[发明专利]一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法

说明书

本发明涉及一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法，通过对压气机转速、压气机可调静叶角度、试验器进气节流阀门开度和试验器排气节流阀门开度四个物理参数的组合协同调节，实现对压气机试验工作状态的控制；将压气机工作状态控制在各等转速工作线堵点附近区域进行升速和降速操作；多排静叶单调时，采取升转速时从后往前依次调节和降转速时从前往后依次调节的方法，以满足压气机非设计转速下级间匹配规律寻优调节的需要；本发明基于合理利用压气机试验器进气节流阀门的流阻作用，在进口节流降低压气机功率消耗的同时，通过与试验器排气节流阀门进行组合匹配调节，实现对压气机工作状态的实时精准调控。

技术领域

本发明涉及航空发动机轴流压气机部件气动性能试验研究领域，适用于在地面敞开吸气式压气机试验器上开展的民机大涵道比涡扇发动机高总压比多级轴流压气机变工况性能特性试验，提出了一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法。

背景技术

高总压比多级轴流压气机是民机大涵道比涡扇发动机的核心压缩部件，其设计总压比远高于军用小涵道比涡扇发动机高压压气机。该类型压气机试验件具有驱动功率大、排气压力和温度高、可调节静叶级数多、级件匹配规律复杂等特点，使得高总压比多级压气机的气动设计与性能调试具有很高的技术难度，同时，对压气机试验器的综合试验能力和试验方法均提出了很高的技术要求。目前，总压比接近20的多级轴流压气机研制工作在国内尚处于起步阶段，技术储备严重不足，与国外先进水平相比，综合技术差距非常明显。

针对单排或多排静叶角度可调节的常规多级轴流压气机，国内在对其进行性能试验时，大多采用转速、静叶角度和排气节流阀门联合调节的试验状态控制方法，即先将试验器排气节流阀门固定在某个开度位置，在改变压气机工作转速的同时，按给定的压气机静叶角度调节规律同步调节控制可调静叶角度；当压气机达到目标转速后，保持静叶角度变化，通过调节排气节流阀门开度位置改变压气机出口背压以实现压气机工作状态沿等转速工作线变化，最终完成压气机等转速工作特性曲线的测量。采用上述状态调节方法进行高总压比多级压气机性能试验时，由于压气机非设计转速(尤其是偏离设计转速较远的中、低转速)级间匹配对于静叶角度和工作点位置特别敏感，当转速、静叶角度和工作点位置三个参数不匹配时，压气机非常容易进入旋转失速或喘振等不稳定工作状态，加之高总压比多级压气机失稳后的喘振能量通常较大，在紧急打开排气节流阀门时，压气机在短时间内无法退出不稳定工作状态，给压气机试验件的安全运行带来严重危害。

国外先进航空发动机研究机构(如美国的NASA、GE公司、普惠公司；英国的罗罗公司；德国的MTU公司、Anecom公司；俄罗斯的CIAM等)拥有试验功能强大的压气机试验器，在高总压比多级压气机性能试验调试方面积累了丰富工程经验，先后研制出了多台全工况性能优异的高压压气机，已在多个民用大涵道比涡扇发动机型号上得到应用(如GE公司的E3十级高压压气机，普惠公司为PW6000发动机研制的六级高压压气机等)。针对高总压比多级压气机性能试验状态调节控制方法，目前，通过技术查新、文献检索等途径未发现相关内容信息的详细阐述。

发明内容

本发明的目的：在国内现有多级轴流压气机试验状态调节控制方法的基础上，针对民机大涵道比涡扇发动机高总压比多级压气机特有典型技术特征，提出一种适用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法，满足压气机非设计转速下气动性能对静叶角度和工作点位置敏感性要求，保证高总压比多级压气机变工况性能优化试验的顺利开展，降低高总压比多级压气机试验调试运行的技术风险，提高压气机试验研究工作的成功率和有效率。

本发明的技术方案：为了达到上述目的，本发明的技术方案阐述如下：

一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法，通过对压气机转速、压气机可调静叶角度、试验器进气节流阀门开度和试验器排气节流阀门开度四个物理参数的组合协同调节，实现对压气机试验工作状态的控制。

所述的一种用于高总压比多级压气机性能试验的状态调节方法包括以下步骤：