一种氢涡轮转子结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110439622A(43)申请公布日2019.11.12(21)申请号201910755574.2F01D5/14(2006.01)(22)申请日2019.08.15(71)申请人北京航天动力研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号（北京9200信箱11分箱）(72)发明人郑晓宇林奇燕廖懂华李龙贤李龙林蓬成王雪纯魏沫金志磊孙纪国(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人高志瑞(51)Int.Cl.F01D5/06(2006.01)F01D5/08(2006.01)F01D5/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种氢涡轮转子结构(57)摘要本发明公开了一种氢涡轮转子结构，包括：一级涡轮盘、二级涡轮盘、涡轮轴、隔热套筒和径向销钉；其中，所述一级涡轮盘通过所述径向销钉与所述二级涡轮盘相连接；所述二级涡轮盘与所述涡轮轴焊接；所述隔热套筒设置于所述涡轮轴的内部，所述隔热套筒将所述涡轮轴的内部空腔分为两部分；所述涡轮轴的中心轴线、所述一级涡轮盘的中心轴线与所述二级涡轮盘的中心轴线重合。本发明满足了重型火箭高压补燃氢氧发动机工作条件需求，解决了传统方案氢涡轮转子结构安全余量不足的问题。CN110439622ACN110439622A权利要求书1/1页1.一种氢涡轮转子结构，其特征在于包括：一级涡轮盘(1)、二级涡轮盘(2)、涡轮轴(3)、隔热套筒(4)和径向销钉(5)；其中，所述一级涡轮盘(1)通过所述径向销钉(5)与所述二级涡轮盘(2)相连接；所述二级涡轮盘(2)与所述涡轮轴(3)焊接；所述隔热套筒(4)设置于所述涡轮轴(3)的内部，所述隔热套筒(4)将所述涡轮轴(3)的内部空腔分为两部分；所述涡轮轴(3)的中心轴线、所述一级涡轮盘(1)的中心轴线与所述二级涡轮盘(2)的中心轴线重合。2.根据权利要求1所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：所述一级涡轮盘(1)包括若干个一级叶片(11)、一级盘毂(12)和一级围带(13)；其中，一级盘毂(12)的外周端面与若干个一级叶片(11)的一端相连接；若干个一级叶片(11)的另一端与一级围带(13)相连接；一级围带(13)与一级盘毂(12)的中心轴线重合。3.根据权利要求2所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：若干个一级叶片(11)沿一级盘毂(12)的外周均匀分布。4.根据权利要求2所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：每个一级叶片(11)采用带弯扭的变截面积叶型设计，截面积由叶根到叶顶逐渐减小；一级叶片(11)前缘和尾缘均为圆弧曲线，压力面采用13阶Bezier曲线，吸力面采用11阶Bezier曲线。5.根据权利要求1所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：所述二级涡轮盘(2)包括若干个二级叶片(21)、二级盘毂(22)和二级围带(23)；其中，二级盘毂(22)的外周端面与若干个二级叶片(21)的一端相连接；若干个二级叶片(21)的另一端与二级围带(23)相连接；二级围带(23)与二级盘毂(22)的中心轴线重合。6.根据权利要求5所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：若干个二级叶片(21)沿二级盘毂(22)的外周均匀分布。7.根据权利要求6所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：每个二级叶片(21)采用带弯扭的变截面积叶型设计，截面积由叶根到叶顶逐渐减小；二级叶片(21)前缘和尾缘均为圆弧曲线，压力面采用13阶Bezier曲线，吸力面采用11阶Bezier曲线。8.根据权利要求1所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：二级涡轮盘(2)的二级配合端面(24)与一级涡轮盘(1)的一级配合端面(14)通过径向销钉(5)相连接。9.根据权利要求8所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：二级涡轮盘(2)的二级配合端面(24)开设有盲孔(241)。10.根据权利要求1所述的氢涡轮转子结构，其特征在于：所述径向销钉(5)的中间为通孔(51)。2CN110439622A说明书1/4页一种氢涡轮转子结构技术领域[0001]本发明属于重型火箭高压补燃氢氧发动机技术领域，尤其涉及一种氢涡轮转子结构。背景技术[0002]重型运载火箭是登月、空间站以及火星探测等重大航天工程的必备工具，其芯二级主动力采用高性能的高压补燃氢氧发动机。发动机氢涡轮具有大流量、高效率、高转速、大功率的特点，这对涡轮设计，尤其是涡轮转子设计，提出了更加苛刻的要求。[0003]伴随着涡轮流量、叶片气动负荷数倍的提升，涡轮转子结构尺寸显著增大，转子叶片及轮盘受力倍增，涡轮转子结构安全余量不足成为突出技术难点。以往的小尺寸、中型负荷的涡轮转子结构，两级涡轮盘以及涡轮轴之间采用轴向螺栓连接方式、叶片采用等直叶片造型，叶片根部以及涡轮盘螺栓开孔处形成应力集中区，