[發明專利]增壓級裝置及渦扇發動機

有效

• 申請號: 202110634520.8
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113090412B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 楊小賀;高倩;黎晨;陳云永
• 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: F02K3/06
• 分類號: F02K3/06;F04D19/02;F04D27/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;何濤

本發明公開了一種增壓級裝置及渦扇發動機，增壓級裝置用于設置在渦扇發動機內，增壓級裝置包括內涵道和增壓級組件，增壓級組件設于內涵道內，內涵道具有進口和出口，進口連通渦扇發動機的進氣口，出口連通高壓壓氣機的進氣口，增壓級組件包括第一增壓級和第二增壓級，第一增壓級位于進口和第二增壓級之間，第一增壓級的增壓比被設置為低于第二增壓級的增壓比，第一增壓級和第二增壓級的壓比分布通過負荷系數調整，且第一增壓級的負荷系數比第二增壓級的負荷系數低9%~15%。本發明的增壓級裝置通過改變傳統第一增壓級的增壓比最高的設計方案，使第一增壓級的增壓比小于第二增壓級的增壓比，從而提升增壓級裝置的內涵道的喘振裕度。

技術領域

本發明涉及一種增壓級裝置及渦扇發動機。

背景技術

增壓級是渦扇發動機重要部件之一，其位于風扇與高壓壓氣機之間，其主要作用為增加核心機流量和壓氣機總增壓比，通常由兩到四級轉靜子組成。氣流流經每一級轉子實現加功和增壓。氣動設計中通過給定各級轉子不同的增壓比分布來實現整個增壓級的總增壓比，各級轉子間不同的增壓比分布形式直接影響風扇/增壓級性能。

現階段渦扇發動機涵道比設計不斷增大，風扇尺寸增大，導致增壓級設計難度相應增加。首先，由于大涵道比風扇尺寸較大，基于抗鳥撞和抗外物打傷能力等強度要求，風扇根部葉型設計越來越厚，而為了提高風扇根部增壓能力，風扇根部彎角較大，經常采用過彎設計，由此導致風扇尾跡在增壓級通道中占比增大，有研究表明風扇尾跡區可占增壓級通道的50%以上，其尾跡對增壓級第一級影響最大，在后面級逐漸衰減；其次，由于風扇出口氣流分成兩股分別進入內涵和外涵，在偏離設計狀態內涵流量減小時，內外涵的分流流線下移，使分流流線和分流環前緣之間的形狀發生很大變化，分流環附近流場嚴重偏離設計狀態。以上兩個因素導致增壓級進口流場存在嚴重的不均勻性。

對于增壓級的各級壓比分布，一般認為第一級葉尖切線速度最大，增壓能力最強，因此常規設計方式為第一級壓比最大。但對于受風扇不均勻來流影響較嚴重的增壓級來說，采用常規級壓比分布方式容易出現第一級加功不足的問題，不僅會影響增壓級整體的增壓能力，還會使得增壓級內涵道的喘振裕度變小，影響增壓級的性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術中增壓級在風扇來流不均勻會導致第一增壓級加功不足而影響增壓級整體的增壓能力并降低增壓級內涵道的喘振裕度的缺陷，提供一種增壓級裝置及渦扇發動機。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

本發明公開了一種增壓級裝置，用于設置在渦扇發動機內，所述增壓級裝置包括內涵道和增壓級組件，所述增壓級組件設于所述內涵道內，所述內涵道具有進口和出口，所述進口連通所述渦扇發動機的進氣口，所述出口連通高壓壓氣機的進氣口，所述增壓級組件包括第一增壓級和第二增壓級，所述第一增壓級位于所述進口和所述第二增壓級之間，所述第一增壓級的增壓比被設置為低于所述第二增壓級的增壓比；

所述第一增壓級和所述第二增壓級的增壓比分布通過負荷系數調整，且所述第一增壓級的負荷系數比所述第二增壓級的負荷系數低9%~15%。

在本方案中，采用上述結構，在多級增壓級的氣動設計過程中，通過改變傳統第一增壓級的增壓比最高的設計方案，使第一增壓級的增壓比小于第二增壓級的增壓比，從而降低第一增壓級氣動負荷和氣動彎角，減小D因子，從而很大程度上提高了增壓級裝置在風扇不均勻來流情況下的增壓能力以及抗畸變能力，進而提升增壓級裝置的內涵道的喘振裕度，增強增壓級裝置的性能。

較佳地，所述增壓級組件還包括第三增壓級，所述第三增壓級設于所述第二增壓級和所述出口之間，所述第三增壓級的增壓比被設置為低于所述第二增壓級的增壓比。

在本方案中，對于三級增壓級構型的增壓級裝置，通過將第三增壓級的增壓比設置成低于第二增壓級的增壓比的形式，可以有效提升該構型增壓級裝置的內涵道的喘振裕度，增強增壓級裝置的性能。