风扇／增压级的设计及其试验的研究.pdfVIP

风扇／增压级的设计及试验研究 中国航空工业第六O六研究所 都树或 擅蔓 本文介绍一台先进风扇／增压级的设计及试验研究。设计点的风扇外涵级压比为1_629t绝热效率为 89l，增压级为四级。气动设计采用了一套完整的设计体 0．889，内涵低压压气机增压比为2．73．绝热效率为O 系，设计重点放在提高效率和增大主要工况气动稳定性上。经模型件试验验证．风扇性能超过了设计指标，增 压级性能基本达到设计要求。 关■词：风扇增压级气动最计试验 符 号 裹 相对换算空气流量 风扇外涵级压比 风扇外涵级效率 内涵低压压气机总压比 内涵低压压气机总效率 涵道比 吼．q。m。吼。仉m； 静压与进口总压比，P／P8；。 1引言 针对大涵道比涡扇发动机的关键技术，我们开展了风扇及增压级的课题研究。从国外投入 1．6～l 7，效率高达0．88～O．89。大涵道比风扇设计的特点，除外径处于高速外，沿叶高的切线 速度、加功量及熵变化较大，处于复杂的三元流动，而增压级又处于低切线速度，加功困难，这些 都给设计带来一定难度。 在总体方案的牵引下， 于1994年开始与俄罗斯联合设计研制了涵道比为5．49的风扇／增 压级，通过模型件试验验证，性能达到设计指标，为参与研制此类部件积累了～定经验。 2气动设计 2．1设计指标 为了研制民用大涵道比涡扇发动机，应预研先进水平的风扇／增压级部件，它应该具备大 流量和大涵道比的特点，其风扇转子应具有高速，高负荷、高通流、高效率及良好的气动稳定 性等特点。我们以此为目标，根据发动机总体提出的要求，确定了设计指标，与Eo风扇／增 压级相比[1]，两者性能水平相当，其增压级压比提高较多。 我们选择巡航状态为设计点，其目的在于保证风扇／增压级在此状态下具有较高的效率， 以达到最佳的经济性。 设计指标： 7c。 m 11f 兀k n k 本设计 1．629 O．889 2．73 O．89l 5．45 p 1 61 0．887 1．63 0．892 6．9 15 22设计计算 2．2．1流场计算 二维流场计算采用流线曲率管流法。将整个风扇／增压级分为三个部分：风扇转子、外涵 级和内涵低压压气机，各自单独地进行流场计算。 a． 流道选择 风扇外径的选择是在给定的限制值范围内，保证风扇转子的平均增压比与叶尖速度最佳匹 配下，并使转子叫+尖的扩散因子小于限制值而定。内径的确定，是在轮盘榫槽结构强度允许的 前提下，力求最大的进气面积，以减小进口气流速度。进口轮毂比d为O．35。 内涵流道的选择，是在给定出口内、外径尺寸及保证不超过给定的轴向长度尺寸前提下， 应使整个内涵流道的血率变化平缓而光滑。 b． 增压级数的确定 在设计指标给定的总压比下，增压级的各级负荷水平应保持在中等程度，以级平均增压系 数作为分析准则，经一元优化计算，确定增压级为4级。 c． 风扇转子功沿叶高的分布 风扇转子压比和效率沿叶高分布的选取考虑到，为了提高风扇气动稳定性和效率，适当降 低了叶片尖部负荷，同时提高了风扇转子内涵部分的功。 d 各增压级转子压