[發明專利]高壓壓氣機可調靜葉打開裕度測量試驗方法

有效

• 申請號: 202011333397.8
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112128133B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 金宗亮;孫震宇;高國榮;曹傳軍;陳志龍;李游
• 申請（專利權）人: 中國航發上海商用航空發動機制造有限責任公司;中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F04D27/02
• 分類號: F04D27/02;F04D29/56
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 袁逸

本公開的一方面涉及一種壓氣機的可調靜葉打開裕度測量試驗方法，可用于在高壓壓氣機部件性能試驗中進行Open?Beta裕度測量。所述壓氣機包括兩級或更多級可調靜葉，所述方法包括調節壓氣機的轉速并使所述壓氣機的所述兩級或更多級可調靜葉中每一級可調靜葉的角度隨所述轉速自動控制；調節所述壓氣機的壓比至共同工作線壓比并調節所述壓氣機的級間引氣至設計引氣量；固定所述壓氣機的轉速或所述兩級或更多級可調靜葉的角度中的一者，并調節另一者，直至所述壓氣機進喘；以及基于所述壓氣機進喘時可調靜葉的實際角度與進喘轉速下的設計角度，計算所述壓氣機的可調靜葉打開裕度。

技術領域

本申請一般涉及高壓壓氣機，尤其涉及可調靜葉（VSV）Open -Beta裕度測量。

背景技術

壓氣機，以燃氣渦輪發動機中的軸流式高壓壓氣機為例，喘振是壓氣機的一種氣動失穩現象，壓氣機發生喘振時，氣流沿壓氣機軸線方向發生的低頻率、高振幅的振蕩。對于發動機整機而言，壓氣機的喘振一方面直接導致發動機失去推力，另一方面導致發動機振動以及葉片動應力的大幅度增大，對發動機造成嚴重損傷。為了提升壓氣機的喘振裕度，壓氣機一般采用多級可調靜葉，在不同轉速下通過改變可調靜葉的角度，實現壓氣機喘振裕度的提升。可調靜葉角度與轉速的關系稱為可調靜葉調節規律，在壓氣機設計階段初步確定，并通過壓氣機性能進行優化，綜合考量壓氣機的效率與喘振裕度，得到最優的調節規律。

然而，發動機工作時，若壓氣機的可調靜葉角度偏離調節規律，會使壓氣機的喘振裕度發生改變，當偏離達到一定程度時將導致壓氣機喘振。例如飛機飛行過程中，若發動機進口溫度突然降低（如發動機吸雨），在物理轉速不變的情況下，會導致相對換算轉速瞬間升高，而發動機的控制系統是基于相對換算轉速控制可調靜葉角度，因此控制系統會控制作動裝置打開可調靜葉，從而導致可調靜葉角度偏離調節規律。此外，機械結構上的偏差以及控制系統的誤差等因素也可能導致可調靜葉角度偏離調節規律。為此，《航空發動機適航規定》將高壓壓氣機可調靜葉角度相對于調節規律打開的裕度（以下簡稱Open-Beta裕度）作為適航考核指標之一，要求在發動機適航取證階段進行試驗驗證。但是，發動機在整機試驗過程中發生喘振的危害性很大，此外，一旦試驗結果達不到預期指標，將對發動機的適航取證周期造成嚴重影響。

因此，在高壓壓氣機部件研制階段開展Open-Beta裕度測量試驗進行預驗證，對于降低試驗風險、支撐整機適航試驗具有重要意義。

然而，現有技術中缺乏在高壓壓氣機部件性能試驗中進行Open-Beta裕度測量的試驗方法。

發明內容

本公開的一方面涉及一種壓氣機的可調靜葉打開裕度測量試驗方法，所述壓氣機包括兩級或更多級可調靜葉，所述方法包括調節壓氣機的轉速并使所述壓氣機的所述兩級或更多級可調靜葉中每一級可調靜葉的角度隨所述轉速自動控制；調節所述壓氣機的壓比至共同工作線壓比并調節所述壓氣機的級間引氣至設計引氣量；固定所述壓氣機的轉速或所述兩級或更多級可調靜葉的角度中的一者，并調節另一者，直至所述壓氣機進喘；以及基于所述壓氣機進喘時可調靜葉的實際角度與進喘轉速下的設計角度，計算所述壓氣機的可調靜葉打開裕度。

根據一些示例性實施例，調節所述壓氣機的轉速包括將所述壓氣機的轉速調節至降轉起始轉速；并且固定所述壓氣機的轉速或所述兩級或更多級可調靜葉的角度中的一者，并調節另一者包括固定所述兩級或更多級可調靜葉的角度，并遞減地調節所述壓氣機的轉速。

根據進一步的示例性實施例，遞減地調節所述壓氣機的轉速包括每次對所述壓氣機的轉速進行固定百分比的降轉。

根據一些示例性實施例，該方法進一步包括當所述壓氣機進喘，確定所述壓氣機的進喘轉速是否小于試驗目標轉速；若所述壓氣機的進喘轉速小于或等于所述目標轉速，則確定在所述壓氣機的轉速處于所述進喘轉速與目標轉速之間時，所述壓氣機的可調靜葉打開裕度均達到要求；否則若所述壓氣機的進喘轉速大于所述目標轉速，則確定在所述壓氣機的轉速處于所述進喘轉速與目標轉速之間時，所述壓氣機的可調靜葉打開裕度均未達到要求。