[发明专利]一种适应变来流角度低损失可调支板的外涵结构

说明书

本发明属燃气涡轮类发动机中核心驱动风扇和高压压气机设计领域，提供一种适应变来流角度低损失可调支板的外涵结构，第二外涵进口位于CDFS静子(5)出口与高压压气机转子(7)进口之间的机匣上，第二外涵的外涵支板采用分段可调结构。本发明针对CDFS与高压压气机之间的第二外涵进行重新设计，通过对第二外涵的进口位置、第二外涵上流道、第二外涵下流道及第二外涵支板结构进行特殊设计，使其在保证高压压气机具有较好进口流场品质情况下，实现不同涵道比下的引气量要求，并能在不同来流角度下很好地控制第二外涵内的流动损失，保证第二外涵出口流场品质较好。

技术领域

本发明属于便循环发动机第二外涵引气技术领域，具体涉及一种适应变来流角度低损失可调支板的外涵结构。

背景技术

变循环发动机中通过改变涵道比可实现不同热力循环之间切换，CDFS作为变循环发动机改变涵道比、平衡高低压涡轮功关键部件之一，对变循环发动机来说是非常重要的，其性能对航空发动机的总体性能有至关重要的影响。在涵道比变化过程中，准确高效的实现不同涵道比情况下CDFS与高压压气机之间的引气量，使CDFS与高压压气机之间的流量匹配，是实现发动机不同热力循环间切换的前提。

在变循环发动机中需要在CDFS与高压压气机之间引气，由于引气量一般较大，常规的压气机内的引气方式(图4)是在压气机机匣上开小槽，气流经槽道进入集气腔后被引出，这种方式比较适合小的引气量，并且引气损失较大，不适用于CDFS与高压压气机之间进行引气。国内已有的第二外涵引气(图3)其进口位于CDFS转子出口与高压压气机导叶进口之间，高压压气机导叶的调节轴需要径向穿过第二外涵支板，导致第二外涵支板厚度较大，同时该第二外涵支板几何弯度大且固定于第二外涵流道内。由于第二外涵支板厚度大、几何弯度大，且固定于第二外涵流道中，在第二外涵进口气流角度周向大范围变化时，第二外涵支板的流动损失较大，不利于变循环发动机各部件的性能匹配。因此，需采用其他的引气结构。

发明内容

发明目的

在已有引气方式不再适用的情况下，本专利的目的是在CDFS与高压压气机之间的有限空间内设计一个第二外涵(图3)，通过对第二外涵的进口段位置、第二外涵上流道、第二外涵下流道及第二外涵支板结构进行特殊设计，在不同涵道比与不同来流气流角度时，既能在满足引气量要求时控制第二外涵流动损失，使第二外涵出口具有较高流场品质，又能对第二外涵的引气量进行调节，并有效合理的传递机匣受力。

技术方案

将第二外涵进口位置设置在CDFS静子出口与高压压气机转子进口之间，第二外涵支板厚度减小。控制第二外涵上流道与二外涵下流道的流线曲率，在保证流通面积的同时，减小气流分离。在支板最大厚度位置处，扩张流道，增加流道面积防止在最大厚度位置形成喉道。为保证第二外涵进口气流角度变化时第二外涵支板出口气流角度不变，第二外涵支板采用分段结构形式。在第二外涵支板50％轴向弦长位置将其分为两段，第二外涵支板后端出口周向角为0度，固定于第二外涵通内，第二外涵支板前段可调，在第二外涵进口气流周向角度变化的情况下，调节第二外涵支板前段的安装角度，迎合第二外涵进口气流，减小涵道内流动损失。第二外涵支板前段在调节安装角过程中，支板叶型喉道面积变化，实现对第二外涵流量的调节。通过对第二外涵进口位置、第二外涵流道以及第二外涵支板进行特殊设计，克服了结构空间限制，实现不同涵道比与不同来流气流角度情况下的引气量要求，以及对第二外涵流量的调节功能，并尽量减小第二外涵流动损失。

有益效果