[发明专利]适应宽涵道比变化范围的斜截式双自由度进口可调导叶

说明书

本发明提出一种适应宽涵道比变化范围的斜截式双自由度进口可调导叶，涉及一种全三维基于双自由度改变叶片型面实现分区控制的可调导叶技术。适应宽涵道比变化范围双自由度进口可调导叶基于常用可调导叶设计技术，继承其优势的同时增加了叶片可调维度，适用于自适应变循环风扇，能保证风扇功效比，使其在全工况内能正常工作。该双自由度变几何可调进口导叶是在传统适用于普通涡扇发动机进口可调导叶的基础上进行变几何叶型设计，可以对下游转子叶轮进气作预旋调节，同时能够调节不同叶高位置的预旋程度，提升出口气流品质，解决不同涵道比工况下风扇面临喘振风险的叶高位置变化这一难题，对于提升自适应变循环发动机具有十分显著的增益。

技术领域

本发明提出一种适应宽涵道比变化范围的斜截式双自由度进口可调导叶，属于航空动力装置技术领域。

背景技术

随着科技的发展，对先进战斗机综合作战能力的要求也愈加严苛，发动机作为战斗机的心脏，是决定战斗机性能的决定性因素，战斗机每一次的跨时代发展都离不开发动机设计技术的更新换代。根据未来战斗机的作战需求分析，下一代战斗机应具有“超音速巡航、超常规机动、超远程打击”等技术特征。依靠固定循环的发动机已不能满足先进战斗机的作战性能需求。

传统涡喷发动机在超音速条件下具有高单位推力，涡扇发动机在亚音速飞行时具有更低的耗油率。为了综合高单位推力和低耗油率两个优势，以获得整个飞行包线内的综合性能最优，美国于上世纪60年代首先提出变循环发动机的概念，目的在于结合大涵道比涡扇在亚音速飞行条件下的低油耗以及小涵道比涡扇在超音速条件下的高推力优势，从而满足飞行器的多任务性能要求。通过已有的研究表明，在较广的飞行马赫数范围内，变循环发动机能通过较强的进口流量保持能力，可几乎容纳进气道所捕获的所有流量，降低发动机安装阻力，增大发动机推力同时减少发动机的耗油率。

自适应发动机在双外涵变循环发动机的核心机与低压压缩系统基础上添加了可调节的第三涵道，能够实现更大范围内的热力循环参数优化，更满足未来发动机对于变循环的需求，更大程度提升飞机的综合性能。目前，国外对于自适应变循环发动机的研究中美国处于领先地位，针对自适应变循环发动机的研究（主要在于自适应风扇为关键结构的自适应发动机）主要包括以下几个计划:

1.ADVENT

2007年，美国启动了自适应通用发动机技术计划（ADVENT），开发和验证自适应循环发动机，ADVENT计划的目标是开发能够独立改变风扇/核心机空气流量和压比的技术，GE公司在ADVENT计划中开发和验证了FLADE风扇自适应发动机。经过对三外涵发动机和自适应风扇的全面测试，GE公司的ADVENT发动机满足所有性能和耐久性指标。

2.AETD

自适应发动机技术发展计划（AETD）是ADVENT计划的后续计划，其目的是促进三外涵自适应发动机技术的成熟，准备在未来几年内为下一代美国空军的战斗机提供符合技术要求的动力。该计划开发和验证的自适应发动机与F135 发动机相比，燃油消耗量可以降低20%，净推力可以增大5%，加力推力可以增大10%，航程可以延长30%，并且通过后续改进，可作为F-35 战斗机的动力。其中PW公司于2013年进行了自适应风扇的台架试验，于2016年上半年进行了核心机及自适应风扇的加力和排气系统的发动机试验。

3.AETP

AETP 计划是AETD 研究计划的后续计划，是自适应发动机的又一个技术成熟计划。该计划于2016年6月开始实施，同样由GE和PW负责自适应发动机的技术开发和验证工作。

自适应风扇是自适应变循环发动机的关键部件，除了传统的风扇增压作用之外，还要完成流量调节、变涵道比等自适应变循环发动机特有的功能，实现多工作点的良好匹配，在工作模式切换过程中稳定运转，与自适应变循环发动机整机强烈耦合。自适应风扇性能要求严苛，单一依靠传统进口可调导叶难以满足新的性能需求，因此研发设计适合于自适应风扇的新型进口可调导叶是保证自适应风扇稳定工作，实现多性能需求的关键技术。

发明内容