摘要：建立了民用航空发动机压气机叶尖间隙工程设计方法。首先,根据设计点要求进行初始冷态间隙计算,而后基于强度分析得到的变形量、制造公差、配合关系、稳态不平衡响应以及发动机工作状态等因素评估其余考核工况点间隙,经过迭代调整后得到满足安全要求的间隙值,最后根据试验数据修正得到最终冷态间隙值。以某高负荷压气机第7级转子为例开展了叶尖间隙设计,并与试验验证结果进行对比,证明了所提方法的可行性和合理性,采用该方法获得了安全可靠的叶尖间隙设计结果。

摘要：航空发动机可调静叶(VSV)调节结构为影响航空发动机正常工作以及飞行安全的重要结构,在VSV调节角度的过程中,转轴-衬套的磨损是影响角度调节精度的重要因素。为提高VSV系统转轴-衬套摩擦副的抗磨损性能,利用大气等离子喷涂技术在转轴表面制备WC-Co抗磨损涂层,采用自主研发的转轴-衬套摩擦磨损试验机针对转轴-衬套进行模拟工况磨损性能评价。结果表明:在模拟工况下,转轴-衬套摩擦副的摩擦力矩与载荷关系最为密切,随载荷增大,摩擦力矩增大。对磨损后的表面进行表面成分分析及微观形貌观察可以得出:温度升高摩擦副发生黏着磨损现象,导致磨损加剧,引起颗粒断裂;在相同温度条件下,载荷增大导致接触应力增大,接触面被磨损;而磨损系数随温度升高呈先减后增的趋势。研究结果为VSV系统转轴-衬套设计提供参考依据。

摘要：中弧线角度分布形式对压气机叶片表面等熵马赫数分布具有重要的影响。为了对比不同压气机叶型的流动特征,采用数值模拟和平面叶栅试验相结合,对两种中弧线角度分布形式的跨音叶型在不同来流工况下的气动特性展开了详细研究。结果表明:在设计点,前加载配合均匀加载的中弧线角度分布叶型能够消除叶片吸力面的局部超音区,与前加载的中弧线角度分布叶型相比,叶片表面等熵马赫数分布更加饱满。其次,前加载配合均匀加载叶型能够推迟叶片吸力面的涡层失稳,减弱了吸力面分离涡与端壁分离涡的耦合作用,进而改善了端区的流动状况,截面平均总压损失系数降低了8.2%。最后,对非设计工况下两种中弧线角度分布的气动特性进行了分析,随着来流马赫数的降低,两种中弧线角度分布叶型的损失差异逐渐减小,均具有较优的气动性能。来流速度对叶片表面等熵马赫数、损失分布和分离面形状特征影响较小,仅影响叶片表面等熵马赫数和损失数值大小。

摘要：大型客机无一例外地采用了大涵道比涡扇发动机作为其动力,国际民航市场的蓬勃发展促进了民用大涵道比涡扇发动机技术的飞速提升。作为核心部件的高压压气机具有高效率、高压比、高通流的“三高”特征,美国通用电气(GE)公司和普惠(PW)公司、英国罗·罗(RR)公司的高压压气机设计技术处于国际领先的水平。中国近年来依托2个国家科技重大专项,即“大型飞机重大专项”和“航空发动机及燃气轮机重大专项”开展了民用大涵道比涡扇发动机的研制,在高压压气机设计方面取得了一定的进展。对民用大涵道比涡扇发动机高压压气机的技术特点进行了剖析,评述了当前国内外此领域的技术发展水平、发展趋势,客观地指出国内在该领域面临的技术难点和挑战,期望能借鉴吸收国际先进的设计特征,对中国民用大涵道比涡扇发动机高压压气机领域的技术发展起到一定的启示作用。

摘要：为了给中国大客发动机高压压气机的结构设计提供些许参考,对民用大涵道比涡扇发动机高压压气机典型结构设计特征进行了详细的剖析并总结了设计难点和建议措施。高压压气机作为大涵道比涡扇发动机的核心部件,追求高性能、高可靠性、低成本等,涉及气动、结构、强度、传热、材料、工艺等多个专业领域,技术难度极高。国际先进发动机公司基于强大的技术能力和工业基础以及产品服役过程中积累的经验,发展了具有各自特点且满足市场需求的高压压气机型号。中国在民用大涵道比涡扇发动机高压压气机领域的技术基础薄弱,无成熟经验和数据积累,研发起步阶段有必要去借鉴和参考标杆机型的设计特征,尤其是在大量的、长期的产品运行和不断改进的基础上发展起来的高可靠性结构设计特征。

摘要：为研究可调静叶对多级压气机性能的影响,通过数值模拟和试验的方法,研究了静叶角度联调对压气机总性能和级间特性匹配的影响。结果表明:设计转速下,前面级可调叶片角度打开可以使得整台压气机流通能力增加,打开3°,流量增加约5%,效率降低0.5%~0.7%;关闭3°,流量减少约6%,但是效率提升约0.2%。多级轴流压气机角度联调主要改变了前面级的特性线,后面级特性线不发生变化,整机的流量增加,压比提高主要由前面级特性变化导致。随着角度逐渐打开,叶尖、叶中区域激波强度逐渐增强,叶中区域的激波位置由叶片前缘推到更上游位置。

摘要：发展了一种涡扇发动机整机状态下高压压气机进口流量的计算方法。通过部件试验获得转速、压比、可调静叶(VSV)角度和级间引气对高压压气机进口换算流量的影响规律,基于此规律将核心机试验结果修正到设计要求状态,获得对应于设计要求工况的压气机“转速-流量基准数据”。基于该“转速-流量基准数据”和整机试验工况相对于设计要求状态的偏差,根据部件试验获得的各因素影响规律,修正得到整机试验实际工况下的高压压气机的进口流量。本方法经某大涵道比涡扇发动机部件试验和多台份核心机试验验证,方法可靠,流量计算偏差小于0.5%,应用于整机试验能够有效支撑试验的开展和整机性能的评估。

摘要：采用数值模拟和试验相结合的方法对某十级高负荷高压压气机末级总温分布规律及产生机理进行了详细的分析和阐述。结果表明:压气机末级静叶出口总温在径向和周向的分布均呈现出较明显的非均匀分布,在径向上表现为叶根和叶尖区域总温高而叶中区域总温低的分布特征,在周向上表现为主流区总温低而尾迹区总温高的分布特征;径向总温分散度沿压气机末级静叶往下游发展过程中呈现逐渐降低的变化趋势,而周向总温分散度则呈现先增加后减小的变化趋势;压气机末级静叶入口总温径向不均匀分布及大弓形静叶设计产生的“C”型径向压力分布特征是导致压气机出口总温周向不均匀分布的根本原因。

摘要：为了验证多级轴流压气机级间引气对其性能的影响,建立了在设计过程中优化改进级间引气的依据,基于数值模拟和试验的方法,研究了级间引气对某总压比20以上的10级轴流压气机总性能和匹配特性的影响。结果表明:引气对压气机各级的单级特性影响较小,但改变了压气机进口总流量和引气上下游的流量分配及级间匹配,进而影响了压气机的总性能。在多级轴流压气机设计转速状态下,前面级处于流量堵塞工况,与第7级引气相比,第4级引气可显著增大压气机的流量,改变压气机匹配特性,引气位置越远离压气机进口对总流量的影响越小。试验结果表明:第4级引气增加或者减少2%,总流量相应增加0.8%或者减少1.3%。相比第4级增加引气,第4级减少引气对压气机性能影响更为显著。试验得到的引气对压气机总性能、各级工作点匹配影响与数值模拟的一致。

摘要：为了解决压气机级间泄漏与二次流流动问题,航空发动机轴流压气机静叶根部与转子之间通常采用篦齿进行封严。为研究封严篦齿泄漏流对压气机性能的影响,基于某轴流压气机建立了带封严篦齿真实结构的几何模型,采用三维数值模拟的方法,研究了篦齿泄漏流对某轴流压气机主流涡系结构和流动损失的影响,并探究了其影响机理。结果表明:封严篦齿泄漏流使压气机的压比和效率都有不同程度的下降;篦齿泄漏会增强上游转子叶根吸力面的尾缘角区涡和静子叶根吸力面的马蹄涡,并使设计工况的上游转子和静子的流动损失分别增大3.1%和13.1%;静子叶根后附面层低能流体被抽吸,改善了下游流场,使下游转子流动损失减小2.4%;在近喘振点,由于压气机内流场恶化严重,篦齿泄漏带来的流场变化并不显著,泄漏流对主流影响小。