单级轴流后掠跨音风扇性能实验.pdfVIP

中田工程熟物理学会 编号：992041 热机气动热力学学术会议 单级轴流后掠跨音风扇性能实验‘ 于清囊巍李玲陆亚钧蕾争 北京航空航天大学四零七教研室 捕要：本文培出了一台高压比、高效率的单投后掠跨音风扇的实验结果．其中包括为了提 ‘ 高风扁稳定工作裕度而采用机匣处理技术韵性能．另外．对转、静子同淀场进行了稳态参 数的测量．培果衰盟．该单轾后掠跨音风扁选到了试验设计工作点压地2．203，地热扭矩 ‘ 效率sg．24％．失速裕度21．01％的高水平．超过了设计指标． 一、前言 下一代战斗机对发动机的要求推重比应达到10以上，这就要求发动机要进一步提 高推力或减轻重量．就发动机的重要部件压气机来说，提高单级负荷水平就成为实在必 行的技术途径．发展高效率的单级压比2．0以上的风扇技术．对战斗机风扇设计最终实 现双级的目标是十分关键的。美国在其IHPTET计划中所提到的弯掠空气动力学的概 念．就是针对这一关键技术而言的．进入九十年代。对采用不同掠形的高负荷跨音级进 行了大量的研究工作m，l。通过数值模拟和试验的手段，加深了对跨音风扇，压气机内部 流动的认识． 在高增压比的跨音压气机设计中，失速裕度是关键的技术指标之一．高负荷跨音 压气机通常失速是从叶尖开始的．端部区域流动组织的好坏，对跨音压气机的性能将产 生直接的影响．提高风崩／压气机的稳定工作裕度的技术措施根多，较为有效的是机匣 处理技术．机厘处理技术在当代许多先进发动机上都有应用，通常认为机匣处理技术是 以牺牲压缩系统的效率为代价的，然而，这一看法逐渐被先进的机匣设计技术所改变【4l， 只要机匣处理的形式及相关参数设计得当，风扇，压气机在失遮格度获得改善的同时， 效率不但不会降低．有的情况下还能得到提高。 本文给出了一台设计压比2．2，绝热效率86．8％的单级后掠跨音风扇的试验有关情 况，试验结果表明例，此风扇级完全达到了设计指标，在采用圆弧处理机匣的情况下。 设计转速的失速裕度高达21％以上． 二、实验设备和仪寰 圉1是风扇，压气机实验台示意图．它的主要性能指标为最大转速24000rpm，量大 输出功率为2500hp．整个实验台大体上可分为四个组成部分：(一)、动力部分；(二)、 试验件部分；(三)、进、捧气部分；(四)、控制部分．试验参数测量主要包括进气流量 测量、压气机进出口总压和温度测量、试验件转速和消耗功率的涮量等． 压力器量采用24PCB型差压传感器将压力转化为电信号。经信号放大器和数据采 集扳由控制计算机进行采集处理．传感器的精度为0．I％；荧田Nl公司生产的SCXI．1120 。得到田寮自然基叠益助 V一52 率，采样速率500K／ssc：温度则是通过热电偶感受由温度巡检仪测量并传输给控制计 算机的；输入功率通过测扭器扭矩和转速的测量得到，ETl50型转速扣矩仪满量程扭矩 误差为0．s％，转速误差O．2％。综合上述仪器仪表精度，压力测量的最大误差为O．02kPa， 温度的最大误差为0．5K，转速的最大误差为30rpm，扭矩的最大误差隽O．35kgm。 三、风摩，压气机设计筒介厦测量点布置 单级跨音风扇／压气机转子叶片设计采用叶尖适度后掠．静子则采用定制叶型和根 部后掠，整个通道是子午收缩型的．试验件的主要设计参数和几何参数㈨如表1所示。 表1压气机设计参数及几何参数 设计转速 21500rpm设计流量 25．0kg／s 级总压比 2．203 级绝热效率86．8％ 叶尖进口切线速度495m／s 级进口外径440mm 级出口外径432mm级出口内径 320mm 转子进口轮毂比0．413 转子叶片数