用于造型的傳統(tǒng)葉片式擴(kuò)壓器楔形角θ調(diào)節(jié)，從而調(diào)整擴(kuò)壓器進(jìn)出口面積比。

進(jìn)一步地，所述擴(kuò)壓器葉片上涂有防垢防腐涂層，可有效減少擴(kuò)壓器葉片積垢嚴(yán)重問(wèn)題，克服因積垢產(chǎn)生的空氣流通面積變小而引起壓氣機(jī)產(chǎn)生的喘振問(wèn)題。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：所述的具有燕尾形前緣和尾緣結(jié)構(gòu)的葉片式擴(kuò)壓器，對(duì)高速氣流有很好的適應(yīng)性，防垢涂層可有效減少積垢的產(chǎn)生，保持足夠的空氣流通面積，減小流動(dòng)摩擦力，從而降低壓氣機(jī)的喘振問(wèn)題，提高壓氣機(jī)的安全性能；且本實(shí)用新型造型方便、造價(jià)低、加工簡(jiǎn)單、安全性好，并可大幅度提高離心壓氣機(jī)效率和穩(wěn)定工作裕度，特別適用于中小型航空發(fā)動(dòng)機(jī)高壓比離心壓氣機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1為具有燕尾形前尾緣結(jié)構(gòu)葉片式擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a和圖2b為本實(shí)用新型的傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片造型參數(shù)及擴(kuò)壓器三維示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的造型用結(jié)構(gòu)參數(shù)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的具有燕尾形前尾緣結(jié)構(gòu)葉片式擴(kuò)壓器的三維示意圖；

其中，1－軸向擴(kuò)壓器葉片；2－擴(kuò)壓器輪盤；3－擴(kuò)壓器輪蓋；4－擴(kuò)壓器聯(lián)接螺栓；5－徑向擴(kuò)壓器葉片；6－燕尾形前緣；7-燕尾形尾緣；8-掃描造型用二次曲線；9-傳統(tǒng)擴(kuò)壓器前緣；10-擴(kuò)壓器吸力面；11-擴(kuò)壓器壓力面；12-擴(kuò)壓器葉片端壁型線；13-傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片。

具體實(shí)施方式

以下，結(jié)合附圖1～4和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述：

如圖1、圖3、圖4示出本實(shí)用新型的具有燕尾形前尾緣結(jié)構(gòu)葉片式擴(kuò)壓器的實(shí)施例，包括擴(kuò)壓器輪盤2、擴(kuò)壓器輪蓋3及內(nèi)置的若干徑向擴(kuò)壓器葉片5和軸向擴(kuò)壓器葉片1，擴(kuò)壓器聯(lián)接螺栓4將徑向擴(kuò)壓器葉片5固定在擴(kuò)壓器輪盤2和擴(kuò)壓器輪蓋3之間，該實(shí)施例適用于高壓比離心壓氣機(jī)。所述的徑向擴(kuò)壓器葉片5具有燕尾形前緣6和燕尾形尾緣7，是基于傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片13，以掃描造型用二次曲線8沿?cái)U(kuò)壓器葉片端壁型線12掃掠，然后與傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片13進(jìn)行布爾減法運(yùn)算，造型出其燕尾形前緣6和燕尾形尾緣7。所述掃描造型用二次曲線8的端點(diǎn)分別為擴(kuò)壓器葉片前緣9與葉片根部截面的交點(diǎn)、葉片前緣9與 葉片尖部截面的交點(diǎn)，掃描造型用二次曲線8所在平面垂直于擴(kuò)壓器的壓力面11，曲線朝葉片吸力面10側(cè)彎曲。所述徑向擴(kuò)壓器葉片5上涂有防垢防腐涂層，提高葉片的防垢防腐減磨性能，可有效減少擴(kuò)壓器葉片積垢嚴(yán)重問(wèn)題，克服因積垢產(chǎn)生的空氣流通面積變小而引起壓氣機(jī)產(chǎn)生的喘振問(wèn)題。

如圖2a和圖2b示出傳統(tǒng)楔形擴(kuò)壓器葉片13造型參數(shù)及擴(kuò)壓器三維示意圖，R3和R4分別為擴(kuò)壓器進(jìn)出口，θ為葉片造型楔形角，α為幾何進(jìn)氣角；其中，徑向擴(kuò)壓器進(jìn)口半徑R3與離心葉輪出口半徑R2之比為1.03-1.1，楔形角θ不小于8°。

本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本實(shí)用新型的范圍。