具体实施方式

现在将详细参考本技术的实施方案，其一个或多个示例在附图中示出。具体实施方式使用数字和字母名称指代附图中的特征结构。附图和说明书中的相似或类似的名称已经用于指代本技术的相似或类似的零件。如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个部件与另一个部件区分开来，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体通路中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，并且“下游”是指流体向其流动的方向。

如本文所用，诸如“大体”或“约”的近似项包括在大于或小于所述值的百分之十内的值。当在角度或方向的上下文中使用时，此类术语包括在大于或小于所述角度或方向的十度内的值。例如，“大体竖直”包括沿任何方向(例如，顺时针或逆时针)在竖直的十度内的方向。

每个示例是通过解释本技术的方式提供的，而不是对本技术的限制。事实上，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本技术的范围或精神的情况下，可以在本技术中进行修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可以用在另一个实施方案上，以产生又一个实施方案。因此，本技术旨在涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的这些修改和变化。

尽管本文示出和描述了工业或陆基气体涡轮，但如本文所示和所述的本技术不限于陆基和/或工业气体涡轮，除非在权利要求中另外指明。例如，如本文所述的技术可用于任何类型的涡轮机中，包括但不限于航空气体涡轮(例如，涡轮风扇等)、蒸汽涡轮和船用气体涡轮。

现在参见附图，其中在所有附图中相同的数字指示相同的元件，图1示意性地示出了气体涡轮引擎10。应当理解，本公开的气体涡轮引擎10不必是气体涡轮引擎，而是可以是任何合适的涡轮机，诸如蒸汽涡轮引擎或其他合适的引擎。气体涡轮引擎10可包括入口区段12、压缩机区段14、燃烧区段16、涡轮区段18和排气区段20。压缩机区段14和涡轮区段18可由轴22联接。轴22可以是单个轴或联接在一起以形成轴22的多个轴段。

涡轮区段18通常可包括转子轴24，该转子轴具有多个转子盘26(示出了其中一个)和从转子盘26径向向外延伸并且互连到转子盘26的多个转子叶片28。每个转子盘26继而可联接到或可形成转子轴24的延伸穿过涡轮区段18的一部分。涡轮区段18还包括外部壳体30，该外部壳体周向围绕转子轴部分24和转子叶片28，从而至少部分地限定穿过涡轮区段18的热气体路径32。

在操作期间，空气或另一种工作流体流过入口区段12并进入压缩机区段14，在此处空气被逐渐压缩，以向燃烧区段16中的燃烧器(未示出)提供加压空气。加压空气与燃料混合并在每个燃烧器内燃烧以产生燃烧气体34。燃烧气体34沿着热气体路径32从燃烧区段16流入涡轮区段18中。在涡轮区段中，转子叶片28从燃烧气体34提取动能和/或热能，从而使转子轴24旋转。转子轴24的机械旋转能然后可用于为压缩机区段14供电和/或发电。然后，离开涡轮区段18的燃烧气体34可以经由排气区段20从气体涡轮引擎10排出。

图2是示例性转子叶片100的视图，该转子叶片可代替转子叶片28结合到气体涡轮引擎10的涡轮区段18中。如图所示，转子叶片100限定轴向方向A、径向方向R和周向方向C。一般来讲，轴向方向A平行于轴24的轴向中心线102延伸(图1)，径向方向R大致正交于轴向中心线102延伸，并且周向方向C大致同心地围绕轴向中心线102延伸。转子叶片100也可结合到气体涡轮引擎10的压缩机区段14中(图1)。

如图2所示，转子叶片100可包括燕尾件104、柄部分106和平台108。更具体地，燕尾件104将转子叶片100固定到转子盘26(图1)。柄部分106联接到燕尾件104并从燕尾件104径向向外延伸。平台108联接到柄部分106并从柄部分106径向向外延伸。平台108包括径向外表面110，该径向外表面通常用作流过涡轮区段18的热气体路径32的燃烧气体34的径向向内流动边界(图1)。燕尾件104、柄部分106和平台108可限定进气口112，该进气口允许冷却流体(例如，来自压缩机区段14的排出空气)进入转子叶片100。在图2所示的实施方案中，燕尾件104是轴向入口杉树型燕尾件。另选地，燕尾件104可以是任何合适类型的燕尾件。事实上，燕尾件104、柄部分106和/或平台108可具有任何合适的构型。

现在参见图2和图3，转子叶片100还包括翼型件114。具体地讲，翼型件114从平台108的径向外表面110径向向外延伸到尖端115，其中尖端护罩116设置在尖端115处。与尖端护罩116相对，翼型件114在根部118(即，翼型件114和平台108之间的交点)处联接到平台108。翼型件114包括压力侧表面120和相对的吸力侧表面122(图3)。压力侧表面120和吸力侧表面122在翼型件114的前缘124处接合在一起或互连，该前缘被取向成进入燃烧气体34的流(图1)。压力侧表面120和吸力侧表面122也在翼型件114的与前缘124在下游间隔开的后缘126处接合在一起或互连。压力侧表面120和吸力侧表面122围绕前缘124和后缘126是连续的。压力侧表面120是大致凹形的，并且吸入侧表面122是大致凸形的。

具体参见图2，翼型件114限定从根部118延伸到尖端115的翼展128。具体地讲，根部118定位在翼展128的百分之零(0％)处，并且尖端115定位在翼展128的百分之百(100％)处。如图2所示，翼展128的百分之零(0％)由130标识，并且翼展128的百分之百(100％)由132标识。此外，在翼展126的约百分之九十处的点由134标识，并且在翼展126的约百分之十五处的点由133标识。也可限定沿翼展128的其他位置。如上所述，“约”在本文中用于涵盖在所述值的加或减百分之十内的范围。就百分比值而言，该范围旨在包括在加或减十个百分点内，例如，约百分之九十可包括百分之八十至百分之百，并且约百分之十五可包括百分之五至百分之二十五。

现在参见图3，翼型件114限定弧面曲线136。更具体地，弧面曲线136从前缘124延伸到后缘126。弧面曲线136也定位在压力侧表面120和吸力侧表面122之间并且与它们等距。如图所示，翼型件114，以及更一般地，转子叶片100包括定位在弧面曲线136的一侧上的压力侧138和定位在弧面曲线136的另一侧上的吸力侧140。

如上所述，转子叶片100包括尖端护罩116。如图2所示，尖端护罩116联接到翼型件114的径向外端(例如，尖端115)，并且通常限定转子叶片100的径向最外部分。在功能上，尖端护罩116减少了经过转子叶片100逸出的燃烧气体34(图1)的量。在图2所示的实施方案中，尖端护罩116包括从径向外表面146径向向外延伸的密封导轨152。然而，另选实施方案可包括更多的密封导轨152(例如，两个密封导轨152、三个密封导轨152等)或根本不包括密封导轨152。

如在图2中可见，穿过翼型件114的中间翼展部分156截取沿着线3-3的区段。即，翼型件114的翼展128通常可涵盖三个不同部分，这三个不同部分至少关于后缘126处和周围的空气动力学表面的形状是不同的，如将在下文更详细地描述，并且穿过三个部分的中间部分截取线3-3。中间翼展部分156可限定在点133和134之间，翼型件114的内翼展部分154可从平台108到点133限定，并且翼型件114的外翼展部分158可从点134到尖端115和/或尖端护罩116限定。

中间翼展部分可在大部分翼展128上延伸，诸如在翼展的约三分之二和翼展128的约四分之三之间延伸。因此，在一些示例性实施方案中，点133可在翼展128的约百分之十二又二分之一(12.5％)处，并且点134可在翼展128的约百分之八十七又二分之一(87.5％)处(例如，其中中间翼展部分156在翼展128的约百分之七十五(75％)上延伸，并且其中内部部分154和外部部分158的翼展长度相等)。在附加示例性实施方案中，点133可在翼展128的约百分之十六又二分之一(16.5％)处，并且点134可在翼展128的约百分之八十三又二分之一(83.5％)处，例如，其中翼型件114的中间翼展部分156在翼展128的约三分之二或百分之六十七(67％)上延伸。

应该指出的是，图3至6中的剖视图中的每个剖视图是恒定翼展区段。例如，图3可在翼展128的约百分之五十(50％)处截取，并且如图3所示，穿过翼型件114的整个区段位于沿着翼展128的相同位置处，例如，在翼展128的约百分之五十(50％)处。换句话讲，图3至图6中的剖视图中的每个剖视图可以在垂直于径向方向R的平面中截取。

如在图3至图6(尤其是图4至图6)中可见，压力侧表面120和吸力侧表面122的靠近后缘126的部分为大致弓形的，例如，压力侧表面120和吸力侧表面122共同限定居中在后缘126处的弧210。在一些实施方案中，弧210可为大致圆形的，例如，弧210的长轴与弧210的短轴的比率可为约一比一(1∶1)。在其他实施方案中，弧210可为椭圆形的，例如长轴可大于短轴。

在另外的示例性实施方案中，弧210的形状(例如，轴线的比率)可在翼型件114的翼展128上变化。例如，弧210在翼展128的中间处和周围可为椭圆形的，并且在根部118和尖端115处(例如，在翼展128的约百分之零(0％)和约百分之百(100％)处)可为大致圆形或几乎圆形的。例如，弧210在中间翼展部分156中的形状可与弧210在内翼展部分154和外翼展部分158中的形状不同，并且弧210的形状可在翼展部分内变化，诸如至少在内翼展部分154和外翼展部分158内变化。此类实施方案可通过在大部分翼展128上提供弧210的椭圆形形状来最大化空气动力学性能，同时还通过在根部118和尖端115/尖端护罩116处或周围提供弧210的圆形(或几乎圆形)形状来最大化耐久性。

如在图4至图6中可见，弧210可居中在后缘126处，并且可从吸力侧表面122上的第一端点202延伸到压力侧表面120上的第二端点200。弧210可为半圆形或半椭圆形的。例如，第一端点202和第二端点200可位于线段203的相对端部处，并且线段203可限定弧210和/或弧210是其一段的椭圆形的小直径(或短轴)，例如，弧210可为具有不同长度的长轴和短轴的椭圆形的一半。弧面曲线136可在小直径203的中点208处与小直径203相交，中点203限定椭圆形的中心。

弧210的半长轴206可从弧面曲线136与小直径203的交点(例如，从小直径203的中点208)到后缘126限定，并且半长轴206可为弧210是其一段的椭圆形的大直径或长轴的一半。半长轴206可沿着长轴205限定，该长轴为弧面曲线136的延伸部或部分并且可垂直于小直径203。如图4至图6所示，小直径203可限定半短轴204(例如，小半径)，并且长轴205可限定半长轴206。

现在具体转到图4，示出了椭圆弧210。应当指出的是，图4为沿图2中的恒定翼展线3-3截取的图3的一部分，例如，图4中的区段是在垂直于径向方向R的平面中截取的。因此，应当理解，本文参考图4(以及图5和图6)所述的横截面中的弧210的椭圆形形状是翼型件114的恒定翼展横截面中的椭圆形形状。图4描绘了椭圆弧210，其可设置在翼型件114的中间翼展部分156中，例如，在图2中的点133和点134之间。如上所述，中间翼展部分156可在翼展128的约三分之二和约四分之三之间上延伸。

如图4所示，椭圆弧210可具有约四比一(4∶1)的轴比。例如，轴比可为半长轴206与半短轴204的比率，使得当轴比为约四比一(4∶1)时，半长轴206为半短轴204的约四倍。在各种实施方案中，后缘弧210在翼型件114的整个中间翼展部分156中可具有约二比一(2∶1)或更高，诸如约三比一(3∶1)或更高的轴比。

弧210可在翼型件114的整个中间翼展部分156上保持相同的轴比。因此，翼型件114的中间翼展部分156可在后缘126处具有恒定的轴比，并且可具有比翼型件114的其余部分更高的轴比。弧210的轴比可在翼型件114的中间翼展部分156之外变化，例如，可从图4的高轴比形状平滑地过渡或融合成具有大致相等轴线的大致圆形形状(例如，“大致”相等是指半长轴206可等于半短轴204或比半短轴204大至多百分之十)，或其中半长轴206比半短轴204大至多约百分之二十五的几乎圆形形状。

图5和图6示出了当弧210的形状通过外翼展部分158变化时，围绕后缘126截取的恒定翼展横截面中的弧210的变化的椭圆形形状。应当理解，弧210在后缘126处的变化可为翼展方向大致对称的，使得例如，在图5表示点134处(例如，翼展128的87.5％)的横截面的情况下，相同的横截面形状将设置在点133处(例如，翼展128的12.5％)的后缘126处。因此，图5和图6所示的示例性弧可以设置在外翼展部分158中(如图2所示)和在内翼展部分154中的相应位置中。

图5示出了从中间翼展部分156中的最高轴比到根部118和尖端115处的最低轴比的过渡开始时的横截面。因此，如图5所示，点134处的轴比(图2)可相对接近翼型件114的中间翼展部分156中的轴比。例如，如图5所示，轴比可为约三比一(3∶1)，例如，半长轴206可为半短轴204的约三倍。在各种实施方案中，点134处的轴比可介于约一又二分之一比一(1.5∶1)和约三又二分之一比一(3.5∶1)之间，例如，半长轴206可以是中间翼展部分156中的半短轴204的约一又二分之一倍和约三又二分之一倍之间。

图6示出了在翼型件114的端部处或附近，例如在根部118和尖端115中的一者或两者处或附近(例如，在图2的线6-6处)围绕后缘126截取的恒定翼展横截面中的弧210的形状。在各种实施方案中，弧210的形状可在翼型件114的端部处接近圆形形状，如上所述。因此，如图6所示，轴比可为约一又四分之一比一(1.25∶1)。在各种实施方案中，图6所示位置处的轴比可在约一又二分之一比一(1.5∶1)和约一比一(1∶1)之间。

在附加实施方案中，后缘126部分可为正方形(如图7所示)或者是钝的(如图8所示)。图7和图8各自示出了在中间翼展部分156处或周围围绕后缘126截取的恒定翼展横截面中的翼型件的形状。

本书面描述使用示例来公开本技术，包括最佳模式，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本技术，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本技术的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差异的等同结构元件，则此类其他示例意图在权利要求的范围内。