一种适用于FLADE风扇的分流结构的制作方法

一种适用于flade风扇的分流结构
技术领域
1.本技术属于航空发动机技术领域，特别涉及一种适用于flade风扇的分流结构。


背景技术：

2.自适应循环发动机在双外涵变循环发动机的基础上增加了第三外涵，具有更强的循环调节能力和任务适应性、更好的热管理和隐身性能，以及较低的安装损失，是变循环发动机的重要发展方向。自适应发动机可以通过不同的途径实现新增涵道，具有多种构型，其中带flade(叶尖风扇)的风扇是自适应发动机实现新增涵道的一种重要结构形式。
3.带flade的风扇布局如图1所示，其转子上带有分流结构，并在分流结构上新增了一排小叶片，形成动叶上的风扇，即flade。风扇的进口导叶和静子部分也设计成了带分流结构的双涵道形式，其外涵叶片与flade构成一个新的涵道，作为自适应发动机的第三外涵。通过打开或关闭第三外涵进口导叶，可以调整发动机的进气流量和涵道比。带flade的风扇在整机匹配中体现出了一定的性能优势，但该种结构形式面临转子分流环附近应力过高、转静子分流环间存在流量泄露等问题，使其在工程应用方面受到了一定的限制。
4.带flade的风扇转子通常采用整体叶盘的结构形式，内涵主风扇转子叶片与外涵flade叶片采用环形结构连接，本专利称之为分流环，flade叶片、分流环的离心载荷通过分流环和内涵叶片传递至轮盘。可见，内涵叶片除了承受自身离心负荷外，还要传递外涵叶片和分流环产生的离心负荷，并且分流环的存在限制了内涵叶片叶尖的弯曲和扭转变形，这些因素导致内涵叶片叶尖与分流环转接位置容易出现应力集中的现象。另外，为了保证转子分流环在高速转动时的轴向串动不与上下游结构发生干涉，分流环与上下游结构之间必须留有一定的轴向间隙，这就不可避免会造成风扇内外涵之间的气流泄漏，产生掺混、二次流等损失。在现有的技术方案中，通常采取限制转速、增加内涵叶尖厚度、减小外涵叶片弦长、调整外涵叶片安装角等措施来提升内涵转子叶尖的强度储备，但这些措施均不利于风扇的气动性能，在一定程度上限制了风扇甚至发动机的气动性能设计水平。对于分流环处轴向间隙的设计，现有技术方案主要考虑了避免上下游的结构碰磨，并未考虑气流封严。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本技术提供了一种适用于flade风扇的分流结构，包括：
6.内涵主风扇叶片，连接在内涵主风扇叶片叶尖处的分流环以及在分流环外表面上具有的多个外涵flade叶片；
7.分流环沿气流方向向后的端面上具有沿分流环周向延伸的环槽，分流环相邻的静子部分具有封严齿，封严齿具有向环槽延伸的环齿，所述环齿与所述环槽形成气流流通的s形环缝。
8.优选的是，分流环的厚度沿气流方向逐渐变厚。
9.优选的是，所述环槽具有第一槽口端面以及第二槽口端面，所述环齿两侧具有与第一槽口端面对应的第一齿底面以及与第二槽口端面对应的第二齿底面，第一槽口端面与
第一齿底面平行，第二槽口端面与第二齿底面平行。
10.优选的是，第一槽口端面与第一齿底面之间的距离等于第二槽口端面与第二齿底面的距离。
11.优选的是，所述环槽的槽底面与封严齿的齿顶面的距离大于第一槽口端面与第一齿底面之间的距离。
12.优选的是，第一槽口端面和第一齿底面之间缝隙的中心面与第二槽口端面和第二齿底面之间缝隙的中心面不在同一平面上。
13.优选的是，第一槽口端面与第二槽口端面不在同一平面上，并且第二槽口端面在第一槽口端面沿气流方向靠后
14.本技术的优点包括：本技术改善了flade风扇转子内涵叶尖的应力集中，减小了分流环位置的气流泄漏，其效果明显，结构简单，可广泛应用于flade风扇的结构设计，有利于提高flade风扇的强度储备和气动性能。
附图说明
15.图1是本技术一优选实施方式flade风扇转子叶片；
16.图2是本技术一优选实施方式flade风扇转子叶片分流环局部放大图。
17.图3是传统无封严结构气流流动图；
18.图4是本技术一优选实施方式有封严结构气流流动图。
具体实施方式
19.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施方式进行详细说明。
20.如图为了解决上述问题，本技术提供了一种适用于flade风扇的分流结构，包括带“v”型槽的分流环1和静子部分的封严齿2：
21.转子叶片包括：内涵主风扇叶片，连接在内涵主风扇叶片叶尖处的分流环1以及在分流环1外表面上具有的多个外涵flade叶片；
22.分流环1沿气流方向向后的端面上具有沿分流环1周向延伸的环槽，分流环1相邻的静子部分具有封严齿2，封严齿2具有向环槽延伸的环齿，所述环齿与所述环槽形成气流流通的s形环缝。在分流环尾缘设计了“v”型槽结构，可以降低该处分流环的刚度，缓解内涵叶片叶尖部分的应力集中，同时使外涵叶片、分流环质心位置更接近内涵叶片的中心部分，有利于载荷传递和受力均匀。采用“v”型槽结构，可以使flade转子单点最高等效应力下降一倍以上。
23.此外，在一级静子叶片的分流环前缘设计了一道封严齿2，与转子分流环尾缘的“v型”槽配合，形成径向封严结构，可以减少转子分流环尾缘处的气流径向泄漏，提升风扇内
外涵的气动性能。采用本技术的封严结构后的气流泄漏情况如图4所示，可见本技术的封严结构可以有效减小转静子间的有效泄漏面积。
24.优选的是，分流环1的厚度沿气流方向逐渐变厚，能够提高具有环槽后分流环的整体刚度均匀性。
25.优选的是，所述环槽具有第一槽口端面11以及第二槽口端面13，所述环齿两侧具有与第一槽口端面11对应的第一齿底面21以及与第二槽口端面13对应的第二齿底面23，第一槽口端面11与第一齿底面21平行，第二槽口端面13与第二齿底面23平行，使气流流动的环缝更加均匀，避免因气流流动产生较大震动。
26.优选的是，第一槽口端面11与第一齿底面21之间的距离等于第二槽口端面13与第二齿底面23的距离，使气流流通产生均匀的流场。
27.优选的是，所述环槽的槽底面12与封严齿2的齿顶面22的距离大于第一槽口端面11与第一齿底面21之间的距离，在环槽的槽底产生积流，同时保证。
28.优选的是，第一槽口端面11和第一齿底面21之间缝隙的中心面与第二槽口端面13和第二齿底面23之间缝隙的中心面不在同一平面上。
29.优选的是，第一槽口端面11与第二槽口端面13不在同一平面上，并且第二槽口端面13在第一槽口端面11沿气流方向靠后。
30.本技术的优点包括：本技术改善了flade风扇转子内涵叶尖的应力集中，减小了分流环位置的气流泄漏，其效果明显，结构简单，可广泛应用于flade风扇的结构设计，有利于提高flade风扇的强度储备和气动性能。改善了flade风扇转子内涵叶尖的应力集中，减小了分流环位置的气流泄漏，其效果明显，结构简单，可广泛应用于flade风扇的结构设计，有利于提高flade风扇的强度储备和气动性能。
31.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，包括：内涵主风扇叶片，连接在内涵主风扇叶片叶尖处的分流环(1)以及在分流环(1)外表面上具有的多个外涵flade叶片；分流环(1)沿气流方向向后的端面上具有沿分流环(1)周向延伸的环槽，分流环(1)相邻的静子部分具有封严齿(2)，封严齿(2)具有向环槽延伸的环齿，所述环齿与所述环槽形成气流流通的s形环缝。2.如权利要求1所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，分流环(1)的厚度沿气流方向逐渐变厚。3.如权利要求1所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，所述环槽具有第一槽口端面(11)以及第二槽口端面(13)，所述环齿两侧具有与第一槽口端面(11)对应的第一齿底面(21)以及与第二槽口端面(13)对应的第二齿底面(23)，第一槽口端面(11)与第一齿底面(21)平行，第二槽口端面(13)与第二齿底面(23)平行。4.如权利要求3所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，第一槽口端面(11)与第一齿底面(21)之间的距离等于第二槽口端面(13)与第二齿底面(23)的距离。5.如权利要求4所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，所述环槽的槽底面(12)与封严齿(2)的齿顶面(22)的距离大于第一槽口端面(11)与第一齿底面(21)之间的距离。6.如权利要求3所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，第一槽口端面(11)和第一齿底面(21)之间缝隙的中心面与第二槽口端面(13)和第二齿底面(23)之间缝隙的中心面不在同一平面上。7.如权利要求6所述的适用于flade风扇的分流结构，其特征在于，第一槽口端面(11)与第二槽口端面(13)不在同一平面上，并且第二槽口端面(13)在第一槽口端面(11)沿气流方向靠后。

技术总结
本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种适用于FLADE风扇的分流结构,内涵主风扇叶片，连接在内涵主风扇叶片叶尖处的分流环以及在分流环外表面上具有的多个外涵FLADE叶片；分流环沿气流方向向后的端面上具有沿分流环周向延伸的环槽，分流环相邻的静子部分具有封严齿，封严齿具有向环槽延伸的环齿，所述环齿与所述环槽形成气流流通的S形环缝，本申请改善了FLADE风扇转子内涵叶尖的应力集中，减小了分流环位置的气流泄漏。小了分流环位置的气流泄漏。小了分流环位置的气流泄漏。


技术研发人员：李晓庆 徐磊 孙莹 孟德君 尹松
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/4