[發(fā)明專利]一種改善轉(zhuǎn)子葉尖及靜子角區(qū)流動的自適應(yīng)壓氣機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710604717.0
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107228095B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐雨萌;柳陽威;陸利蓬;王鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F04D29/66
• 分類號: F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及航空燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種改善轉(zhuǎn)子葉尖及靜子角區(qū)流動的自適應(yīng)壓氣機，包括靜子葉片，轉(zhuǎn)子葉片和帶有引氣循環(huán)腔的機匣，其中，引氣循環(huán)腔位于機匣內(nèi)部，由引氣循環(huán)腔入口，高壓氣體穩(wěn)壓腔和主引氣管構(gòu)成，入口處鉸接的柔性進口側(cè)壁可在壓差作用下自適應(yīng)調(diào)控開度，其極限開度位置受液壓控制的限位支桿或柔性進口側(cè)壁極限位置擋塊約束，不同工作狀態(tài)可通過設(shè)置不同極限開度，并在開度范圍內(nèi)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過自循環(huán)引氣結(jié)構(gòu)，改善了壓氣機轉(zhuǎn)子葉尖泄漏流動及靜子角區(qū)分離流動；通過異物分離裝置，及時清除了進入壓氣機內(nèi)的異物，確保壓氣機的穩(wěn)定運行；通過高壓氣體穩(wěn)壓腔，為飛機及發(fā)動機提供所需要的高壓氣體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改善轉(zhuǎn)子葉尖及靜子角區(qū)流動的自適應(yīng)壓氣機。

背景技術(shù)

在航空發(fā)動機內(nèi)部的流動中，壓氣機內(nèi)流動由于空間小，承受的逆壓梯度作用強，從而使得流場中具有復(fù)雜的渦系結(jié)構(gòu)；位于靜子端區(qū)的角區(qū)分離結(jié)構(gòu)及位于轉(zhuǎn)子葉尖的泄漏流結(jié)構(gòu)是壓氣機內(nèi)部主要的二次流結(jié)構(gòu)，是壓氣機內(nèi)部流動損失和堵塞的主要來源，對壓氣機的壓比、效率、裕度等性能具有至關(guān)重要的影響，嚴重時會引起壓氣機的失速和喘振，帶來災(zāi)難性后果；經(jīng)過幾十年的研究，眾多科研工作者們已經(jīng)對壓氣機靜子角區(qū)流動及轉(zhuǎn)子葉尖流動有了較深的認識，但由于其空間的局限性，流動的復(fù)雜性，目前還未能很好地根據(jù)已有的研究結(jié)果實現(xiàn)壓氣機內(nèi)流動的有效控制；尤其是充分利用壓氣機內(nèi)流動逐級增壓的特點，通過某種自循環(huán)調(diào)節(jié)機構(gòu)，同時利用并改善不利于性能的流動結(jié)構(gòu)，達到提升壓氣機性能的目的。

壓氣機內(nèi)部的流道為收縮流道，越往后面級葉片分布越稠密，流動空間越小，進入發(fā)動機的異物若得不到及時清除，會對緊密排列的葉片造成損壞，嚴重時甚至導(dǎo)致發(fā)動機無法正常工作，從而造成飛機失去動力源的嚴重后果；此外，在飛機飛行的過程中，座艙的空氣調(diào)節(jié)及增壓、機翼及發(fā)動機整流罩防冰、發(fā)動機熱端部件冷卻等均需從壓氣機級引入高壓氣體，且隨著飛機飛行狀態(tài)的改變，引氣需求及壓氣機工作狀態(tài)均有所改變，不適當?shù)囊龤鈺簹鈾C內(nèi)主流流場造成干擾，使得壓氣機工作工況發(fā)生改變，性能急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容

(一)待解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于，提供一種改善轉(zhuǎn)子葉尖及靜子角區(qū)流動的自適應(yīng)壓氣機，通過自循環(huán)引氣結(jié)構(gòu)，改善壓氣機下游轉(zhuǎn)子葉尖泄漏流動及上游靜子角區(qū)分離流動；通過引氣腔進口的異物分離裝置，及時清除進入壓氣機內(nèi)的異物，確保壓氣機的穩(wěn)定運行，同時防止異物堵塞引氣支管，導(dǎo)致引氣循環(huán)系統(tǒng)失效；通過穩(wěn)定引流氣體的高壓氣體穩(wěn)壓腔，可選擇性地為飛機及發(fā)動機提供所需要的高壓氣體。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種改善轉(zhuǎn)子葉尖及靜子角區(qū)流動的自適應(yīng)壓氣機，包括靜子葉片，轉(zhuǎn)子葉片和帶有引氣循環(huán)腔的機匣；所述靜子葉片布置在壓氣機內(nèi)流通道上游，所述轉(zhuǎn)子葉片布置在壓氣機內(nèi)流通道下游且與機匣間存在葉頂間隙；所述引氣循環(huán)腔位于機匣內(nèi)部，由引氣循環(huán)腔入口，高壓氣體穩(wěn)壓腔和主引氣管構(gòu)成；所述引氣循環(huán)腔入口位于轉(zhuǎn)子葉片的葉頂間隙上方；所述引氣循環(huán)腔進口段側(cè)壁由位于上游方向的柔性進口側(cè)壁和位于下游方向的圓弧狀剛性進口側(cè)壁組成；所述柔性進口側(cè)壁與機匣通過柔性進口側(cè)壁鉸接軸相鉸接；所述高壓氣體穩(wěn)壓腔為全環(huán)通腔，其與引氣循環(huán)腔連接處具有異物沖擊擋塊結(jié)構(gòu)，在高壓氣體穩(wěn)壓腔底部具有異物收集腔結(jié)構(gòu)；所述主引氣管通過引氣管分流隔分為引氣支管I和引氣支管II；所述引氣支管I中的氣流作用于上游靜子葉片位于機匣側(cè)的機匣側(cè)射流孔；所述引氣支管II中的氣流作用于上游靜子葉片位于輪轂側(cè)的輪轂側(cè)射流孔。

其中，所述引氣循環(huán)腔在機匣內(nèi)部環(huán)列布置，且數(shù)目等同于上游靜子葉片的數(shù)目，周向跨度為上游靜子葉片機匣側(cè)柵距的一半。