一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115163564A(43)申请公布日2022.10.11(21)申请号202210902671.1(22)申请日2022.07.29(71)申请人中国航发沈阳发动机研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号(72)发明人沈锡钢步明繁冯冬民翟贤超王华(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526专利代理师刘传准(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构(57)摘要本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构，包括机匣，机匣套设在转子叶片上，机匣的内壁面在转子叶片位置处具有环形槽，所述环形槽的槽底在轴向截面上形成的轮廓线为槽底线a；所述环形槽的槽口在轴向截面上形成的轮廓线为槽口线b；槽底线a与槽口线b之间具有夹角，夹角的开口方向为机匣内机匣流向的反向；环形槽内涂有耐磨涂层，耐磨涂层的厚度等于槽底线a与槽口线b的最小距离h，本申请抑制了转子叶尖产生由压力面侧向吸力面侧移动的气流，降低了叶尖产生的流动损失，可以提高压气机的效率和喘振裕度。CN115163564ACN115163564A权利要求书1/1页1.一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构，其特征在于，包括：机匣，机匣套设在转子叶片上，机匣的内壁面在转子叶片位置处具有环形槽，所述环形槽的槽底在轴向截面上形成的轮廓线为槽底线a；所述环形槽的槽口在轴向截面上形成的轮廓线为槽口线b；槽底线a与槽口线b之间具有夹角，夹角的开口方向为机匣内机匣流向的反向；环形槽内涂有耐磨涂层，耐磨涂层的厚度等于槽底线a与槽口线b的最小距离h。2.如权利要求1所述的航空发动机叶尖处机匣开槽结构，其特征在于，所述夹角的大小为θ，θ满足如下公式：θ＝α‑β；其中，α是第一直线与第二直线的夹角，第一直线由转子叶尖静止状态时前缘最高点连接转子叶尖静止状态时后缘最高点形成，第二直线由转子叶尖工作状态时前缘最高点连接转子叶尖工作状态时后缘最高点形成；β是第三直线与第四直线的夹角，第三直线是由转子叶尖前缘对应机匣部位的静止状态时最高点连接转子叶尖后缘对应机匣部位的静止状态时最高点形成，第四直线由转子叶尖后缘对应机匣部位的工作状态时最高点连接转子叶尖后缘对应机匣部位的工作状态时最高点形成。3.如权利要求2所述的航空发动机叶尖处机匣开槽结构，其特征在于，环形槽的两端具有圆角。4.如权利要求3所述的航空发动机叶尖处机匣开槽结构，其特征在于，所述圆角的半径R满足：R＝1+abs(Sinθ)。2CN115163564A说明书1/3页一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构技术领域[0001]本申请属于航空发动机设计领域，特别涉及一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构。背景技术[0002]对于航空发动机的高压压气机，转静子间隙控制及转静子碰磨一直都是设计的重点。转子叶片与机匣间隙控制不当，会造成碰磨，如果直接与机匣壳体碰磨，会造成叶片卷边、掉角等损伤。根据选用材料，还可能引发钛火。而间隙预留过大，则会造成叶尖处气动损失，影响性能。压气机机匣流路多采用平直设计，对应叶尖部位喷涂有可磨耗涂层，为避免转静子碰磨，采用较大的叶尖间隙，导致性能损失，如图4所示。[0003]1.叶片与机匣涂层之间的间隙导致转子叶尖产生由压力面侧向吸力面侧移动的气流，导致叶尖产生流动损失，进而降低压气机的效率和喘振裕度。[0004]2.由于转子叶片尖部变形以及机匣变形不协调，合理的叶尖间隙设计难度大，易导致发动机工作时叶尖与机匣碰磨损伤。发明内容[0005]为了解决上述问题，本申请提供了一种航空发动机叶尖处机匣开槽结构；包括：[0006]机匣，机匣套设在转子叶片上，机匣的内壁面在转子叶片位置处具有环形槽，所述环形槽的槽底在轴向截面上形成的轮廓线为槽底线a；所述环形槽的槽口在轴向截面上形成的轮廓线为槽口线b；槽底线a与槽口线b之间具有夹角，夹角的开口方向为机匣内机匣流向的反向；环形槽内涂有耐磨涂层，耐磨涂层的厚度等于槽底线a与槽口线b的最小距离h。[0007]优选的是，所述夹角的大小为θ，θ满足如下公式：[0008]θ＝α‑β；[0009]其中，其中，α是第一直线与第二直线的夹角，第一直线由转子叶尖静止状态时前缘最高点连接转子叶尖静止状态时后缘最高点形成，第二直线由转子叶尖工作状态时前缘最高点连接转子叶尖工作状态时后缘最高点形成；[0010]β是第三直线与第四直线的夹角，第三直线是由转子叶尖前缘对应机匣部位的静止状态时最高点连接转子叶尖后缘对应机匣部位的静止状态时最高点形成，第四直线由转子叶尖后缘对应机匣部位的工作状态时最高点连接