涡轮叶片的V型气膜孔和涡轮叶片.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CN110185500A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910343092.6(22)申请日2019.04.26(71)申请人中国航发湖南动力机械研究所地址412002湖南省株洲市芦淞区董家塅高科园中国航发动研所(72)发明人周申平付晟李洋郝旭生郑献武吴炜周志翔(74)专利代理机构长沙智嵘专利代理事务所(普通合伙)43211代理人刘宏(51)Int.Cl.F01D5/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称涡轮叶片的V型气膜孔和涡轮叶片(57)摘要本发明公开了一种涡轮叶片的V型气膜孔和涡轮叶片，涡轮叶片的V型气膜孔包括冷气入口、冷气出口，V型气膜孔相对于空间坐标系具有空间倾斜角度的倾斜主圆柱孔，倾斜主圆柱孔的一端连通至冷气入口，另一端连通至冷气出口；V型气膜孔还包括由冷气出口处向冷气入口方向开设的倾斜副圆柱孔，冷气出口沿展向扩张以构成倾斜副圆柱孔的副冷气出口；倾斜副圆柱孔与倾斜主圆柱孔之间呈夹角布设，倾斜主圆柱孔和倾斜副圆柱孔组合构成V型孔结构。本发明的涡轮叶片的V型气膜孔，在倾斜主圆柱孔基础上，引入倾斜副圆柱孔形成V型孔结构，二者都具有空间角，即具有流向倾斜角，又具有展向倾斜角，能将冷却气流分流，使得冷气覆盖范围增大。CN110185500ACN110185500A权利要求书1/1页1.一种涡轮叶片的V型气膜孔，包括冷气入口、冷气出口，依据涡轮叶片建立空间坐标系，空间坐标系的Z轴与V型气膜孔开设所在平面平行，X轴沿涡轮叶片的尾缘方向延伸，其特征在于，所述V型气膜孔包括相对于空间坐标系具有空间倾斜角度的倾斜主圆柱孔(1)，所述倾斜主圆柱孔(1)的一端连通至冷气入口，另一端连通至冷气出口；所述V型气膜孔还包括由冷气出口处向冷气入口方向开设的倾斜副圆柱孔(2)，冷气出口沿展向扩张以构成所述倾斜副圆柱孔(2)的副冷气出口；所述倾斜副圆柱孔(2)与所述倾斜主圆柱孔(1)之间呈夹角布设，所述倾斜主圆柱孔(1)和所述倾斜副圆柱孔(2)组合构成V型孔结构。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)中轴线与所述倾斜副圆柱孔(2)中轴线之间的夹角为θ角，所述θ角为12°～18°。3.根据权利要求2所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)的中轴线在X-Y平面的投影与-Y轴呈β角，所述倾斜副圆柱孔(2)的中轴线在X-Y平面的投影与-Y轴呈β角；所述涡轮叶片的V型气膜孔开设所在平面与Y-Z平面呈β角；所述β角为16°～20°。4.根据权利要求3所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)中轴线与Z轴呈α角；所述α角为40°～50°。5.根据权利要求4所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述α角与β角之间的关系为α＝-2.5β+90。6.根据权利要求4所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述α角与θ角之间的关系为θ＝0.6α-12。7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)的半径和/或所述倾斜副圆柱孔(2)的半径为r；所述r为0.15mm～0.3mm。8.根据权利要求7所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)的中轴线与所述倾斜副圆柱孔(2)的中轴线交于点A，所述倾斜主圆柱孔(1)的中轴线与涡轮叶片外表面交于点B，所述点A与所述点B的距离为m，所述m与r的比为4～4.5∶1。9.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮叶片的V型气膜孔，其特征在于，所述倾斜主圆柱孔(1)的长度为L，所述L为2.5mm～2.8mm；所述倾斜副圆柱孔(2)的长度为l，所述l为0.5mm～0.7mm。10.一种涡轮叶片，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的涡轮叶片的V型气膜孔，所述涡轮叶片上处于V型气膜孔开设位置的壁厚为H，所述H为1.7mm～2.0mm。2CN110185500A说明书1/5页涡轮叶片的V型气膜孔和涡轮叶片技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机涡轮叶片的冷却技术领域，特别地，涉及一种涡轮叶片的V型气膜孔。此外，本发明还涉及一种包括上述涡轮叶片的V型气膜孔的涡轮叶片。背景技术[0002]随着航空发动机的快速发展，涡轮进口温度不断提高，推重比10级的航空发动机涡轮前进口温度已经达到1900K～2000K，这远远超出了涡轮叶片材料的耐温极限。目前，航空发动机中广泛采用气膜冷却对叶片进行冷却，这已经占据先进冷却方案的60％。气膜冷却是应用在燃气轮机叶片上的冷却技术，是指内部冷却空气通过分散孔或缝槽流出，在主流压力和科恩达效应下贴附在叶片外表面形成温度较低的气膜层，将叶片表面同高温燃气