[实用新型]进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器：针对畸变流场不对称性和非定常性，利用该不对称机匣非定常发生器实施不对称非定常激励，以不对称来耦合不对称，在大幅度拓宽压气机稳定工作范围、提升压气机压升的同时，显著改善压气机气动效率，明显提高飞机的最大许用飞行迎角。

背景技术

作为飞机的“心脏”，发动机是战斗机作战性能的关键因素。当发动机安装在飞机上时，飞机、进气道和发动机的匹配性能可能远远偏离各自设计性能。进气道复杂结构、飞机加速、机动、起降以及来流大气环境变换，都将导致进气道出口流场畸变，畸变不对称场严重降低了压气机气动性能，特别是大幅度降低了压气机稳定工作范围，有可能促使发动机出现气动不稳定，其表现形式为发动机压气机失速、喘振、叶片颤振、耦合振动、转子强迫振动及涡轮部件超温，严重可能导致空中熄火或空中停车，甚至结构损坏，出现机毁人亡的灾难性后果。

为了提升飞机机动灵敏性，提升战斗机作战性能，国内外学者从主动扩稳技术和被动扩稳技术出发，探索了多种改善压气机稳定性的技术措施，如可调进口导叶、可调静子叶片、级间放气、多转子、抽吸气、吹气和处理机匣等，取得了较好的扩稳效果。所有扩稳措施中，处理机匣以其结构简单、实施方面、显著的扩稳能力和抗畸变能力而备受国内外研究者的青睐，处理机匣技术已经在新型航空发动机中得到了实际有效的应用，JT-9D发动机的风扇外机匣、CF-6发动机和前苏联米-23飞机上用的P-29发动机上都采用了这种技术。

国内外学者发展了多种处理机匣结构型式，对处理机匣几何形状和几何尺寸等参数进行了大量研究，以获得满意的处理机匣扩稳效果，并对处理机匣扩稳流动机理进行了大量分析。到目前为止，已有研究结果显示，各种几何形状和尺寸的处理机匣在扩大压气机稳定裕度的同时，都会不同程度地降低压气机气动效率。

近四十年的研究虽然揭示了一些影响处理机匣扩稳效果的流动因素，却没有完全揭示处理机匣扩稳流动机理，处理机匣技术依然停留在定常、经验阶段。压气机气动效率下降成为传统处理机匣扩稳技术最致命的缺点，限制了处理机匣获得更广泛的应用。因此，现有处理机匣技术研究目标是保证较高稳定裕度增量的同时，获得较优的、甚至改善的压气机气动效率。

传统处理机匣存在两个主要缺陷：一方面，处理机匣与压气机转子存在相对运动，带处理机匣的压气机流场具有强烈的非定常性，处理机匣非定常分量与压气机非定常分离流相互作用势必影响处理机匣扩稳功能，传统处理机匣没有考虑处理机匣/压气机转子非定常相互作用；另一方面，畸变不对称来流条件下，压气机在不同周向位置工作在不同气动负荷工况下，压气机分离绕流流场严重不对称，传统处理机匣处理槽为全周均匀分布，没有考虑进气畸变流场不对称性。基于以上两点，传统处理机匣不能获得较为满意的扩稳效果：即在拓展压气机稳定工作范围的基础上，降低了压气机气动效率。

发明内容

针对上述现有处理机匣技术存在的缺点，本实用新型描述了一种进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器，包括一个处理环和数个调距环，调距环在轴向上紧贴处理环，用于调整处理环的轴向位置。其特征是，处理环开有不对称分布的月牙斜槽。

该进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器所述的处理槽结构型式为月牙斜槽结构，通过我们大量实验研究，月牙斜槽是现有最佳处理结构型式之一。针对畸变流场结构不对称性，将处理机匣分成激励区和无激励区，其中激励区存在处理槽，对畸变区和过渡区分离绕流流场实施非定常激励；无激励区为实壁机匣部分。因此，根据畸变流场不对称性，例如畸变区数目和畸变区周向范围，可将处理机匣分为一个或多个激励区，激励区之间为实壁区。

本实用新型所述的进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器置于压气机转子叶片尖部的上方，利用数个调距环调节月牙斜槽处理机匣前伸量，其前伸量为转子叶片轴向弦长的30％～70％。该不对称机匣非定常发生器在设计的过程中考虑到了轴流压气机内部流场的非定常性，特别针对畸变不对称流场设计开有不对称分布的月牙斜槽处理环。这种结构能够对轴流压气机叶尖分离流场产生明显的不对称非定常激励，使得流场变得更为有序，压气机气动效率有所提高，稳定工作裕度和压升有明显增加，因而将之称为进口严重畸变下不对称机匣非定常发生器，以区别于传统处理机匣。所述的激励区周向范围一般在60-240度之间。