[发明专利]全尺风扇-增压级性能试验装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种全尺风扇‑增压级性能试验装置及测试方法，所述全尺风扇‑增压级性能试验装置包括内涵道、增压级、外涵机匣、削顶风扇，所述内涵道的尺寸与所述涡扇发动机的真实内涵道的尺寸相同；所述增压级的尺寸与所述涡扇发动机的真实增压级的尺寸相同；外涵机匣的尺寸小于所述涡扇发动机的真实外涵机匣的尺寸，以使得所述试验装置的涵道比小于所述涡扇发动机的真实涵道比。所述削顶风扇的顶部与所述外涵机匣相适配。试验装置的内涵道与增压级的尺寸都与涡扇发动机的真实零件尺寸相同，通过缩小外涵机匣的尺寸，使得试验装置的涵道比小于涡扇发动机的真实涵道比，从而大幅度降低试验所需的输入功率，且避免了缩尺向全尺的修正而引入的误差。

技术领域

本申请属于航空发动机试验领域，具体涉及一种全尺风扇-增压级性能试验装置。

背景技术

风扇-增压级是涡扇发动机重要部件之一，而风扇与增压级之间气动设计的匹配性，直接影响风扇-增压级部件的整体性能。为验证风扇与增压级的匹配特性，需要开展风扇-增压级性能试验。先进的民机涡扇发动机涵道比高达10左右，即风扇的流量很大，从而消耗的功率很大。如果直接做全尺风扇-增压级性能试验（即风扇和增压级的尺寸都与真实尺寸相同），需要极高的动力输入，试验可行性较低。

所以，对大流量的风扇-增压级，为验证风扇-增压级匹配性能，一般需对风扇-增压级进行缩尺（即风扇和增压级的尺寸相对于真实尺寸等比例缩小），从而降低对输入动力的功率需求。缩尺性能与全尺部件性能理论上保持相似性，但是，由于缩尺效应，缩尺风扇-增压级与全尺风扇-增压级的性能会存在一定的差异，例如，叶尖间隙无法进行同步缩小且缩尺后雷诺数降低，这种缩尺-全尺的差异对增压级的性能影响相对于风扇更大。因此，所获得的缩尺风扇-增压级特性，相对于全尺风扇-增压级，会引入一定的偏差，因此缩尺试验结果无法真实反映全尺风扇-增压级的性能。为解决该问题，一般在缩尺风扇-增压级试验结果的基础上，进行修正，来反映全尺风扇-增压级的性能，而这种修正具有很强的经验性，存在修正误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中难以精确获得风扇-增压级性能的缺陷，提供一种全尺风扇-增压级性能试验装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种全尺风扇-增压级性能试验装置，用于测试涡扇发动机的风扇-增压级性能，所述全尺风扇-增压级性能试验装置包括：

内涵道，所述内涵道的尺寸与所述涡扇发动机的真实内涵道的尺寸相同；

增压级，所述增压级位于所述内涵道内，所述增压级的尺寸与所述涡扇发动机的真实增压级的尺寸相同；

外涵机匣，所述外涵机匣的尺寸小于所述涡扇发动机的真实外涵机匣的尺寸，以使得所述试验装置的涵道比小于所述涡扇发动机的真实涵道比；

削顶风扇，所述削顶风扇的形状及尺寸与所述涡扇发动机的真实风扇去除顶部后的形状及尺寸相同，所述削顶风扇的顶部与所述外涵机匣相适配。

在本方案中，试验装置的内涵道与增压级的尺寸都与涡扇发动机的真实零件尺寸相同，通过缩小外涵机匣的尺寸，使得外涵道的尺寸减小，从而使得试验装置的涵道比小于涡扇发动机的真实涵道比，从而大幅度降低试验所需的输入功率，且避免了缩尺向全尺的修正而引入的误差。此外，由于风扇叶片外涵质量大幅度降低，而且风扇盘受到的离心力大大降低，提高了试验的可靠性；削顶风扇保持了涡扇发动机的真实风扇下部的形状，仍能够模拟真实外涵道的工况，因此保留的外涵能够模拟风扇外涵，从而保证风扇内涵特性不受影响，进而保证风扇内涵与增压级的匹配性验证效果。由于风扇内涵与增压级均为全尺状态，得到的试验结果较为接近涡扇发动机的真实性能，避免了利用缩尺模型测试引入的修正误差，因此试验结果可以直接支撑整机部件设计验证。

较佳地，所述外涵机匣的轮廓与所述涡扇发动机内的气流流线相适配。