(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111324606.7 (22)申请日 2021.11.10 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114060102 A (43)申请公布日 2022.02.18 (73)专利权人 北京航空航天大 学 地址 102206 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 鹿哈男　李秋实　张崇欣　 (74)专利代理 机构 北京鼎承知识产权代理有限 公司 11551 专利代理师 顾可嘉　夏华栋 (51)Int.Cl. F01D 9/02(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 吴斐 (54)发明名称 一种导叶叶片的出口金属角确定方法、 确定 装置 (57)摘要 一种导叶叶片的出口金属角确定方法及装 置， 用于具有燃气涡轮和自由涡轮的动力设备， 所述自由涡轮具有所述导叶叶片， 所述方法包 括： 基于所述燃气涡轮和所述自由涡 轮的功率匹 配关系， 确定所述自由涡轮的目标功率系数； 基 于所述自由涡轮的目标功率系数确定所述导叶 叶片的出口金属角。 本公开相比于传统的调节安 装角的方案可以避免自由涡轮内部流动损失大 幅提升， 从而可以在保持整级涡 轮气动效率的情 况下实现燃气涡轮与自由涡轮输出功率的高效 匹配。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 114060102 B 2022.11.04 CN 114060102 B 1.一种导叶叶片的出口金属角确定方法， 其特征在于， 用于具有燃气涡轮和自由涡轮 的动力设备， 所述自由涡轮具有所述 导叶叶片， 所述方法包括： 基于所述燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配关系， 确定所述自由涡轮的目标功率系 数； 基于所述自由涡轮的目标功率系数确定所述导叶叶片的出口金属角； 当所述自由涡轮 的实际功率系数大于所述自由涡轮的目标功 率系数， 所述导叶叶片调控前的出口金属角大 于所述导叶叶片调控后的出口金属角； 当所述自由涡轮的实际功率系数小于所述自由涡轮 的目标功率系数， 所述导叶叶片调控前的出口金属角小于所述导叶叶片调控后的出口金属 角。 2.如权利要求1所述的导叶叶片的出口金属角确定方法， 其特征在于： 所述对所述导叶 叶片出口金属角进行调控， 包括： 利用所述 导叶叶片的积叠线对导叶出口金属角的调控。 3.如权利要求1所述的导叶 叶片的出口金属角确定方法， 其特 征在于， 所述导叶叶片的参数包括中 弧线、 所述中 弧线对应的厚度分布和积叠线； 导叶叶片的积叠线采用曲线和/或直线 进行参数化拟合。 4.如权利要求1所述的导叶 叶片的出口金属角确定方法， 其特 征在于， 所述基于所述自由涡轮的目标功率系数确定所述导叶叶片的出口金属角前， 所述方法 还包括： 基于所述 导叶叶片确定沿着所述 导叶叶片的沿展方向分布的多个 基元叶型截面， 基于每个所述导叶叶片基元叶型截面确定所述基元叶型的中弧线和沿着所述中弧线 的厚度分布； 基于多个所述基元叶型的中 弧线和厚度分布对所述 导叶叶片进行参数化处 理。 5.如权利要求4所述的导叶叶片的出口金属角确定方法， 其特征在于： 所述导叶叶片的 积叠线、 所述基元叶型的中 弧线和厚度分布采用贝 塞尔曲线 进行参数化。 6.如权利要求1所述的导叶 叶片的出口金属角确定方法， 其特 征在于： 所述导叶叶片在调控所述 导叶叶片的出口金属角前后的进口金属角相同。 7.一种导叶 叶片的出口金属角确定装置， 其特 征在于， 包括： 第一确定模块， 被配置为基于所述燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配关系， 确定所 述自由涡轮的目标功率系数； 与所述第一确定模块连接的第 二确定模块， 被配置为基于所述自由涡轮的目标功率系 数确定所述导叶叶片的出口金属角； 当所述自由涡轮的实际功 率系数大于所述自由涡轮的 目标功率系数， 所述导叶叶片调控前的出口金属角大于所述导叶叶片调控后的出口金属 角； 当所述自由涡轮的实际功率系 数小于所述自由涡轮的目标功率系 数， 所述导叶叶片调 控前的出口金属角小于所述 导叶叶片调控后的出口金属角。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114060102 B 2一种导叶 叶片的出口 金属角确定方 法、 确定装 置 技术领域 [0001]本公开属于内流流体力学技术领域， 具体涉及一种导叶叶片的出口金属角确定方 法、 自由涡轮及发动机 。 背景技术 [0002]对于涡桨发动机来说， 涡轮部件是压气机增压动力以及螺旋桨推力的重要来源， 涡轮部件的气动设计极大地影响了整台涡桨发动机的气动性能。 [0003]涡桨发动机由于其结构的特殊性， 其燃气涡轮与自由涡轮的输出功率应分别满足 压气机的增压要求和螺旋桨的推力要求。 现有技术中， 调节涡轮级间功率的方法是通过调 节自由涡轮导叶安装角来 实现的， 然而， 在调节自由涡轮导叶安装角的过程中， 自由涡轮内 部会产生较为严重的气动损失， 即相当于牺牲一定的涡轮气动效率来换取较好的涡轮级间 功率匹配效果。 发明内容 [0004]为了解决上述技术问题， 本公开通过燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配关系最 终调节出导叶叶片合适的出口金属角， 调节出的自由涡轮导叶可以在保持整级涡轮输出功 率的前提下有效实现燃气涡轮与自由涡轮的输出功率匹配设计。 [0005]第一方面， 本公开提供一种导叶叶片的出口金属角确定方法， 用于具有燃气涡轮 和自由涡轮的动力设备， 所述自由涡轮具有所述 导叶叶片， 所述方法包括： [0006]基于所述燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配关系， 确定所述自由涡轮的目标功 率系数； [0007]基于所述自由涡轮的目标功率系数确定所述 导叶叶片的出口金属角。 [0008]可选地， 所述基于所述自由涡轮的目标功率系数确定所述导叶叶片的出口金属 角,包括： [0009]当所述导叶叶片出口金属角与所述自由涡轮的目标功率系数匹配时， 确定所述导 叶叶片的出口金属角； [0010]当所述导叶叶片出口金属角与所述自由涡轮的目标功率系数不匹配时， 对所述导 叶叶片出口金属角进行调控。 [0011]可选地， 当所述自由涡轮的实际功率系数大于所述自由涡轮的目标功率系数， 所 述导叶叶片调控前的出口金属角大于所述 导叶叶片调控后的出口金属角。 [0012]可选地， 当所述自由涡轮的实际功率系数小于所述自由涡轮的目标功率系数， 所 述导叶叶片调控前的出口金属角小于所述 导叶叶片调控后的出口金属角。 [0013]可选地， 所述对所述 导叶叶片出口金属角进行调控， 包括： [0014]利用所述 导叶叶片的积叠线对导叶出口金属角的调控。 [0015]可选地， 所述 导叶叶片的参数包括中 弧线、 所述中 弧线对应的厚度分布和积叠线； [0016]导叶叶片的积叠线采用曲线和/或直线 进行参数化拟合。说　明　书 1/7 页 3 CN 114060102 B 3