[發明專利]一種軸向前移、徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣

有效

• 申請號: 201710273345.8
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106968988B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 張皓光;安康;譚鋒;張旭東;楚武利
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F04D29/64
• 分類號: F04D29/64
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發明公開了一種軸向前移、徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣，在壓氣機機匣上沿與軸向夾角為?37.1°開一定數目的縫并沿周向均勻布置形成反葉片角向縫處理機匣，反葉片角向縫處理機匣的處理寬度覆蓋整個葉頂軸向弦長。通過在反葉片角向縫處理機匣的基礎上進一步軸向前移10mm、徑向傾斜60°，壓氣機的穩定裕度進一步提高，同時使壓比、效率損失減小。在某亞音軸流壓氣機轉子試驗臺上開展對比研究，一種是反葉片角向縫處理機匣，另外一種是新形成的徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣。結果表明，與反葉片角向縫處理機匣相比，新形成的處理機匣在進一步提高了綜合失速裕度的同時降低了效率損失。

技術領域

本發明涉及一種提高軸流壓氣機穩定裕度的裝置，具體是一種徑向傾斜、軸向傾斜的縫式處理機匣。

背景技術

壓氣機在實際工作中，并非總在設計工況下工作。當運行條件改變時，其工況點會偏離設計工況點，在一定的條件下會產生諸如失速、喘振等不穩定流動。當壓氣機處于不穩定工況時，不僅會降低壓氣機的壓比和效率，而且還會產生強烈的振動，甚至導致壓氣機葉片斷裂。為此，國內外研究者積極探索擴大壓氣機穩定工作范圍的措施。處理機匣作為一種有效的擴穩措施，具有結構簡單，易于在機匣上改裝等特點，已在多種航空發動機上得到了應用。目前處理機匣主要有槽式、縫式兩種結構，槽式處理機匣能夠在保證效率損失不大的情況下獲得6％左右的失速裕度改進量；縫式處理機匣失速裕度改進量則大得多，一般可以達到15％左右，甚至更高，因而得到了更多研究者的關注?，F有的絕大部分縫式處理機匣研究中處理縫不是沿著軸向就是沿著葉片角度方向，處理縫很少與轉子葉片型線有一定的角度，更不用說在此基礎上沿徑向有一定的傾斜。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為了擴大壓氣機的穩定工作范圍，盡量減少壓氣機的損失，本發明在先前處理機匣研究的基礎上提出了一種軸向前移、徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣方法。該方法重新設計了縫式處理機匣的開口面方向，使之與轉子葉片型線有一定的角度而形成反葉片角向縫處理機匣。其相比角向縫處理機匣而言，壓比、效率有所下降，但穩定工作范圍更大。其次，該方法在反葉片角向縫處理機匣的基礎上沿徑向傾斜，并且沿軸向前移，結果表明穩定工作范圍再次增大，同時壓比、效率有所提高。

本發明的技術方案是：一種軸向前移、徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣，所述反葉片角向縫處理機匣整體沿發動機輪轂軸線進行軸向平移，使得部分葉片位于機匣外；葉片角向縫處理機匣整體沿發動機輪轂徑向傾斜。

本發明的進一步技術方案是：在壓氣機機匣上周向開有若干條縫，縫的開口方向與葉片角向相反，且縫的開口面與發動機輪轂軸線夾角為α，形成所述反葉片角向縫處理機匣。

本發明的進一步技術方案是：所述反葉片角向縫處理機匣整體沿發動機輪轂徑向傾斜角度β，且β角度范圍為30～60度。

本發明的進一步技術方案是：所述縫片寬與縫寬之比為0.4～0.6。

發明效果

本發明的技術效果在于：通過處理縫中的回流、處理縫形成的噴射流與葉頂通道主流的相互作用，反葉片角向縫處理機匣改善了葉頂間隙流動，提高了壓氣機的穩定工作范圍。通過在反葉片角向縫處理機匣的基礎上進一步軸向前移、徑向傾斜，壓氣機的穩定裕度進一步提高，同時使壓比、效率損失減小。從而解決了反葉片角向縫處理機匣在較大幅度提高壓氣機擴穩能力的同時所造成的效率損失較大的問題。在某亞音軸流壓氣機轉子試驗臺上開展了兩種縫式處理機匣的研究，一種是反葉片角向縫處理機匣，另外一種是新形成的徑向傾斜的反葉片角向縫處理機匣。結果表明，反葉片角向縫處理機匣、新形成的處理機匣獲得的綜合失速裕度改進量分別為26.71％、39.54％，峰值效率損失分別為9.85％、3.99％。即與反葉片角向縫處理機匣相比，新形成的處理機匣在進一步提高了綜合失速裕度的同時降低了效率損失。

附圖說明

圖1為反葉片角向縫處理機匣三維視圖，