□ 张江伟 □ 李 斌

中国航发西安航空发动机有限公司 西安 710021

1 分析背景

高压涡轮部件是航空发动机中热负荷和动力负荷最大的部件,涡轮转子叶片的工作环境非常严苛。高压涡轮径向间隙大,涡轮前后压差大,涡轮轴向漏气损失较大,为减小轴向漏气损失,提高涡轮效率,一般将涡轮工作叶片设计为带冠结构。

叶冠的设计极其重要,直接影响叶片的强度、振动、可靠性。国外针对叶冠开展了大量研究试验工作,现役航空发动机大都采用锯齿形叶冠设计,如F100型、F110型、AL-31F型等。

我国的航空发动机早期采用平行四边形叶冠来提高航空发动机的性能,取得了较好的效果。我国同时也开展了锯齿形叶冠的研究,新服役航空发动机低压涡轮转子叶片有采用锯齿形叶冠结构,但与国外相比仍有一定差距。

某航空发动机高压涡轮转子叶片为带冠叶片,叶冠为平行四边形。为进一步提升航空发动机的综合使用性能,开展叶冠改型设计。笔者对叶冠改型前后航空发动机高压涡轮转子叶片进行分析,以验证改型的可靠性。

2 研究对象

笔者研究对象为某型号航空发动机高压涡轮转子叶片,属于空心气冷式,顶部带冠,采用枞树型榫头与涡轮盘连接,缘板下带伸根,冷却空气由叶根孔导入,经叶片顶部排入主燃气流。叶冠初始结构为平行四边形,叶冠顶部焊有限流孔板,用以控制冷却空气的流量。在批量生产后,对叶冠进行改型,将平行四边形改为锯齿形。……