開式轉(zhuǎn)子及其翼型制造技術(shù)

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N開式轉(zhuǎn)子翼型裝置，其包括翼型主體，所述翼型主體具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸；所述翼型主體的外部部分內(nèi)的所述前緣的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的后向掃掠，在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述翼型主體的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在兩個(gè)極限之間線性變化。本申請(qǐng)還提供一種開式轉(zhuǎn)子裝置及其操作方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
開式轉(zhuǎn)子及其翼型
本申請(qǐng)總體上涉及飛行器推進(jìn)，并且更具體地涉及包含用于推進(jìn)的開式轉(zhuǎn)子的飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)。
技術(shù)介紹
眾所周知使用開式轉(zhuǎn)子提供飛行器推進(jìn)，所述開式轉(zhuǎn)子通常被定義為包括承載翼型的陣列的可旋轉(zhuǎn)轂的裝置，所述翼型的陣列構(gòu)造成產(chǎn)生推力，并且未被外護(hù)罩圍繞。一種類型的開式轉(zhuǎn)子是常規(guī)推進(jìn)器。這些主要用于低速應(yīng)用，并且在高亞音速下通常變得無效率。使用開式轉(zhuǎn)子以使用為其優(yōu)化的葉片推進(jìn)更高速度的車輛；這些類型的開式轉(zhuǎn)子通常被稱為“支撐風(fēng)扇”或“無導(dǎo)管風(fēng)扇”。在高速亞音速飛行中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，葉片半徑和飛行速度的組合導(dǎo)致通過周圍空氣的超音速的葉片速度，特別是在外翼展處。當(dāng)接近葉片前緣的流動(dòng)在轉(zhuǎn)子參考系中是超音速時(shí)，并且如果沿著葉片翼展的前緣掃掠相對(duì)較低，則弓形沖擊波(或簡(jiǎn)稱“弓形沖擊”)將存在于前緣的上游。開式轉(zhuǎn)子弓形沖擊遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子傳播并且可能產(chǎn)生噪音，以及效率損失。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常接受的做法是高速開式轉(zhuǎn)子葉片必須使用薄前緣，從而最小化弓形沖擊波的尺寸，強(qiáng)度和影響。然而，使用薄前緣的葉片的一個(gè)問題在于，它們不能在大的正和負(fù)葉片氣流入射角下高效地操作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
該問題通過用于高速亞音速飛行的開式轉(zhuǎn)子葉片來解決，其具有與相對(duì)較厚的前緣組合的機(jī)械掃掠。根據(jù)本說明書所描述的技術(shù)的一個(gè)方面，一種用于開式轉(zhuǎn)子的翼型裝置包括：翼型主體，所述翼型主體具有從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸的間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)；其中所述翼型主體的外部部分內(nèi)的所述前緣的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的后向掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述翼型主體的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在所述兩個(gè)極限之間線性變化；并且其中所述葉片的每一個(gè)具有在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的前緣厚度。根據(jù)本說明書所描述的技術(shù)的另一個(gè)方面，一種開式轉(zhuǎn)子裝置包括：第一翼型排，所述第一翼型排包括圍繞軸向中心線可旋轉(zhuǎn)并且承載翼型狀葉片的環(huán)形陣列的第一盤，其中所述葉片的每一個(gè)具有從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸的間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，其中所述第一翼型排的葉片的每一個(gè)具有在其外部部分內(nèi)的前緣前向掃掠或后向掃掠，以及在所述外部部分內(nèi)在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的前緣厚度；以及布置在所述第一翼型排的下游的第二翼型排。根據(jù)本說明書所描述的技術(shù)的另一方面，提供了一種用于操作開式轉(zhuǎn)子裝置的方法，所述開式轉(zhuǎn)子裝置包括圍繞軸向中心線可旋轉(zhuǎn)并且承載一排翼型狀葉片的盤，其中所述葉片的每一個(gè)包括從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸的間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)。所述方法包括：為所述開式轉(zhuǎn)子提供動(dòng)力以在包括大于0.72的飛行馬赫數(shù)和大于500英尺/秒的葉片尖端速度的選定飛行條件下推進(jìn)飛行器；其中所述葉片的每一個(gè)具有在其外部部分中的前緣后向掃掠，所述掃掠構(gòu)造成在所述選定飛行條件下在所述葉片的尖端半徑的外部35％內(nèi)產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量；并且其中所述葉片的每一個(gè)具有在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的前緣厚度。技術(shù)方案1.一種用于開式轉(zhuǎn)子的翼型裝置，包括：翼型主體，所述翼型主體具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸；其中所述翼型主體的外部部分內(nèi)的所述前緣的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的后向掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述翼型主體的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在兩個(gè)極限之間線性變化；并且其中所述前緣具有在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的厚度。技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的裝置，其中所述前緣相對(duì)于所述翼型主體的中弧線不對(duì)稱地成形。技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的裝置，其中所述前緣包括：吸力側(cè)部分，所述吸力側(cè)部分布置在所述中弧線的一側(cè)上，并且由第一曲率半徑限定；以及壓力側(cè)部分，所述壓力側(cè)部分布置在與所述吸力側(cè)部分相對(duì)的所述中弧線的一側(cè)上，并且由比所述第一曲率半徑小的第二曲率半徑限定。技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案3所述的裝置，其中所述翼型主體包括緊鄰所述前緣之吸力側(cè)部分的所述吸力側(cè)的前向部分，以及緊鄰所述前緣之壓力側(cè)部分的所述壓力側(cè)的前向部分，其中所述壓力側(cè)的前向部分具有比所述吸力側(cè)的前向部分小的曲率。技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的裝置，其中所述跨音速或超音速相對(duì)速度條件包括飛行器在大于0.72的飛行馬赫數(shù)和大于500英尺/秒的所述翼型主體的尖端速度下的飛行。技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的裝置，還包括盤，所述盤繞軸向中心線可旋轉(zhuǎn)并且承載所述翼型主體的第一翼型排。技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的裝置，其中所述翼型主體的每一個(gè)具有在尖端半徑的外部5％內(nèi)的大于45°的局部葉片前緣后向掃掠角，以及在尖端半徑的外部10％內(nèi)的大于40°的局部葉片前緣后向掃掠角。技術(shù)方案8.一種開式轉(zhuǎn)子裝置，包括：第一翼型排，所述第一翼型排包括繞軸向中心線可旋轉(zhuǎn)并且承載翼型狀葉片的環(huán)形陣列的第一盤，其中所述葉片的每一個(gè)具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸，其中所述第一翼型排的葉片的每一個(gè)具有在其外部部分內(nèi)的前緣前向掃掠或后向掃掠，和在所述外部部分內(nèi)在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的前緣厚度；以及布置在所述第一翼型排的下游的第二翼型排。技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案8所述的裝置，其中所述掃掠構(gòu)造成在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下在整個(gè)所述外部部分上產(chǎn)生垂直于所述前緣的亞音速葉片相對(duì)速度分量。技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案9所述的裝置，其中所述跨音速或超音速相對(duì)速度條件包括飛行器在大于0.72的飛行馬赫數(shù)和大于500英尺/秒的葉片尖端速度下的飛行。技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案8所述的裝置，其中所述掃掠沿著所述翼展變化，并且所述外部部分的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述葉片的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在兩個(gè)極限之間線性變化。技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案8所述的裝置，其中所述葉片的每一個(gè)的所述前緣相對(duì)于所述葉片的中弧線不對(duì)稱地成形。技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的裝置，其中所述葉片的每一個(gè)的所述前緣包括：吸力側(cè)部分，所述吸力側(cè)部分布置在所述中弧線的一側(cè)上，并且由第一曲率半徑限定；以及壓力側(cè)部分，所述壓力側(cè)部分布置在與所述本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于開式轉(zhuǎn)子的翼型裝置，包括：翼型主體，所述翼型主體具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸；其中所述翼型主體的外部部分內(nèi)的所述前緣的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的后向掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述翼型主體的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在兩個(gè)極限之間線性變化；并且其中所述前緣具有在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的厚度。

【技術(shù)特征摘要】
2017.06.28 US 15/6360171.一種用于開式轉(zhuǎn)子的翼型裝置，包括：翼型主體，所述翼型主體具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸；其中所述翼型主體的外部部分內(nèi)的所述前緣的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的后向掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述翼型主體的尖端半徑處產(chǎn)生0.75馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，并且在所述尖端半徑的65％處產(chǎn)生0.87馬赫或更小的垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量，垂直于所述前緣的葉片相對(duì)速度分量在兩個(gè)極限之間線性變化；并且其中所述前緣具有在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的厚度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述前緣相對(duì)于所述翼型主體的中弧線不對(duì)稱地成形。3.一種開式轉(zhuǎn)子裝置，包括：第一翼型排，所述第一翼型排包括繞軸向中心線可旋轉(zhuǎn)并且承載翼型狀葉片的環(huán)形陣列的第一盤，其中所述葉片的每一個(gè)具有間隔開的壓力側(cè)和吸力側(cè)，所述壓力側(cè)和吸力側(cè)從根部到尖端沿翼展徑向延伸并且在間隔開的前緣和后緣之間沿翼弦軸向延伸，其中所述第一翼型排的葉片的每一個(gè)具有在其外部部分內(nèi)的前緣前向掃掠或后向掃掠，和在所述外部部分內(nèi)在0.5％弦向位置處測(cè)量的大于所述翼弦的0.45％的前緣厚度；以及布置在所述第一翼型排的下游的第二翼型排。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述掃掠構(gòu)造成在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下在整個(gè)所述外部部分上產(chǎn)生垂直于所述前緣的亞音速葉片相對(duì)速度分量。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述掃掠沿著所述翼展變化，并且所述外部部分的大部分具有等于或大于預(yù)定掃掠輪廓的掃掠，其中在存在跨音速或超音速相對(duì)速度條件的情況下，選擇所述預(yù)定掃掠輪廓以在所述葉片的尖端半徑處產(chǎn)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：DL崔德特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：美國(guó),US