[发明专利]一种改善转子叶尖及静子角区流动的自适应压气机

说明书

本发明涉及航空燃气轮机技术领域，公开了一种改善转子叶尖及静子角区流动的自适应压气机，包括静子叶片，转子叶片和带有引气循环腔的机匣，其中，引气循环腔位于机匣内部，由引气循环腔入口，高压气体稳压腔和主引气管构成，入口处铰接的柔性进口侧壁可在压差作用下自适应调控开度，其极限开度位置受液压控制的限位支杆或柔性进口侧壁极限位置挡块约束，不同工作状态可通过设置不同极限开度，并在开度范围内自适应调节。通过自循环引气结构，改善了压气机转子叶尖泄漏流动及静子角区分离流动；通过异物分离装置，及时清除了进入压气机内的异物，确保压气机的稳定运行；通过高压气体稳压腔，为飞机及发动机提供所需要的高压气体。

技术领域

本发明涉及航空燃气轮机技术领域，尤其涉及一种改善转子叶尖及静子角区流动的自适应压气机。

背景技术

在航空发动机内部的流动中，压气机内流动由于空间小，承受的逆压梯度作用强，从而使得流场中具有复杂的涡系结构；位于静子端区的角区分离结构及位于转子叶尖的泄漏流结构是压气机内部主要的二次流结构，是压气机内部流动损失和堵塞的主要来源，对压气机的压比、效率、裕度等性能具有至关重要的影响，严重时会引起压气机的失速和喘振，带来灾难性后果；经过几十年的研究，众多科研工作者们已经对压气机静子角区流动及转子叶尖流动有了较深的认识，但由于其空间的局限性，流动的复杂性，目前还未能很好地根据已有的研究结果实现压气机内流动的有效控制；尤其是充分利用压气机内流动逐级增压的特点，通过某种自循环调节机构，同时利用并改善不利于性能的流动结构，达到提升压气机性能的目的。

压气机内部的流道为收缩流道，越往后面级叶片分布越稠密，流动空间越小，进入发动机的异物若得不到及时清除，会对紧密排列的叶片造成损坏，严重时甚至导致发动机无法正常工作，从而造成飞机失去动力源的严重后果；此外，在飞机飞行的过程中，座舱的空气调节及增压、机翼及发动机整流罩防冰、发动机热端部件冷却等均需从压气机级引入高压气体，且随着飞机飞行状态的改变，引气需求及压气机工作状态均有所改变，不适当的引气会对压气机内主流流场造成干扰，使得压气机工作工况发生改变，性能急剧下降。

发明内容

(一)待解决的技术问题

本发明的目的在于，提供一种改善转子叶尖及静子角区流动的自适应压气机，通过自循环引气结构，改善压气机下游转子叶尖泄漏流动及上游静子角区分离流动；通过引气腔进口的异物分离装置，及时清除进入压气机内的异物，确保压气机的稳定运行，同时防止异物堵塞引气支管，导致引气循环系统失效；通过稳定引流气体的高压气体稳压腔，可选择性地为飞机及发动机提供所需要的高压气体。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种改善转子叶尖及静子角区流动的自适应压气机，包括静子叶片，转子叶片和带有引气循环腔的机匣；所述静子叶片布置在压气机内流通道上游，所述转子叶片布置在压气机内流通道下游且与机匣间存在叶顶间隙；所述引气循环腔位于机匣内部，由引气循环腔入口，高压气体稳压腔和主引气管构成；所述引气循环腔入口位于转子叶片的叶顶间隙上方；所述引气循环腔进口段侧壁由位于上游方向的柔性进口侧壁和位于下游方向的圆弧状刚性进口侧壁组成；所述柔性进口侧壁与机匣通过柔性进口侧壁铰接轴相铰接；所述高压气体稳压腔为全环通腔，其与引气循环腔连接处具有异物冲击挡块结构，在高压气体稳压腔底部具有异物收集腔结构；所述主引气管通过引气管分流隔分为引气支管I和引气支管II；所述引气支管I中的气流作用于上游静子叶片位于机匣侧的机匣侧射流孔；所述引气支管II中的气流作用于上游静子叶片位于轮毂侧的轮毂侧射流孔。

其中，所述引气循环腔在机匣内部环列布置，且数目等同于上游静子叶片的数目，周向跨度为上游静子叶片机匣侧栅距的一半。