基本介紹
- 中文名：推進器葉片葉型
- 外文名：Propeller blade profile
- 定義：指航空發動機里的壓氣機工作葉片
- 分類：跨聲速葉片、可控擴散度葉型等
- 一級學科：航空科技
- 二級學科：航空器
跨聲速葉片,可控擴散度葉型,寬弦設計葉型,
跨聲速葉片
通常，航空發動機中的壓氣機工作葉片均按進入葉片的氣流相對速度低於聲速設計，即所謂的亞聲速葉型，但為了提高級增壓比，要大幅度提高葉片葉尖切線速度（WP6為315m/s，WP7為380m/s，CFM56為400m/s，M53為420m/s，GE90位455m/s，F100為460~470m/s），因此，進入葉片的氣流相對速度將大於當地聲速，特別是前幾級葉片中，空氣的溫度較低，更易於達到或超過聲速。為此，葉型設計成超聲速的。在長葉片中（在前幾級壓氣機中，均屬於長葉片），葉尖處半徑與葉根處半徑相差較大，使兩處的切線速度相差較大，葉尖處氣流相對速度大於聲速，而葉根處則遠低於聲速，即一個葉片上，葉尖處按超聲速設計，葉根處按亞聲速設計。故稱這種葉片為跨聲速葉片。現在較先進的渦扇發動機中，幾乎在第1級處均採用跨聲速的葉型設計。在WP7發動機的6壓氣機中，前4級均做成跨聲速的，第5級葉尖相對速度也等於聲速，這是少有的。
圖1
可控擴散度葉型
自從20世紀80年代中期投入使用的PW4000發動機中採用可控擴散度葉型設計後，在一些新發動機中不僅工作葉片，有的在靜子葉片中也採用這種葉型。
圖2
所謂的可控擴散度葉型（CDA）是指在葉型通道中的擴散度是按設計要求所控制的，通常所用的葉型如圖2（a）所示，在尾緣葉背處，由於附面層的作用，會產生分離的漩渦，不僅減少了有效的流通面積，而且會降低效率，易引起喘振。另外，前後緣處的厚度較薄，在砂塵的磨蝕作用下，葉形易發生變化，使發動機性能惡化快。在採用CDA葉型後，通過改變葉片流道的擴散度，消除了尾緣處的附面層分離現象，不僅減小了損失，有效的流通面積加大，而且使喘振裕度加大；另外，這種CDA葉型的前後緣較厚，如圖2（b）所示，對抗外來的砂塵磨蝕有好處，而且葉弦較大，在保持一定的稠度下葉片數目可減少42%左右。
寬弦設計葉型
寬弦（即小展弦比）的高壓壓氣機工作葉片已逐漸取代常規的大展弦比工作葉片。圖3示出GE公司三種典型發動機CF6-80C2、CFM56與GE90的第1級高壓壓氣機工作葉片的照片圖。圖中可看出CF6-84C2的葉片細而長，當然其厚度也小，而GE90的葉片顯得十分強壯。實際上，採用小展弦比葉片後，不僅葉片在強度與振動方面有較好的特性，而且氣動性能也較好。圖3中列出集中發動機的壓氣機參數。
圖3
普惠公司為100座支線客機發展的PW6000發動機中，高壓壓氣機與增壓壓氣機的工作葉片均採用了小展弦比的設計。按原計畫該發動機於1998年底取得適航證，2000年裝支線客機投入航線營運（後因飛機計畫取消，發動機未能繼續發展）。因此，它是民用發動機中較新的型號。這個事例說明，民用發動機中不僅高壓壓氣機將用小展弦比葉片取代大展弦比葉片，而且增壓壓氣機也將是這個趨勢。
