级负荷系数为0.42的小流量轴流压气机设计与试验验证.pdf

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1、第42卷第3期2016年6月航空发动机AeroengineV01．42No．3Jun．2016级负荷系数为o．42的小流量轴流压气机设计与试验验证王立志1，阳诚武2，张香华1，路纵横1(1．中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司，沈阳110043；2．中国科学院工程热物理研究所，北京100190)摘要：由于受限于“尺寸效应”，负荷增大使中小航空发动机压气机性能降低的特征较为明显，这对高负荷压气机设计提出了更大挑战。为深入研究小流量、高负荷轴流压气机，提出了2级高负荷轴流压气机的设计原则和总体要求。针对平均级负荷系数为0．42的高

2、负荷特点，采用强根部、大反力度、低展弦比、叶片端弯和悬臂静子等气动设计方法以提高压气机性能。用全3D数值模拟方法对设计结果进行了校核，分析了其性能和流场结构。为了对设计、计算结果进行验证确认，对压气机进行了试验测量，计算与试验结果吻合良好。结果表明：高负荷轴流压气机设计点的压比为2．73，绝热效率为0．865，综合裕度为15．3名，达到了设计指标要求。关键词：轴流压气机；高负荷；试验；叶片端弯；悬臂静子；气动设计中图分类号：V231．3文献标识码：Adoi：10．13477Q．cnki．aeroengine．2016．03．011Des

3、ignandMeasurementsforaSmallFlowRateAxialCompressorwithStageWorkCoefficientof0．42WANGLi—zhil，YANGCheng—WU2，ZHANGxiang—hual，LUZong—hen91(1．AVICShenyangLimingAero—EngineGroupCo．Ltd，Shenyang，110043，China；2．InstituteofEngineeringThermophysics，ChineseAcademyofSciences，Beijing1

4、00190，China)Abstract：Theperformanceofaxialcompressorsforsmallaeroenginedecreasesmuchremarkableastheloadincreases，duetoSOcalled”sizeeffect”，whichraisesthechallengesforhighlyloadedcompressorsdesign．Inordertostudysmallflowrateandhighlyloadedaxialcompressors，thedesignguideli

5、nesandrequirementsofa2-stageaxialcompressorwereproposed．Theaerodynamicdesignmethodssuchasroot-enhanced,largereaction,lowaspectratio,dihedralandcantileveredstatorwereemployedaimingatimprovingtheperformanceofthecompressorwithloadcoefficientupto0．42．Threedimensionalcomputat

6、ionalfluiddynamics(CFD)methodWasemployedtovalidatethedesignandanalyzetheinternalflowpatterns．Experimentaltestswereperformedtoaffirmthedesignandcomputation，thedataagreewellwithCFDcomputation．Resultsshowthatthecompressorhasachievedthedesignpressureratioof2．73．adiabaticeffi

7、ciencyof0．865andcomprehensivestallmarginof15_3％．whichachievedthedesigntargets．Keywords：axialcompressor；highlyloaded；experiment；dihedral；cantileveredstator；aerodynamicdesign0引言随着飞机(尤其是战斗机)技术的发展，对航空发动机提出了推重比和可靠性更高、耗油率和寿命期成本更低的要求【1】。提高推重比，功重比【2】能显著提高航空发动机的整体性能，因此，无论是美国“综合高性

8、能涡轮发动机技术计划”(IH门ET)【3】还是欧洲“新型航空发动机”计划(NEwAc)【4嘟将其作为重要目标。这就要求核心部件之一的风扇／压气机在更少的级数上实现更高压比。要提高压气机的级压比，通常采用提高