(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210804381.3 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 中国航发沈阳发动机 研究所 地址 110015 辽宁省沈阳市沈河区万 莲路1 号 (72)发明人 沈锡钢　张翠华　刘一雄　苏守丽　 吴云伍　徐倩　储建恒　 (74)专利代理 机构 北京航信高科知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11526 专利代理师 王伟立 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种具有叶冠的涡轮工作叶片及其预扭回 弹设计方法 (57)摘要 本申请提供了一种具有叶冠的涡轮工作叶 片预扭回弹设计方法， 所述方法包括： 确定设计 输入； 确定所述涡轮工作叶片在装配状态下的冷 态刚度和在工作状态下的热态刚度； 确定所述涡 轮工作叶片在工作状态时气动、 温度和转速载荷 作用下产生的叶冠解扭角； 将叶冠和叶身绕涡轮 工作叶片的扭转中心， 相对榫头工作面扭转一个 角度从而形成锯齿冠设计的预扭角； 根据装配状 态下叶冠的紧度来源确定装配状态下叶冠的挤 压载荷， 以及根据工作状态下叶冠的紧度来源确 定工作状态下叶冠的挤压载荷， 从而实现涡轮工 作叶片的预扭回弹设计 。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115099052 A 2022.09.23 CN 115099052 A 1.一种具有叶冠的涡轮工作叶片预 扭回弹设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 确定设计输入； 确定所述涡轮工作叶片在装配 状态下的冷态刚度和在工作状态下的热态刚度； 确定所述涡轮工作叶片在工作状态时气动、 温度和转速载荷作用下产生的叶冠解扭 角； 将叶冠和叶身绕涡轮工作叶片的扭转中心相对榫头工作面扭转一个角度从而形成锯 齿冠设计的预 扭角； 根据装配状态下叶冠的紧度来源确定装配状态下叶冠的挤压载荷， 以及根据工作状态 下叶冠的紧度来源确定工作状态下叶冠的挤压载荷， 从而实现涡轮工作叶片的预扭回弹设 计。 2.如权利要求1所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 所述 设计输入包括： 所述涡轮工作叶片的结构模型、 涡轮工作叶片所用的材料参数以及涡轮工 作叶片工作状态下的气动、 温度和转速载荷。 3.如权利要求2所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 所述 涡轮工作叶片在装配 状态下的冷态刚度为： 式中， F为涡轮工作叶片的叶冠作用于啮合 面的力偶； S为力偶F对应的力臂； α 为装配状态下力偶F产生的扭转角。 4.如权利要求2所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 所述 涡轮工作叶片在工作状态下的热态刚度为： 式中， F为涡轮工作叶片的叶冠作用于啮合 面的力偶； S为力偶F对应的力臂； α 为工作状态下力偶F产生的扭转角。 5.如权利要求3或4任一所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在 于， 所述叶冠解扭角通过有限元 方法获得。 6.如权利要求5所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 装配 状态叶冠的紧度来源仅为预 扭角， 所述装配 状态叶冠的挤压载荷 式中， θ 为预 扭角。 7.如权利要求6所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 工作 状态下叶冠紧度来源 包括： 1)预扭角引起的紧度增 加 δc； 2)解扭角引起的紧度增 加 δf； 3)温度引起叶冠周向膨胀而引起的啮合 面紧度增 加 δT； 4)工作叶片和轮盘产生的径向伸长量导致叶冠工作半径增大， 而使啮合面的紧度减小权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099052 A 2δu； 所述工作状态叶冠的挤压载荷 8.如权利要求7所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 所述 方法还包括： 通过预扭回弹试验确定预 扭回弹量的大小， 记录不同保载时间后的预 扭回弹量； 将所述预扭角逐渐增大， 所述增大量为记录的不同保载时间后的预扭回弹量， 重新校 核所述涡轮工作叶片的叶冠啮合面的挤压载荷是否合理； 若 所述挤压载荷能够达到收敛要 求， 则开展整机试车验证， 设计完成； 若所述挤压载荷不能满足收敛要求， 则重新开展步骤 S4的预扭角设计， 直至满足设计要求； 开展整机试车验证， 在发动机整机试车后的分解检查中对叶冠预扭角进行全三维扫描 检测， 以验证设计结果能否满足 发动机使用要求。 9.如权利要求8所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预扭回弹设计方法， 其特征在于， 所述 扭转回弹试验的温度和 加载扭矩根据所述涡轮工作叶片的工作温度和挤压载荷确定 。 10.一种具有叶冠的涡轮工作叶片， 其特征在于， 所述涡轮工作叶片按照如权利要求1 至9中任一所述的具有叶冠的涡轮工作叶片预 扭回弹设计方法进行设计得到 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099052 A 3