[发明专利]一种轴向前移、径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣

说明书

本发明公开了一种轴向前移、径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣，在压气机机匣上沿与轴向夹角为‑37.1°开一定数目的缝并沿周向均匀布置形成反叶片角向缝处理机匣，反叶片角向缝处理机匣的处理宽度覆盖整个叶顶轴向弦长。通过在反叶片角向缝处理机匣的基础上进一步轴向前移10mm、径向倾斜60°，压气机的稳定裕度进一步提高，同时使压比、效率损失减小。在某亚音轴流压气机转子试验台上开展对比研究，一种是反叶片角向缝处理机匣，另外一种是新形成的径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣。结果表明，与反叶片角向缝处理机匣相比，新形成的处理机匣在进一步提高了综合失速裕度的同时降低了效率损失。

技术领域

本发明涉及一种提高轴流压气机稳定裕度的装置，具体是一种径向倾斜、轴向倾斜的缝式处理机匣。

背景技术

压气机在实际工作中，并非总在设计工况下工作。当运行条件改变时，其工况点会偏离设计工况点，在一定的条件下会产生诸如失速、喘振等不稳定流动。当压气机处于不稳定工况时，不仅会降低压气机的压比和效率，而且还会产生强烈的振动，甚至导致压气机叶片断裂。为此，国内外研究者积极探索扩大压气机稳定工作范围的措施。处理机匣作为一种有效的扩稳措施，具有结构简单，易于在机匣上改装等特点，已在多种航空发动机上得到了应用。目前处理机匣主要有槽式、缝式两种结构，槽式处理机匣能够在保证效率损失不大的情况下获得6％左右的失速裕度改进量；缝式处理机匣失速裕度改进量则大得多，一般可以达到15％左右，甚至更高，因而得到了更多研究者的关注。现有的绝大部分缝式处理机匣研究中处理缝不是沿着轴向就是沿着叶片角度方向，处理缝很少与转子叶片型线有一定的角度，更不用说在此基础上沿径向有一定的倾斜。

发明内容

本发明解决的技术问题是：为了扩大压气机的稳定工作范围，尽量减少压气机的损失，本发明在先前处理机匣研究的基础上提出了一种轴向前移、径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣方法。该方法重新设计了缝式处理机匣的开口面方向，使之与转子叶片型线有一定的角度而形成反叶片角向缝处理机匣。其相比角向缝处理机匣而言，压比、效率有所下降，但稳定工作范围更大。其次，该方法在反叶片角向缝处理机匣的基础上沿径向倾斜，并且沿轴向前移，结果表明稳定工作范围再次增大，同时压比、效率有所提高。

本发明的技术方案是：一种轴向前移、径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣，所述反叶片角向缝处理机匣整体沿发动机轮毂轴线进行轴向平移，使得部分叶片位于机匣外；叶片角向缝处理机匣整体沿发动机轮毂径向倾斜。

本发明的进一步技术方案是：在压气机机匣上周向开有若干条缝，缝的开口方向与叶片角向相反，且缝的开口面与发动机轮毂轴线夹角为α，形成所述反叶片角向缝处理机匣。

本发明的进一步技术方案是：所述反叶片角向缝处理机匣整体沿发动机轮毂径向倾斜角度β，且β角度范围为30～60度。

本发明的进一步技术方案是：所述缝片宽与缝宽之比为0.4～0.6。

发明效果

本发明的技术效果在于：通过处理缝中的回流、处理缝形成的喷射流与叶顶通道主流的相互作用，反叶片角向缝处理机匣改善了叶顶间隙流动，提高了压气机的稳定工作范围。通过在反叶片角向缝处理机匣的基础上进一步轴向前移、径向倾斜，压气机的稳定裕度进一步提高，同时使压比、效率损失减小。从而解决了反叶片角向缝处理机匣在较大幅度提高压气机扩稳能力的同时所造成的效率损失较大的问题。在某亚音轴流压气机转子试验台上开展了两种缝式处理机匣的研究，一种是反叶片角向缝处理机匣，另外一种是新形成的径向倾斜的反叶片角向缝处理机匣。结果表明，反叶片角向缝处理机匣、新形成的处理机匣获得的综合失速裕度改进量分别为26.71％、39.54％，峰值效率损失分别为9.85％、3.99％。即与反叶片角向缝处理机匣相比，新形成的处理机匣在进一步提高了综合失速裕度的同时降低了效率损失。

附图说明

图1为反叶片角向缝处理机匣三维视图，