高负荷高通流跨音压气机的研制与应用.pdfVIP

高负荷高通流跨音压气机的研制和应用 王华青陈矛章 摘要 本文介绍了高负荷高通流踌音压气机的研制和应用．三级低压压气机平均加功置系数为O．319，进口单 定工作格度为20．67％．研制经过了设计、试验、工程应用、外场使用全过程．并已经广泛应用，表明新研 制压气机在气动设计、方案选择和结构设计报成功。 1前言 航空发动机性能的提高和使用性提高需要高性能和稳定工作边界宽的压气机。为了提高 某现役发动机性能我所新设计了能与原型发动机匹配的高负荷高通流跨音压气机。新研制三 进口平均Ma 级低压压气机平均加功量系数为O．319，进口单位迎面流量为191．0kg／Ⅲ2·s， 为0．676，效率为O．82，进口轮毂比比较小，这些参数与国内和国外现役航空歼击机用发动机 中的压气机比较有高的水平。表1列出国内和国外现役著名军用风扇或低压压气机的设计的 性能，由表1数据可见，新研压气机的加功量系数Ht，单位迎面流量和进口平均轴向Ma都 是最高的。而且新研压气机效率达到O．82，达到与国际上一些现役先进机型的风扇／低压压 JI～3l 中的为0．82，英德意的舳199—341为0．818。 新研压气机在整个工作转速范围内没有采用可调整流叶片进行调节，与原型压气机一样， 依靠宽的稳定工作边界保证压气机在使用包线范围内稳定工作。在新研压气机工程应用中， 采用新型处理机匣扩大压气机稳定工作边界，同时改变高压涡轮导向器面积和低压涡轮导向 器面积改变转差和改变喷口直径来调整压气机工作线，保证压气机在飞机的飞行包线内稳定 工作。进口级压气机转子叶片可靠性设计非常重要，进口级压气机转子叶片长，容易出现共 振、颤振、低循环疲劳等故障。某型一级压气机转子叶片(31片)曾发生颤振引起叶片断裂故 障。某型一级压气机转子叶片出现榫头R处疲劳裂纹故障，至今仍在找故障原因和捧故。新 研压气机第一级转子叶片在强度设计和结构设计中采甩与原型叶片不同的形式，提高了新研 压气机工作可靠性和使用寿命。本压气机气动设计方法采用准三维的流线曲率法气动设计程 序。众所周知，压气机气动设计方案是根多的，选择那一种方案可行，这是压气机设计成败 关键，我们采用准三维的轴流压气机特性计算软件进行方案选择和方案可行性论证。压气机 气动设计一叶片造型～特性计算需要反复迭代，才能确定设计方案。准三维气动计算方法比不 上全三维气动计算方法精确，但摧三维气动计算方法对韧步设计和方案选择仍然非常重要， 在准三维气动计算基础上用全三维气动计算来精细设计，使压气机设计更完善，性能更好。 新研压气机经过设计、各项试验考核、工程应用、外场使用全过程，现已在5型发动机 上应用。高负荷交通流跨音压气机研制成功，也为高推比涡轮风扇发动机的高性能低压风扇 压气机研制提供一些实际经验。 表l 国内外现役著名军用风扇或低压压气机的设计点性能 单位迎面流 叶尖速度 进口平均轴 型号 压比 般数 平均Ht 量 m／s 向Ma K‘／Ⅲ2．s An一313．54 470 4 O．168174．1 0．601 中 PⅡ一33 3． 15 430 4 O．179 F404 3．66 491 3 O．214161．0 O．551 F110 3．2 440 3 O．234 ■P13 3．34 398 3 O．316185．5 O．661 新研压气 3．48 3