【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请通常涉及涡轮发动机领域，并且更具体地涉及用于涡轮发动机的无导管推力产生组件的外导向轮叶。本申请更具体地以非限制性方式应用于具有高涵道比(通常大于12，优选地大于18)的涡轮发动机。
技术介绍
1、无导管单风扇(unducted single fan，usf)型涡轮发动机在通过涡轮发动机的气流的方向上从上游到下游包括旋转螺旋桨和外导向轮叶。
2、一般而言，在叶片的上部分处对被称为“常规”单级涡轮螺旋桨发动机螺旋桨的螺旋桨以及反向旋转的螺旋桨对加负载，从而使叶片的该部分的功最大化以增加流量偏差。事实上，这使得能够在叶片头部处充分利用速度三角测量，这有利于驱动推力。此外，这允许使叶片的诱导损失(即由叶片负载的径向分布产生的损失)最小化，这可以通过叶片头部处的涡流并且通常通过对空气流的三角测量进行改变来实现，这往往会减小驱动推力。
3、申请人注意到，在叶片头部处对螺旋桨加负载也具有在叶片尖端处对外导向轮叶加负载的效果。负载的增加意味着偏差增加，也意味着螺旋桨出口处的残余回转也增加，因此意味着外导向轮叶必须进行强烈的偏差以使空气流重新轴向化。然而，在叶片的该区域中，外导向轮叶的坚固性较低。外导向轮叶的给定半径处的坚固性在此将理解为叶片的弦与两个相邻叶片之间的距离之间的比率(弦与距离在所讨论的半径处测量)。然而，外导向轮叶的坚固性越低，外导向轮叶能够对流进行矫直的能力就越小，这意味着空气动力学性能的降低、从声学角度来看的噪声水平的增加(由于螺旋桨与叶片尖端处的外导向轮叶之间的相互作用)、以及叶片尖端处的外导向轮
4、为了消除无导管叶片的头部处的噪声，文献fr2938502提出了螺旋桨的叶片配备有导向翅片。然而，该文献涉及一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括反向旋转的螺旋桨，而不是由外导向轮叶跟随的螺旋桨。此外，所提出的解决方案具有使涡流径向偏离在下游叶片的外部的效果，因此，将该解决方案应用于包括静态外导向轮叶的推力产生组件具有以下效果：减少由外导向轮叶矫直的空气流的量，并且因此降低涡轮发动机的空气动力学性能。
技术实现思路
1、本申请的目的是通过提出一种外导向轮叶来克服上述缺点，该外导向轮叶能够提高涡轮发动机的空气动力学性能并且能够降低由推力产生组件产生的噪声，而不增加外导向轮叶的叶片尖端处的机械应力。
2、为此，根据第一方面，提供了一种用于涡轮发动机的无导管推力产生组件的外导向轮叶，该外导向轮叶包括多个叶片，每个叶片具有：
3、-尖端和径向内边界，该径向内边界对应于涡轮发动机的壳体和叶片之间的相交部；
4、-骨架，该骨架对应于从叶片的前缘延伸到后缘的假想线，该假想线在叶片的压力表面和吸力表面之间等距；以及
5、-轮廓的偏差(δ)，该偏差对应于叶片的前缘处的骨架的切线与叶片的后缘处的骨架的切线之间的差的绝对值，该偏差在叶片的径向内边界处介于20°至45°之间并且在叶片的尖端处介于10°至40°之间。
6、在一个实施例中，在叶片的高度的0％至40％之间获得最大偏差值(高度被理解为叶片尖端处的最大半径与涡轮发动机的壳体和叶片之间的相交部的最小半径之间的差)。
7、根据第一方面的外导向轮叶的一些优选但非限制性的特征是被单独采用或组合采用的以下特征：
8、-每个叶片的位于叶片的径向内边界处的轮廓的偏差介于25°至35°之间；
9、-每个叶片的轮廓的最小偏差位于距叶片的径向内边界一距离处，该距离介于叶片的高度的40％至100％之间，优选地介于叶片的高度的40％至85％之间；
10、-每个叶片的轮廓的偏差从叶片的径向内边界朝向叶片的尖端在叶片的高度的至少50％上，优选地在叶片的高度的至少70％上，例如在叶片的高度的约80％上减小；
11、-每个叶片的轮廓的偏差从叶片的径向内边界朝向叶片的尖端到叶片的第一区域减小，该第一区域在距叶片的径向内边界一距离处延伸，该距离介于叶片的高度的45％至叶片的高度的85％之间，优选地介于叶片的高度的70％至叶片的高度的85％之间；
12、-每个叶片的轮廓的偏差从叶片的第一区域到叶片的尖端增加；
13、-每个叶片的轮廓的偏差在叶片的从叶片的径向内边界延伸到叶片的第二区域的至少一部分上大于20°，该第二区域在介于叶片的高度的0％至40％之间的距离处延伸；
14、-每个叶片的位于叶片的径向内边界处的轮廓的偏差严格地大于位于叶片的尖端处的轮廓的偏差；
15、-每个叶片的轮廓的最大偏差位于距叶片的径向内边界一距离处，该距离介于叶片的高度的0％至40％之间；
16、-每个叶片的轮廓的偏差在叶片的从径向内边界延伸到以下距离的一部分上小于25°，该距离介于叶片的高度的40％至80％之间；
17、-每个叶片的位于叶片的尖端处的轮廓的偏差介于10°至25°之间；
18、-叶片的第一区域在距叶片的径向内边界一距离处延伸，该距离介于叶片的高度的45％至叶片的高度的75％之间，优选地介于叶片的高度的50％至叶片的高度的70％之间；
19、-每个叶片的轮廓的偏差在叶片的从第一距离延伸到第二距离的一部分上小于25°，该第一距离介于叶片的高度的10％至20％之间，该第二距离介于叶片的高度的80％至100％之间；
20、-每个叶片的位于叶片的尖端处的轮廓的偏差介于25°至35°之间；
21、-每个叶片的轮廓的偏差在叶片的整个高度上严格地大于20°；
22、-每个叶片的位于叶片的尖端处的轮廓的偏差大于或等于位于叶片的径向内边界处的轮廓的偏差；
23、-外导向轮叶包括8至12个叶片；和/或
24、-每个叶片的位于叶片的尖端处的弦的长度小于叶片的最大弦的75％。
25、根据第二方面，本专利技术提出了一种用于涡轮发动机的无导管推力产生组件，该无导管推力产生组件包括螺旋桨和根据第一方面的外导向轮叶，该螺旋桨可相对于涡轮发动机的壳体旋转，该外导向轮叶固定地安装在壳体上并且在螺旋桨的下游延伸。
26、螺旋桨可以包括十个至十六个旋转叶片。外导向轮叶可以包括八个至十四个叶片。
27、根据第三方面，提供了一种涡轮发动机，该涡轮发动机包括壳体和根据第二方面的无导管推力产生组件，螺旋桨可相对于壳体旋转，并且外导向轮叶相对于壳体在旋转方面固定。
28、螺旋桨和外导向轮叶中的至少一个具有可变桨距。优选地，螺旋桨和外导向轮叶具有可变桨距。
29、根据第四方面，提出了一种飞行器，该飞行器包括根据第三方面的涡轮发动机。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于涡轮发动机(1)的无导管推力产生组件(3)的外导向轮叶装置(5)，所述外导向轮叶装置包括多个轮叶(7)，每个轮叶具有：
2.根据权利要求1所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)处的轮廓的偏差(δ)介于25°至35°之间。
3.根据权利要求1或2所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的最小偏差(δ最小)位于距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)一距离处，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的40％至100％之间，优选地介于所述轮叶的高度的40％至85％之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)朝向所述轮叶(7)的所述尖端(11)在所述轮叶(7)的高度的至少50％上，优选地在所述轮叶(7)的高度的至少70％上，例如在所述轮叶(7)的高度的约80％上减小。
5.根据权利要求4所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所
6.根据权利要求5所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所述第一区域到所述轮叶(7)的所述尖端(11)增加。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的从所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)延伸到所述轮叶(7)的第二区域的至少一部分上大于20°，所述第二区域在介于所述轮叶(7)的高度的0％至40％之间的距离处延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)处的轮廓的偏差(δ)严格地大于位于所述轮叶(7)的所述尖端(11)处的轮廓的偏差(δ)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的最大偏差(δ最大)位于距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)以下距离处，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的0％至40％之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的从所述径向内边界(10)延伸到以下距离的一部分上小于25°，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的40％至80％之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述尖端(11)处的轮廓的偏差(δ)介于10°至25°之间。
12.根据权利要求5或6所述的外导向轮叶装置(5)，其中，所述轮叶(7)的所述第一区域在距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)以下距离处延伸，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的45％至所述轮叶(7)的高度的75％之间，优选地介于所述轮叶(7)的高度的50％至所述轮叶(7)的高度的70％之间。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的从第一距离延伸到第二距离的一部分上小于25°，所述第一距离介于所述轮叶(7)的高度的10％至20％之间，所述第二距离介于所述轮叶(7)的高度的80％至100％之间。
14.根据权利要求1至7和13中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述尖端(11)处的轮廓的偏差(δ)介于25°至35°之间。
15.根据权利要求1至7、13和14中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的整个高度上严格地大于20°。
16.根据权利要求1至7和13至15中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述尖端(11)处的轮廓的偏差(δ)大于或等于位于所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)处的轮廓的偏差(δ)。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，所述外导向轮叶装置包括8个至12个轮叶(7)。
18.根据权利要求1至17中任一...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于涡轮发动机(1)的无导管推力产生组件(3)的外导向轮叶装置(5)，所述外导向轮叶装置包括多个轮叶(7)，每个轮叶具有：
2.根据权利要求1所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)处的轮廓的偏差(δ)介于25°至35°之间。
3.根据权利要求1或2所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的最小偏差(δ最小)位于距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)一距离处，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的40％至100％之间，优选地介于所述轮叶的高度的40％至85％之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)朝向所述轮叶(7)的所述尖端(11)在所述轮叶(7)的高度的至少50％上，优选地在所述轮叶(7)的高度的至少70％上，例如在所述轮叶(7)的高度的约80％上减小。
5.根据权利要求4所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)朝向所述轮叶(7)的所述尖端(11)到所述轮叶(7)的第一区域减小，所述第一区域在距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)一距离处延伸，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的45％至所述轮叶(7)的高度的85％之间，优选地介于所述轮叶(7)的高度的70％至所述轮叶(7)的高度的85％之间。
6.根据权利要求5所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)从所述轮叶(7)的所述第一区域到所述轮叶(7)的所述尖端(11)增加。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的从所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)延伸到所述轮叶(7)的第二区域的至少一部分上大于20°，所述第二区域在介于所述轮叶(7)的高度的0％至40％之间的距离处延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的位于所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)处的轮廓的偏差(δ)严格地大于位于所述轮叶(7)的所述尖端(11)处的轮廓的偏差(δ)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的最大偏差(δ最大)位于距所述轮叶(7)的所述径向内边界(10)以下距离处，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的0％至40％之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的外导向轮叶装置(5)，其中，每个轮叶(7)的轮廓的偏差(δ)在所述轮叶(7)的从所述径向内边界(10)延伸到以下距离的一部分上小于25°，所述距离介于所述轮叶(7)的高度的40％至80％之间。
...【专利技术属性】
技术研发人员：纪尧姆·克劳德·罗伯特·贝尔蒙，朱利恩·米切尔·塔米齐厄，安东尼·宾德，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：
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