РАБОЧАЯ ЛОПАТКА ВЕНТИЛЯТОРА
WORKING BLADE OF FAN

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, а более конкретно к конструкции рабочей лопатки вентилятора газотурбинного двигателя летательного аппарата.
Известна конструкция рабочей лопатки вентилятора с широким хвостовиком на уровне корневого сечения пера лопатки (патент RU №2354854).
Недостатком известной конструкции лопатки является большая длина хвостовика, что увеличивает массу лопатки и рабочего колеса в целом.
Известна стреловидная лопатка вентилятора, в которой хвостовик со стороны входной кромки лопатки выходит вдоль оси вращения за границу выходной кромки в периферийном сечении лопатки (патент №US №6071077).
Недостатком известной конструкции является широкий хвостовик, что увеличивает массу лопатки.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции является рабочая лопатка вентилятора со сварным швом между корытом и спинкой на входной и выходной кромках лопатки (патент RU №2382911).
Недостатком известной конструкции является наличие сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, что может привести к повреждению лопатки при попадании посторонних предметов.
Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности лопатки путем исключения сварных швов на входной и выходной кромках лопатки, а также в снижении массы лопатки за счет уменьшения длины хвостовика.
1
2
3
Сущность технического решения заключается в том, что в рабочей лопатке вентилятора, содержащей хвостовик и перо с входной и выходной кромками, состоящее из корыта, спинки и расположенного между ними внутреннего элемента, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ выходы боковых участков внутреннего элемента выполнены на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок пера, причем кромка выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера лопатки расположена от входной кромки пера на расстоянии L не менее 5В, где В - ширина стенки корыта пера лопатки, при этом длина L хвостовика в месте соединения с диском выполнена на 15% меньше длины L проточной поверхности хвостовика.
Выполнение на спинке пера лопатки в направлениях входной и выходной кромок выходов боковых участков внутреннего элемента обеспечивает образование монолитных участков входной и выходной кромок лопатки без сварных швов на кромках, что повышает надежность лопатки.
1
Расположение кромки выхода бокового участка внутреннего элемента со стороны входной кромки на спинке пера на расстоянии L не менее 5В (В - ширина стенки корыта пера лопатки) обеспечивает прочность лопатки.
1
При L меньше 5В пластические деформации входной кромки пера лопатки от попадания постороннего предмета на вход в двигатель могут привести к раскрытию стыка стенок и внутреннего элемента.
2
3
Выполнение длины L хвостовика в месте соединения с диском на 15% меньше длины L проточной поверхности хвостовика уменьшает массу лопатки и рабочего колеса в целом.
На фиг.1 - изображен общий вид лопатки.
На фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
На фиг.3 - элемент I на фиг.2 в увеличенном виде (входная кромка лопатки и наружные стенки с боковым участком внутреннего элемента).
Рабочая лопатка вентилятора состоит из хвостовика 1 и пера 2. Перо 2 имеет входную кромку 3, выходную кромку 4, корыто 5 и спинку 6. Корыто 5 образовано стенкой 7. Спинка 6 образована стенкой 8, частично стенкой 7 в зонах входной 3 и выходной 4 кромок пера 2 и внутренним элементом 9 выходами 10 и 11 боковых участков 12 и 13 указанного элемента.
Выходы 10 и 11 направлены соответственно к входной 3 и выходной 4 кромкам пера 2.
1
Кромка 14 выхода 10 бокового участка 12 внутреннего элемента 9 расположена на спинке 6 от входной кромки 3 на расстоянии L не менее 5В, где В - ширина стенки 7 пера 2 лопатки.
1
Стенка 7 пера 2 на расстоянии L от входной кромки 3 образует монолитный участок 15. Со стороны выходной кромки 4 также стенкой 7 образован монолитный участок 16.
2
3
Для уменьшения массы рабочей лопатки длина L хвостовика 1 в месте соединения 17 с диском 18 вдоль оси 19 выполнена меньше на 15% длины L проточной поверхности 20 хвостовика 1 (терминология по ГОСТ 23537-79).
Задний торец 21 хвостовика 1 в месте соединения с диском 18 не выходит вдоль оси 19 за выходную кромку 4 пера лопатки.
При попадании посторонних предметов (птиц, градин и др.) на вход в газотурбинный двигатель, стенки 7, 8, внутренний элемент 9 и зоны их сварки испытывают нагрузки в зависимости от массы постороннего предмета.
В экстремальных случаях происходит деформация и повреждение входной кромки 3 лопатки, стенки 7 корыта 5, а затем и выходной кромки 4. Повреждение спинки 6 при этом наименьшее.
Наличие монолитных участков 15 и 16 соответственно в зоне входной кромки 3 и выходной кромки 4, а также расположение выходов 10 и 11 боковых участков 12 и 13 внутреннего элемента 9 на спинке 6 на заданном удалении от указанных кромок повышает надежность лопатки.