[實用新型]進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器

無效

• 申請號: 200720173809.X
• 申請日: 2007-10-25
• 公開（公告）號: CN201221499Y
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 陸亞鈞;李秋實;蔣華兵
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種新型的進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器：針對畸變流場不對稱性和非定常性，利用該不對稱機匣非定常發生器實施不對稱非定常激勵，以不對稱來耦合不對稱，在大幅度拓寬壓氣機穩定工作范圍、提升壓氣機壓升的同時，顯著改善壓氣機氣動效率，明顯提高飛機的最大許用飛行迎角。

背景技術

作為飛機的“心臟”，發動機是戰斗機作戰性能的關鍵因素。當發動機安裝在飛機上時，飛機、進氣道和發動機的匹配性能可能遠遠偏離各自設計性能。進氣道復雜結構、飛機加速、機動、起降以及來流大氣環境變換，都將導致進氣道出口流場畸變，畸變不對稱場嚴重降低了壓氣機氣動性能，特別是大幅度降低了壓氣機穩定工作范圍，有可能促使發動機出現氣動不穩定，其表現形式為發動機壓氣機失速、喘振、葉片顫振、耦合振動、轉子強迫振動及渦輪部件超溫，嚴重可能導致空中熄火或空中停車，甚至結構損壞，出現機毀人亡的災難性后果。

為了提升飛機機動靈敏性，提升戰斗機作戰性能，國內外學者從主動擴穩技術和被動擴穩技術出發，探索了多種改善壓氣機穩定性的技術措施，如可調進口導葉、可調靜子葉片、級間放氣、多轉子、抽吸氣、吹氣和處理機匣等，取得了較好的擴穩效果。所有擴穩措施中，處理機匣以其結構簡單、實施方面、顯著的擴穩能力和抗畸變能力而備受國內外研究者的青睞，處理機匣技術已經在新型航空發動機中得到了實際有效的應用，JT-9D發動機的風扇外機匣、CF-6發動機和前蘇聯米-23飛機上用的P-29發動機上都采用了這種技術。

國內外學者發展了多種處理機匣結構型式，對處理機匣幾何形狀和幾何尺寸等參數進行了大量研究，以獲得滿意的處理機匣擴穩效果，并對處理機匣擴穩流動機理進行了大量分析。到目前為止，已有研究結果顯示，各種幾何形狀和尺寸的處理機匣在擴大壓氣機穩定裕度的同時，都會不同程度地降低壓氣機氣動效率。

近四十年的研究雖然揭示了一些影響處理機匣擴穩效果的流動因素，卻沒有完全揭示處理機匣擴穩流動機理，處理機匣技術依然停留在定常、經驗階段。壓氣機氣動效率下降成為傳統處理機匣擴穩技術最致命的缺點，限制了處理機匣獲得更廣泛的應用。因此，現有處理機匣技術研究目標是保證較高穩定裕度增量的同時，獲得較優的、甚至改善的壓氣機氣動效率。

傳統處理機匣存在兩個主要缺陷：一方面，處理機匣與壓氣機轉子存在相對運動，帶處理機匣的壓氣機流場具有強烈的非定常性，處理機匣非定常分量與壓氣機非定常分離流相互作用勢必影響處理機匣擴穩功能，傳統處理機匣沒有考慮處理機匣/壓氣機轉子非定常相互作用；另一方面，畸變不對稱來流條件下，壓氣機在不同周向位置工作在不同氣動負荷工況下，壓氣機分離繞流流場嚴重不對稱，傳統處理機匣處理槽為全周均勻分布，沒有考慮進氣畸變流場不對稱性?；谝陨蟽牲c，傳統處理機匣不能獲得較為滿意的擴穩效果：即在拓展壓氣機穩定工作范圍的基礎上，降低了壓氣機氣動效率。

發明內容

針對上述現有處理機匣技術存在的缺點，本實用新型描述了一種進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器，包括一個處理環和數個調距環，調距環在軸向上緊貼處理環，用于調整處理環的軸向位置。其特征是，處理環開有不對稱分布的月牙斜槽。

該進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器所述的處理槽結構型式為月牙斜槽結構，通過我們大量實驗研究，月牙斜槽是現有最佳處理結構型式之一。針對畸變流場結構不對稱性，將處理機匣分成激勵區和無激勵區，其中激勵區存在處理槽，對畸變區和過渡區分離繞流流場實施非定常激勵；無激勵區為實壁機匣部分。因此，根據畸變流場不對稱性，例如畸變區數目和畸變區周向范圍，可將處理機匣分為一個或多個激勵區，激勵區之間為實壁區。

本實用新型所述的進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器置于壓氣機轉子葉片尖部的上方，利用數個調距環調節月牙斜槽處理機匣前伸量，其前伸量為轉子葉片軸向弦長的30％～70％。該不對稱機匣非定常發生器在設計的過程中考慮到了軸流壓氣機內部流場的非定常性，特別針對畸變不對稱流場設計開有不對稱分布的月牙斜槽處理環。這種結構能夠對軸流壓氣機葉尖分離流場產生明顯的不對稱非定常激勵，使得流場變得更為有序，壓氣機氣動效率有所提高，穩定工作裕度和壓升有明顯增加，因而將之稱為進口嚴重畸變下不對稱機匣非定常發生器，以區別于傳統處理機匣。所述的激勵區周向范圍一般在60-240度之間。