刘庆东，尤宏德

（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳 110015）

复合倾斜冲击冷却结构设计及应用

刘庆东，尤宏德

（中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳 110015）

以某型航空发动机低压涡轮导向叶片局部结构设计为研究对象，研发了1种复合倾斜冲击冷却的结构形式，介绍了复合倾斜角度冲击冷却结构设计特点，并进行了流动特性和温度场的计算分析，计算分析和壁温测试表明：复合倾斜冲击冷却方式能以较小的冷气流量对壁面形成了较好的冷却效果；对叶片上缘板表面形成了均匀冲击冷却的效果，发动机台架试车也验证了该冷却结构的性能和可靠性。

涡轮；叶片；冲击冷却；复合倾斜；结构设计；航空发动机

0 引言

随着航空发动机性能指标的不断提升，涡轮进口燃气温度越来越高，因而冷却技术对于高温涡轮研制非常关键。其中以涡轮冷却叶片所采用的冷却技术最具有代表性，涡轮前几级叶片普遍需要通过采用适当的冷却结构形式，降低叶片壁面的温度，保证使用要求。目前，涡轮冷却叶片的冷却方式主要包括对流冷却、冲击冷却、气膜冷却、肋壁强化换热和扰流柱强化换热等。在各种冷却方式中，冲击冷却技术应用较多，主要用在导向叶片内腔带衬套结构及转子叶片前缘冷却，其中大量研究及工程应用是采用垂直靶面进行冲击冷却[1]，以期在靶面部位获得较高的冷却换热系数，进而降低叶片表面的壁面温度，但这种冷却形式往往需要较高的冷气压力和较大的冷气流量，而在发动机中冷气用量的增加往往意味着发动机性能的下降，所以当叶片冷气用量受到限制时，则需要对冷却结构形式进行优化和调整。……