Лопатка рабочего колеса ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты)

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик. Лопатка предназначена для установки в любом из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени. Хвостовик лопатки имеет продольную ось, соосную или параллельную геометрической оси паза диска и образующую с осью вращения ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика, обеспечивающий получение угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки в диапазоне αк=19,7÷32,3°. Перо лопатки выполнено с закруткой относительно оси пера, обеспечивающей нарастание угла установки профиля пера по высоте лопатки с радиальным удалением от оси вращения ротора с градиентом Gу.п., определенным в диапазоне Gу.п=151,7÷274,0 [град/м]. Перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gу.x., составляющим (2,2÷3,2)·10-2 [м/м]. Толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т.=(1,48÷1,76)·10-2 [м/м]. Технический результат, достигаемый группой изобретений, состоит в улучшении геометрической конфигурации, пространственной жесткости, силовых и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса четвертой ступени вала ротора КНД ГТД, а также в увеличении рабочего ресурса без увеличения материалоемкости и трудоемкости установки лопатки в рабочее колесо компрессора. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к осевым компрессорам низкого давления авиационных газотурбинных двигателей.

Известна профилированная лопатка компрессора для диска рабочего колеса, имеющего аксиальную, тангенциальную и радиальную ортогональные оси, содержащая стороны повышенного и низкого давления, простирающиеся в радиальном направлении от хвостовика к вершине и в аксиальном направлении между передней и задней кромками, поперечные сечения, имеющие соответствующие хорды и линии изгиба, проходящие между передней и задней кромками, и центры тяжести, выровненные по оси укладки, имеющей двойной изгиб. Сторона низкого давления изогнута вдоль задней кромки вблизи хвостовика для уменьшения разделения потока на нем (RU 2000130594 A, опубл. 27.01.2003).

Известна рабочая лопатка компрессора, включающая перо и хвостовик. Хвостовик лопатки расположен горизонтально, а перо соединено с хвостовиком через промежуточный элемент - ножку. Между ножкой и пером размещена полка, формирующая проточную часть двигателя (Н.Н. Сиротин, А.С. Новиков, А.Г. Пайкин, А.Н. Сиротин. Основы конструирования производства и эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей и энергетических установок в системе CALS технологий. Кн. 1. - М.: Наука, 2011, с. 257-263).

К недостаткам известных решений относятся неопределенность достижения эффективного взаимодействия лопаток с потоком рабочего тела вследствие отсутствия конкретизации диапазонов геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации пера и угловой установки лопатки в рабочем колесе четвертой ступени ротора, а также сложность получения компромиссного сочетания повышенных значений КПД, газодинамической устойчивости (ГДУ) компрессора и как следствие сложность обеспечения оптимальной динамической прочности и повышенного ресурса лопатки.

Задача, решаемая группой изобретений, объединенных единым творческим замыслом, состоит в разработке лопатки рабочего колеса четвертой ступени ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД) с улучшенными конструктивными и аэродинамическими параметрами пространственной конфигурации и жесткостью пера лопатки, обеспечивающими возможность увеличения расхода сжимаемого рабочего тела - воздуха в четвертой ступени на всех режимах работы двигателя, а также увеличение газодинамической устойчивости и ресурса без увеличения материалоемкости лопатки.

Поставленная задача решается тем, что лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления (ТНД), турбину высокого давления (ТВД) и силовую турбину (СТ), согласно изобретению, содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любом из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки;

при этом перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.x. увеличения хорды

где Lп.x. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Причем перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета) и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки, при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью - корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.) и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Перо лопатки может быть выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

Периферийный торец пера лопатки может быть выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Поставленная задача по второму варианту изобретения решается тем, что лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, согласно изобретению, содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

При этом перо лопатки может быть выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.x. увеличения хорды,

где Lп.x. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.) и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью - корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Перо лопатки может быть выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

Периферийный торец пера лопатки может быть выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Поставленная задача по третьему варианту изобретения решается тем, что лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, согласно изобретению, содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=(19,7÷32,3)°; причем перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gу.x.,

где Lп.x - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Лопатка может быть выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.) и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью - корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

Максимальная толщина профиля пера может быть лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т., равным

где Ск - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; Сп - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Периферийный торец пера лопатки может быть выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Поставленная задача по четвертому варианту изобретения решается тем, что лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, согласно изобретению, содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т., равным

где Ск - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; Сп - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

При этом лопатка может быть выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость значения в диапазоне

где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.x. увеличения хорды,

где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

Перо лопатки может быть выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

Периферийный торец пера лопатки может быть выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Технический результат группы изобретений, достигаемый приведенной совокупностью существенных признаков лопатки рабочего колеса четвертой ступени ротора КНД ГТД, заключается в повышении КПД и расширении диапазона режимов газодинамической устойчивости компрессора на 2,2% при повышении ресурса лопатки в 2 раза.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 изображена лопатка рабочего колеса четвертой ступени, вид сбоку;

на фиг. 2 - лопатка рабочего колеса четвертой ступени, вид сверху;

на фиг. 3 - перо лопатки рабочего колеса четвертой ступени, поперечный разрез;

на фиг. 4 - фрагмент диска рабочего колеса четвертой ступени с пазами для установки хвостовиков лопаток, фронтальная проекция.

Газотурбинный двигатель включает компрессор низкого давления, турбину низкого давления, компрессор высокого давления, турбину высокого давления и силовую турбину. В группе изобретений, объединенных единых творческим замыслом, лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора компрессора низкого давления ГТД, содержащего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо 1 с радиальной осью, хвостовик 2 с продольной осью. Хвостовик 2 предназначен для установки в любом из пазов 3 диска 4 рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера 1 к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера 1 лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°.

Лопатка выполнена с углом установки профиля пера 1 относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла αк, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне

где αк - проекция угла установки профиля пера 1 в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера 1 в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси лопатки; Нср - средняя высота пера 1 лопатки.

Перо 1 лопатки выполнено с входной и выходной кромками 5 и 6 соответственно, расходящимися к периферийному торцу 7 с градиентом увеличения хорды Gу.x.,

где Lп.x. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера 1 лопатки.

Перо 1 лопатки выполнено выпукло-вогнутым профилем. Вогнутая поверхность профиля пера в виде корыта 8 выполнена обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета). Выпуклая поверхность профиля пера 1, образующая спинку 9 пера, выполнена обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.). Хорда 10, соединяющая входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 в корневой зоне 11, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера 1 не менее угла α0 установки хвостовика 2 лопатки.

Вариантно перо 1 лопатки выполнено выпукло-вогнутым профилем с вогнутой поверхностью-корытом 8, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку 9 пера 1, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

Перо 1 лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки 9 и корыта 8 относительно хорды 10, соединяющей входную и выходную кромки 5 и 6 пера 1 лопатки.

Максимальная толщина профиля пера 1 лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера 1 к периферийному торцу 7 с градиентом Gу.т., равным

где Ск - максимальная толщина корневого сечения профиля пера 1 лопатки; Сп - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера 1 лопатки; Нср - средняя высота пера 1 лопатки.

Периферийный торец 7 пера 1 лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

Лопатку рабочего колеса четвертой ступени ротора КНД ГТД поэтапно изготавливают из прутка авиационного сплава. На первом этапе отрезают фрагмент прутка требуемой длины, из которого электровысадкой с последующей механической обработкой выполняют заготовку лопатки с локальным утолщением на участке расположения хвостовика 2. На следующем этапе заготовку подвергают общему нагреву в электропечи до состояния термопластичности и выполняют горячую объемную штамповку, используя штамп, состоящий из двух ответно профилированных полуматриц. Рабочая поверхность одной из полуматриц штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности спинки 9 пера 1 лопатки. Рабочая поверхность другой полуматрицы штампа включает участок, форма которого выполнена ответной пространственной поверхности корыта 8 пера 1 лопатки. После чего лопатку подвергают механической обработке, включая обдирку облоя фрезерованием, протягивание хвостовика 2. Доводку обтекаемых поверхностей профилей пера 1 лопатки производят фрезерованием с последующей полировкой.

Изготовленная таким образом лопатка состоит из объединенных в одно целое пера 1 с хвостовиком 2, выполненная как сегмент сборного кольца лопаточного венца рабочего колеса четвертой ступени ротора КНД ГТД.

Профиль пера лопатки имеет следующие геометрические параметры:

- в корневом сечении профиль пера 1 лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля Cmax=4,16 мм; длина хорды пера - 49,8 мм; угол αк установки профиля пера 1 к оси вращения ротора в проекции на осевую плоскость последнего, нормальную к оси пера лопатки, составляет 26,5°;

- в периферийном сечении профиль пера лопатки выполнен с максимальной толщиной профиля Cmax=2,15 мм; длина хорды пера принята 53,5 мм; угол αк установки профиля пера к оси вращения ротора в проекции на осевую плоскость последнего, нормальную к оси пера лопатки, составляет 56°;

- средняя высота Нср профиля пера 1 составляет 125,9 мм.

Лопатка выполнена для фиксации на диске рабочего колеса вала ротора путем установки хвостовика 2 в пазу 3 обода диска 4.

При работе компрессора каждая лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора КНД взаимодействует с рабочим телом, передавая последнему кинетическую и потенциальную энергию. В результате возникает направленный к выходу из лопаточного венца рабочего колеса поток сжимаемого рабочего тела, который поступает из межлопаточных каналов лопаточного венца рабочего колеса ротора на лопатки и в межлопаточные каналы направляющего аппарата статора четвертой ступени. После выравнивания в направляющем аппарате поток поступает далее во входной направляющий аппарат компрессора высокого давления.

В процессе реализации разработанной в группе изобретений конструкции лопатки рабочего колеса четвертой ступени ротора КНД технический результат достигается только при установке лопатки в рабочем колесе с ориентацией профиля пера 1 в корневом сечении лопатки под углом αк к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную радиальной оси пера 1, в указанном угловом диапазоне значений αк=19,7÷32,3° в сочетании с одновременным согласованным удовлетворением условий соответствия найденных в группе изобретений геометрических и аэродинамических параметров пространственной конфигурации и градиентов их изменения по высоте лопатки. При назначении угла αк в корневом сечении лопатки, принятом из интервала значений αк=19,7÷32,3°, найденного в изобретении с учетом углов установки профиля пера предыдущих ступеней ротора компрессора, достигают наиболее высокие значения КПД, ГДУ компрессора и ресурса лопатки.

При уменьшении угла αк<19,7° существенно ограничивается диапазон газодинамической устойчивости работы компрессора, падает КПД ступени и возрастает риск аварийно опасного срыва воздушного потока с выпуклой спинки 9 лопатки с результирующей потерей ГДУ. С увеличением угла αк>32,3° возрастает риск срыва воздушного потока с корыта 8 пера 1 лопатки и снижается КПД. Кроме того, при увеличении угла αк>32,3° неоправданно возрастают напряжения в лопатке на всех режимах работы КНД, что приводит к снижению ресурса, увеличению материалоемкости лопаток и в конечном счете к утяжелению компрессора и снижению эксплуатационной экономичности двигателя.

Аналогичные процессы имеют место с получением положительного результата при соблюдении и отрицательного при выходе за пределы найденных в группе изобретений границ диапазонов градиентов Gу.п. по высоте Нср пера 1 лопатки. При выполнении трехмерного профиля пера лопатки со значениями градиента Gу.п<151,7 [град/м] существенно ограничивается диапазон ГДУ работы КНД, падает КПД ступени и возрастает риск аварийно опасного срыва потока воздушного потока с выпуклой спинки 9 лопатки с результирующей потерей ГДУ. Увеличение отношения разности углов установки хорды 10 пера 1 по высоте лопатки до значений градиента Gу.x., превышающих верхний принятый по изобретению предел Gу.x.>274,0 [град/м], приводит к недопустимому уменьшению угла раскрытия периферийного участка 12 лопатки, что, в свою очередь, приводит к снижению КПД, негативному уменьшению диапазона ГДУ компрессора и недопустимому рассогласованию работы четвертой ступени ротора с последующими ступенями компрессора низкого давления.

Градиент Gу.x. увеличения хорды 10 пера 1 лопатки по средней высоте Нср пера 1 лопатки характеризует парусность пера 1, образованную в результате углового расхождения входной и выходной кромок 5 и 6 пера 1 от втулки до периферийного торца 7.

Парусность пера 1 по высоте лопатки спрофилирована по упомянутому градиенту Gу.x. углового расширения хорды 10 пера с заявленным диапазоном Gу.x.=(2,2÷3,2)·10-2 [м/м], что обеспечивает получение технического результата изобретения. Уменьшение отношения разности длин периферийной и корневой хорд пера 1 к средней высоте Нср пера (Gу.х.<2,2·10-2) приводит к образованию недостаточной густоты заполнения кольцевого периферийного участка 12 площади поперечного сечения проточной части лопаточного венца периферийными участками 12 пера 1 лопаток в проекции на условную плоскость, нормальную к оси ротора. Как следствие возникает недопустимое снижение запаса ГДУ, сужение диапазона газодинамической устойчивости работы компрессора и существенное снижение КПД за счет возможного срыва воздушного потока со спинки 11 лопатки. Увеличение (Gу.x.>3,2·10-2) приводит к неоправданному увеличению потерь от трения потока о профиль пера 1 лопатки и к снижению КПД компрессора.

Технический результат повышения ресурса лопатки в два раза достигается при соблюдении условия соотношения разности толщин к средней высоте пера 1 лопатки, принимаемого в пределах найденного в изобретении указанного диапазона значений градиента Gу.т.=(1,48÷1,76)·10-2 [м/м] за счет обеспечения требуемой статической и динамической жесткости при оптимальной материалоемкости профиля пера 1 лопатки.

При значениях градиента Gу.т.<1,48·10-2 [м/м] возникает излишнее повышение материалоемкости вследствие неоправданного реальными сочетаниями нагрузок увеличения толщины периферийного участка 12 пера 1 лопатки, что приводит к завышению массы компрессора и снижению экономичности двигателя.

При значениях градиента Gу.т.>1,76·10-2 [м/м] требуемое повышение ресурса лопатки не достигается из-за снижения динамической прочности в процессе эксплуатации компрессора вследствие неоправданного возрастания параметров изгибных колебаний профиля пера 1 при недопустимом уменьшении максимальной толщины профиля в наиболее нагруженной периферийной части длины пера лопатки.

Таким образом, за счет улучшения конструктивных и аэродинамических параметров в вариантном исполнении лопатки рабочего колеса четвертой ступени достигают повышение КПД и расширение диапазона режимов газодинамической устойчивости КНД двигателя без увеличения материалоемкости лопатки.

1. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления (ТНД), турбину высокого давления (ТВД) и силовую турбину (СТ), характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне
Gу.п.=(αпк)/Нср=(151,7÷274,0) [град/м],
где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки;
при этом перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.х. увеличения хорды,
Gу.x.=(Lп.х.-Lк.х.)/Hср=(2,2÷3,2)·10-2 [м/м],
где Lп.х - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

2. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п. - направлению полета), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки, при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

3. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью-корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

4. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

5. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 1, отличающаяся тем, что периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

6. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне
Gу.п.=(αпк)/Нср=(151,7÷274,0) [град/м],
где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

7. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 6, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.х. увеличения хорды,
Gу.х.=(Lп.х.-Lк.х.)/Hср=(2,2÷3,2)·10-2 [м/м],
где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

8. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 6, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

9. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 6, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью-корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

10. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 6, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

11. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 6, отличающаяся тем, что периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

12. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gу.х.,
Gу.х.=(Lп.х.-Lк.х.)/Hср=(2,2÷3,2)·10-2 [м/м],
где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Hср - средняя высота пера лопатки.

13. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость ротора значения в диапазоне
Gу.п.=(αпк)/Нср=(151,7÷274,0) [град/м],
где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Hср - средняя высота пера лопатки.

14. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

15. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью-корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора по часовой стрелке (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и против направления вращения часовой стрелки (вид по н.п.).

16. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено переменной по ширине и высоте пера толщиной, определяемой в поперечном сечении как разность высот спинки и корыта относительно хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки.

17. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т., равным
Gу.т.=(Скп)/Нср=(1,48÷1,76)·10-2 [м/м],
где Ск - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; Сп - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

18. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 12, отличающаяся тем, что периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.

19. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора, включающего диск с пазами, компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, содержащего проточную часть, которая ограничена по периферийному контуру корпусом двигателя, имеющего турбину низкого давления, турбину высокого давления и силовую турбину, характеризующаяся тем, что лопатка содержит перо с радиальной осью, хвостовик с продольной осью, предназначенный для установки в любой из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени с обеспечением угла αк установки профиля пера к оси ротора в проекции на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки, имеющего в корневом сечении пера значение αк=19,7÷32,3°; причем максимальная толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т., равным
Gу.т.=(Cк-Cп)/Нср=(1,48÷1,76)·10-2 [м/м],
где Ск - максимальная толщина корневого сечения профиля пера лопатки; Сп - максимальная толщина периферийного сечения профиля пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

20. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 19, отличающаяся тем, что лопатка выполнена с углом установки профиля пера относительно оси ротора, нарастающим по высоте лопатки с радиальным удалением от упомянутой оси ротора с градиентом Gу.п. изменения указанного угла установки профиля, имеющим в проекции на упомянутую условную осевую плоскость значения в диапазоне
Gу.п.=(αпк)/Нср=(151,7÷274,0) [град/м],
где αк - проекция угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; αп - проекция угла установки профиля пера в периферийном сечении лопатки относительно оси ротора на условную осевую плоскость ротора, нормальную к радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

21. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 19, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом Gу.х. увеличения хорды,
Gу.х.=(Lп.х.-Lк.х.)/Hcp=(2,2÷3,2)·10-2 [м/м],
где Lп.х. - длина периферийной хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Lк.х. - длина корневой хорды, соединяющей входную и выходную кромки пера лопатки в условной плоскости, параллельной осевой плоскости ротора и нормальной радиальной оси пера лопатки; Нср - средняя высота пера лопатки.

22. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 19, отличающаяся тем, что перо лопатки выполнено выпукло-вогнутым с вогнутой поверхностью, называемой корытом, обращенной вогнутостью в сторону вращения ротора против часовой стрелки (вид по н.п.), и с выпуклой поверхностью, образующей спинку пера, обращенной выпуклостью в сторону против вращения ротора и в направлении вращения часовой стрелки (вид по н.п.), при этом хорда, соединяющая входную и выходную кромки пера в корневой зоне, образует с осью ротора в проекции на упомянутую условную плоскость угол αк установки профиля пера не менее угла α0 установки хвостовика лопатки.

23. Лопатка рабочего колеса четвертой ступени ротора по п. 19, отличающаяся тем, что периферийный торец пера лопатки выполнен скошенным с повторением кривизны внутренней поверхности проточной части двигателя в зоне четвертой ступени КНД с уменьшением радиуса в направлении потока рабочего тела с высотой, достаточной для беспрепятственного вращения лопатки рабочего колеса в составе ротора КНД двигателя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для изготовления лопаток вентиляторов из пенополиуретановых материалов. В способе, согласно которому в матрицу заданной формы, выполненную из пропитанного эпоксидной смолой стекловолокнистого материала, помещают заготовку из стекловолокнистого материала и производят силовую обработку заготовки под давлением, при этом в процессе помещения заготовки в матрицу производят ее пропитку смесью эластолита и изоционата, выбираемых в соотношении 1:1, причем смешение эластолита и изоционата осуществляют непосредственно перед пропиткой заготовки, а силовую обработку заготовки для придания ей формы лопасти вентилятора под давлением 290-350 кПа осуществляют в течение 30 с после размещения заготовки в матрицу заданной формы с последующей выдержкой, по крайней мере, в течение 30-40 минут до извлечения готовой лопасти из матрицы.

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а именно к способу изготовления металлического усиления для лопатки рабочего колеса турбинного двигателя. Способ последовательно включает этап расположения металлических скоб в формующий инструмент, имеющий матрицу и пуансон, при этом металлические скобы представляют собой металлические секции с прямолинейной формой, согнутые в форму U или V; и этап горячего изостатического прессования металлических скоб, вызывающий интеграцию металлических скоб таким образом, чтобы получить сжатую металлическую часть.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлического элемента жесткости композитной или металлической лопатки турбомашины.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Винт содержит плоскую поверхность (13.2), которая проходит вдоль задней поверхности лопасти (13), и ширина которой составляет 1/3 ширины лопасти (13), заднюю закругленную по радиусу поверхность (13.1), которая пересекает плоскую поверхность (13.2) и имеет радиус R, который составляет 2/3 ширины задней поверхности и тем самым дополняет остальную часть задней поверхности.

Изобретение относится к лопатке ротора вентилятора. Лопатка ротора вентилятора имеет переднюю кромку 41 лопатки ротора.

Изобретение относится к конструированию и доводке турбомашин, а именно рабочих лопаток осевых компрессоров. В способе обеспечения устойчивости рабочих лопаток турбомашины к автоколебаниям, при котором определяют для исходной лопатки первую и вторую изгибную и первую крутильную формы собственных колебаний и соответствующие им частоты, выбирают критерий изгибно-крутильной связанности и задают диапазон его допустимых значений, отстраивают исходную лопатку от автоколебаний, определяют критерий изгибно-крутильной связанности для отстроенной лопатки, по принадлежности значения которого заданному диапазону судят об устойчивости к автоколебаниям, в отличие от известного отстройку исходной лопатки от автоколебаний выполняют путем изгиба ее пера в сторону спинки, при этом форма изгиба соответствует первой изгибной форме собственных колебаний исходной лопатки.

Роторная лопатка, имеющая платформу, корневую часть, присоединенную к платформе, и поверхность, оканчивающуюся в концевой части и имеющую в поперечном сечении аэродинамическую форму.

Турбомашина содержит первый и второй последовательные кольцевые ряды неподвижных лопаток. Каждая лопатка второго ряда проходит в радиальной плоскости, проходящей между задними кромками двух последовательных лопаток первого ряда, причем шаг между этими двумя лопатками первого ряда больше шага между другими лопатками первого ряда.

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а именно к способу изготовления металлического усиления для лопатки рабочего колеса турбинного двигателя. Способ последовательно включает этап расположения металлических скоб в формующий инструмент, имеющий матрицу и пуансон, при этом металлические скобы представляют собой металлические секции с прямолинейной формой, согнутые в форму U или V; и этап горячего изостатического прессования металлических скоб, вызывающий интеграцию металлических скоб таким образом, чтобы получить сжатую металлическую часть.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлического элемента жесткости композитной или металлической лопатки турбомашины.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) турбореактивного двигателя (ТРД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик.

Лопатка турбины включает аэродинамический профиль и бандажную полку у его внутреннего торца. Бандажная полка содержит верхнюю плиту и переднюю стенку, содержащую изогнутый участок с уплотнительный участком, а также плоский участок, направленный перпендикулярно верхней плите и расположенный между верхней плитой и изогнутым участком.

Осевой компрессор имеет двухступенчатый каскад (8) направляющих лопаток на конце (5) вала ротора (4) со стороны выхода. Направляющие лопатки (11) второй ступени каскада смещены относительно направляющих лопаток (10) в окружном направлении таким образом, что вихревые хвосты, производимые направляющими лопатками (10) первой ступени направляющих лопаток, не могут попадать на направляющие лопатки (11) второй ступени.

Газовая турбина содержит диффузор выхлопа, расположенный по направлению потока ниже последней ступени турбины и включающий секцию прохождения струи и стойку. Секция прохождения струи содержит части первой и второй стенок, а стойка имеет переднюю кромку, проходящую между частью первой стенки и частью второй стенки.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления (КНД) газотурбинного двигателя (ГТД), включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик. Лопатка предназначена для установки в любой из пазов диска рабочего колеса третьей ступени. Хвостовик лопатки имеет продольную ось, соосную или параллельную геометрической оси паза диска и образующую с осью вращения ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика, обеспечивающий получение угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки в диапазоне αк=(20,4÷29,8)°. Перо лопатки выполнено с закруткой относительно оси пера, обеспечивающей нарастание угла установки профиля пера по высоте лопатки с радиальным удалением от оси вращения ротора с градиентом Gу.п.,, определенным в диапазоне Gу.п=(169,5÷248,4) [град/м]. Перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gу.x., составляющим (5,8÷8,4)·10-2 [м/м]. Толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т.=(1,44÷1,72)·10-2 [м/м]. Технический результат, достигаемый группой изобретений, состоит в улучшении геометрической конфигурации, пространственной жесткости, силовых и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса третьей ступени вала ротора КНД ГТД, а также в увеличении рабочего ресурса без увеличения материалоемкости и трудоемкости установки лопатки в рабочее колесо компрессора. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Лопатка снабженного пазами диска рабочего колеса ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя, включающего проточную часть, ограниченную по периферийному контуру корпусом двигателя, содержит перо и хвостовик. Лопатка предназначена для установки в любом из пазов диска рабочего колеса четвертой ступени. Хвостовик лопатки имеет продольную ось, соосную или параллельную геометрической оси паза диска и образующую с осью вращения ротора в проекции на условную осевую плоскость, нормальную к радиальной оси пера лопатки, угол установки хвостовика, обеспечивающий получение угла установки профиля пера в корневом сечении лопатки в диапазоне αк19,7÷32,3°. Перо лопатки выполнено с закруткой относительно оси пера, обеспечивающей нарастание угла установки профиля пера по высоте лопатки с радиальным удалением от оси вращения ротора с градиентом Gу.п., определенным в диапазоне Gу.п151,7÷274,0 [градм]. Перо лопатки выполнено с входной и выходной кромками, расходящимися к периферийному торцу с градиентом увеличения хорды Gу.x., составляющим ·10-2 [мм]. Толщина профиля пера лопатки выполнена наибольшей в корневом сечении и убывающей по высоте пера к периферийному торцу с градиентом Gу.т.·10-2 [мм]. Технический результат, достигаемый группой изобретений, состоит в улучшении геометрической конфигурации, пространственной жесткости, силовых и аэродинамических параметров лопатки рабочего колеса четвертой ступени вала ротора КНД ГТД, а также в увеличении рабочего ресурса без увеличения материалоемкости и трудоемкости установки лопатки в рабочее колесо компрессора. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх