[發明專利]全尺風扇-增壓級性能試驗裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202110639937.3
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113092118B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 楊小賀;衛飛飛;申航;蔡宇桐
• 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: G01M15/04
• 分類號: G01M15/04
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;黃大任

本發明公開了一種全尺風扇?增壓級性能試驗裝置及測試方法，所述全尺風扇?增壓級性能試驗裝置包括內涵道、增壓級、外涵機匣、削頂風扇，所述內涵道的尺寸與所述渦扇發動機的真實內涵道的尺寸相同；所述增壓級的尺寸與所述渦扇發動機的真實增壓級的尺寸相同；外涵機匣的尺寸小于所述渦扇發動機的真實外涵機匣的尺寸，以使得所述試驗裝置的涵道比小于所述渦扇發動機的真實涵道比。所述削頂風扇的頂部與所述外涵機匣相適配。試驗裝置的內涵道與增壓級的尺寸都與渦扇發動機的真實零件尺寸相同，通過縮小外涵機匣的尺寸，使得試驗裝置的涵道比小于渦扇發動機的真實涵道比，從而大幅度降低試驗所需的輸入功率，且避免了縮尺向全尺的修正而引入的誤差。

技術領域

本申請屬于航空發動機試驗領域，具體涉及一種全尺風扇-增壓級性能試驗裝置。

背景技術

風扇-增壓級是渦扇發動機重要部件之一，而風扇與增壓級之間氣動設計的匹配性，直接影響風扇-增壓級部件的整體性能。為驗證風扇與增壓級的匹配特性，需要開展風扇-增壓級性能試驗。先進的民機渦扇發動機涵道比高達10左右，即風扇的流量很大，從而消耗的功率很大。如果直接做全尺風扇-增壓級性能試驗（即風扇和增壓級的尺寸都與真實尺寸相同），需要極高的動力輸入，試驗可行性較低。

所以，對大流量的風扇-增壓級，為驗證風扇-增壓級匹配性能，一般需對風扇-增壓級進行縮尺（即風扇和增壓級的尺寸相對于真實尺寸等比例縮?。?，從而降低對輸入動力的功率需求。縮尺性能與全尺部件性能理論上保持相似性，但是，由于縮尺效應，縮尺風扇-增壓級與全尺風扇-增壓級的性能會存在一定的差異，例如，葉尖間隙無法進行同步縮小且縮尺后雷諾數降低，這種縮尺-全尺的差異對增壓級的性能影響相對于風扇更大。因此，所獲得的縮尺風扇-增壓級特性，相對于全尺風扇-增壓級，會引入一定的偏差，因此縮尺試驗結果無法真實反映全尺風扇-增壓級的性能。為解決該問題，一般在縮尺風扇-增壓級試驗結果的基礎上，進行修正，來反映全尺風扇-增壓級的性能，而這種修正具有很強的經驗性，存在修正誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中難以精確獲得風扇-增壓級性能的缺陷，提供一種全尺風扇-增壓級性能試驗裝置。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種全尺風扇-增壓級性能試驗裝置，用于測試渦扇發動機的風扇-增壓級性能，所述全尺風扇-增壓級性能試驗裝置包括：

內涵道，所述內涵道的尺寸與所述渦扇發動機的真實內涵道的尺寸相同；

增壓級，所述增壓級位于所述內涵道內，所述增壓級的尺寸與所述渦扇發動機的真實增壓級的尺寸相同；

外涵機匣，所述外涵機匣的尺寸小于所述渦扇發動機的真實外涵機匣的尺寸，以使得所述試驗裝置的涵道比小于所述渦扇發動機的真實涵道比；

削頂風扇，所述削頂風扇的形狀及尺寸與所述渦扇發動機的真實風扇去除頂部后的形狀及尺寸相同，所述削頂風扇的頂部與所述外涵機匣相適配。

在本方案中，試驗裝置的內涵道與增壓級的尺寸都與渦扇發動機的真實零件尺寸相同，通過縮小外涵機匣的尺寸，使得外涵道的尺寸減小，從而使得試驗裝置的涵道比小于渦扇發動機的真實涵道比，從而大幅度降低試驗所需的輸入功率，且避免了縮尺向全尺的修正而引入的誤差。此外，由于風扇葉片外涵質量大幅度降低，而且風扇盤受到的離心力大大降低，提高了試驗的可靠性；削頂風扇保持了渦扇發動機的真實風扇下部的形狀，仍能夠模擬真實外涵道的工況，因此保留的外涵能夠模擬風扇外涵，從而保證風扇內涵特性不受影響，進而保證風扇內涵與增壓級的匹配性驗證效果。由于風扇內涵與增壓級均為全尺狀態，得到的試驗結果較為接近渦扇發動機的真實性能，避免了利用縮尺模型測試引入的修正誤差，因此試驗結果可以直接支撐整機部件設計驗證。

較佳地，所述外涵機匣的輪廓與所述渦扇發動機內的氣流流線相適配。