本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)以及可調(diào)導(dǎo)流靜葉。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)各級(jí)參數(shù)匹配是氣動(dòng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在葉片幾何和流道幾何已經(jīng)固定且在一定的來流條件時(shí)，各級(jí)壓氣機(jī)具有唯一的通用換算流量-壓比-效率特性。多級(jí)壓氣機(jī)前面級(jí)為后面級(jí)提供了入口邊界條件，在匹配良好的情況下，各級(jí)葉片工作在設(shè)計(jì)狀態(tài)，流量、壓比、效率等特性參數(shù)正常。如果匹配出現(xiàn)問題，如前面級(jí)偏離工作點(diǎn)，流量減小，那么下游葉排就工作在偏大攻角下，葉片特性向喘點(diǎn)移動(dòng)，這種偏離現(xiàn)象在向下游發(fā)展時(shí)愈來愈嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致后面級(jí)發(fā)生較大的葉背分離，從而導(dǎo)致整臺(tái)壓氣機(jī)流量驟降，發(fā)生嚴(yán)重的喘振現(xiàn)象。

在多級(jí)高壓壓氣機(jī)試驗(yàn)過程中，為了解決前面級(jí)性能匹配問題單獨(dú)做帶可調(diào)導(dǎo)葉的前面級(jí)性能試驗(yàn)。隨著前面級(jí)高負(fù)荷壓氣機(jī)設(shè)計(jì)水平的提高，多級(jí)壓氣機(jī)失速通常發(fā)生在后面級(jí)，后面級(jí)的裕度對(duì)壓氣機(jī)整機(jī)的裕度有著決定性的影響，因此為了保證后面級(jí)的高裕度，需要單獨(dú)做后面級(jí)性能試驗(yàn)或后面級(jí)的低速模擬試驗(yàn)。當(dāng)前面級(jí)和后面級(jí)試驗(yàn)均滿足要求后再做壓氣機(jī)整機(jī)性能試驗(yàn)，但一般由于前面級(jí)和后面級(jí)的匹配問題，會(huì)做至少三輪以上整機(jī)性能試驗(yàn)才能達(dá)到要求。這樣往往在增加試驗(yàn)件本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜性(至少五套試驗(yàn)件)的同時(shí)，還會(huì)成倍地延長試驗(yàn)周期。作為工程應(yīng)用時(shí)設(shè)計(jì)難度和成本增加，可靠性問題突出。

多級(jí)壓氣機(jī)設(shè)計(jì)除了重點(diǎn)關(guān)注的設(shè)計(jì)點(diǎn)性能和匹配，還要兼顧非設(shè)計(jì)點(diǎn)性能，滿足一定的裕度和效率要求。中低轉(zhuǎn)速裕度不滿足要求時(shí)，通常只能采用增加中間放氣量降低共同工作線的方式來提高裕度，從而導(dǎo)致中低轉(zhuǎn)速推力偏低，未能從本質(zhì)上改善后面級(jí)性能。另一方面，單純的端壁放氣會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)端壁虧損，減少后面級(jí)端壁做功能力，從而影響多級(jí)壓氣機(jī)整機(jī)裕度的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)及其可調(diào)導(dǎo)流靜葉，以降低前后級(jí)壓氣機(jī)之間匹配的試驗(yàn)難度。

為實(shí)現(xiàn)所述目的的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是包括設(shè)置在前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)之間的呈環(huán)形布置的多個(gè)可調(diào)導(dǎo)流靜葉，所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉安裝在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外機(jī)匣和內(nèi)機(jī)匣之間。

所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特點(diǎn)是，所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉具有多個(gè)氣流通道，所述多個(gè)氣流通道的一部分的入口分布在所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的上半身，另一部分的入口分布在所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的下半身，所述氣流通道的出口與外機(jī)匣的引氣系統(tǒng)的引氣管相連。

所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特點(diǎn)是，所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉在鄰接所述外機(jī)匣的一端具有兩個(gè)分隔的集氣腔，所述多個(gè)氣流通道的所述一部分的出口與兩個(gè)所述集氣腔的一個(gè)相通，所述多個(gè)氣流通道的所述另一部分的出口與兩個(gè)所述集氣腔的另一個(gè)相通，兩個(gè)所述集氣腔與兩個(gè)所述引氣管分別相通。

所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特點(diǎn)是，所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的軸向中弧線金屬彎角為0度。

所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步特點(diǎn)是，所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉包括外軸頸和內(nèi)軸頸，所述外軸頸用于接收旋轉(zhuǎn)力矩，所述內(nèi)軸頸用于將所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉定位于所述內(nèi)機(jī)匣。

為實(shí)現(xiàn)所述目的的可調(diào)導(dǎo)流靜葉，其特點(diǎn)是用于設(shè)置在前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)之間，包括多個(gè)氣流通道，所述多個(gè)氣流通道的一部分的入口分布在所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的上半身，另一部分的入口分布在所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的下半身，所述氣流通道的出口用于與外機(jī)匣的引氣系統(tǒng)的引氣管相連。

所述的可調(diào)導(dǎo)流靜葉的進(jìn)一步特點(diǎn)是所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉在鄰接所述外機(jī)匣的一端具有兩個(gè)分隔的集氣腔，所述多個(gè)氣流通道的所述一部分的出口與兩個(gè)所述集氣腔的一個(gè)相通，所述多個(gè)氣流通道的所述另一部分的出口與兩個(gè)所述集氣腔的另一個(gè)相通，兩個(gè)所述集氣腔用于與兩個(gè)所述引氣管分別相通。

所述的可調(diào)導(dǎo)流靜葉的進(jìn)一步特點(diǎn)是所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉包括外軸頸和內(nèi)軸頸，所述外軸頸用于接收旋轉(zhuǎn)力矩，所述內(nèi)軸頸用于將所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉定位于所述內(nèi)機(jī)匣。所述外軸頸提供所述引氣管。

所述的可調(diào)導(dǎo)流靜葉的進(jìn)一步特點(diǎn)是所述可調(diào)導(dǎo)流靜葉的軸向中弧線金屬彎角為0度。

本實(shí)用新型的有益效果是：

通過對(duì)可調(diào)導(dǎo)流靜葉的合理利用來尋找最優(yōu)的后級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)口條件，明確指出壓氣機(jī)各級(jí)葉片優(yōu)化的具體方向，雖然稍稍增加了壓氣機(jī)整機(jī)試驗(yàn)件本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，但不必單獨(dú)進(jìn)行前面級(jí)和后面級(jí)的性能試驗(yàn)，因此降低了前后級(jí)壓氣機(jī)之間匹配的試驗(yàn)難度。

附圖說明

本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2為該航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)中可調(diào)導(dǎo)流靜葉的縱向剖面示意圖。

圖3為圖2中局部放大視圖。

圖4為該可調(diào)導(dǎo)流靜葉的橫向剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

需要注意的是，附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。

在圖1中，前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)示意性地顯示出來，前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)安裝在內(nèi)機(jī)匣3和外機(jī)匣2之間，根據(jù)本實(shí)用新型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)多級(jí)壓氣機(jī)試驗(yàn)結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)之間的呈環(huán)形布置的多個(gè)可調(diào)導(dǎo)流靜葉11，可調(diào)導(dǎo)流靜葉11安裝在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的外機(jī)匣2和內(nèi)機(jī)匣3之間?？烧{(diào)導(dǎo)流靜葉11的角度可以自動(dòng)或者人工調(diào)節(jié)。可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有在圖中顯示，其可以是伺服電機(jī)，人工控制可以是通過人機(jī)交互界面修改轉(zhuǎn)動(dòng)角度參數(shù)的方式來實(shí)現(xiàn)?？烧{(diào)導(dǎo)流靜葉11可以調(diào)節(jié)前級(jí)壓氣機(jī)的輸出的氣流方向，或者說調(diào)節(jié)后級(jí)壓氣機(jī)的輸入邊界條件，從而通過對(duì)可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的導(dǎo)流角度的調(diào)整可以尋找最優(yōu)的后級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)口條件，從而不必調(diào)整后級(jí)壓氣機(jī)或者前級(jí)壓氣機(jī)，減少試驗(yàn)次數(shù)，降低試驗(yàn)難度。

如圖2至圖4所示，可調(diào)導(dǎo)流靜葉具有多個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115，多個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115的一部分110、112、114的入口分布在可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的上半身，另一部分111、113、115的入口分布在可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的下半身，各個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115的出口與外機(jī)匣2的引氣系統(tǒng)(圖中未示出)的引氣管相連，引氣管可以是圖3中示意性地顯示的引氣管21、22。如果僅關(guān)注到多個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115的入口，多個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115沿可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的高度方向或者徑向方向分布，比較好的方式是均勻分布，這樣可以在達(dá)到放氣要求的同時(shí)，印制了氣流的徑向流動(dòng)。多個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115可以將超壓的氣流引導(dǎo)到外機(jī)匣2外。

如圖3所示，可調(diào)導(dǎo)流靜葉11在鄰接外機(jī)匣2的一端具有兩個(gè)分隔的集氣腔31、32，氣流通道110、112、114的出口與集氣腔31相通，氣流通道111、113、115的出口與集氣腔32相通，兩個(gè)集氣腔31、32與兩個(gè)引氣管21、22分別相通。多個(gè)氣流通道的個(gè)數(shù)可以不限于是如圖所示的六個(gè)，個(gè)數(shù)可以減少或增加。其出口與兩個(gè)分隔的集氣腔31、32分別相通，從而在整體上保持了從進(jìn)口到出口為兩個(gè)單獨(dú)的流路，有利于外機(jī)匣2、內(nèi)機(jī)匣3引氣量的分配工作。

如圖4所示，可調(diào)導(dǎo)流靜葉11最好是設(shè)置成不做功或者少做功的翼型，其軸向中弧線金屬彎角可以為0度，除了如圖4所示的翼型外，還可以是其他翼型，例如端部11B變得鈍一些，接近端部11A。如圖所示的各個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115在可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的分布在圖4中表達(dá)得更準(zhǔn)確一些，圖2、圖3中是為了清楚顯示的目的，將各個(gè)氣流通道110、112、114、111、113、115中的兩部分之間的距離靠的近一些。

可調(diào)導(dǎo)流靜葉11在外機(jī)匣2和內(nèi)機(jī)匣3之間的安裝可以是多種方式。如圖1和圖2所示，可調(diào)導(dǎo)流靜葉11在包括外軸頸12和內(nèi)軸頸13，外軸頸12用于接收旋轉(zhuǎn)力矩，內(nèi)軸頸13用于將可調(diào)導(dǎo)流靜葉11定位于內(nèi)機(jī)匣3。除此之外，還可以進(jìn)行更多細(xì)節(jié)上的設(shè)置，例如內(nèi)軸頸13和內(nèi)機(jī)匣3之間設(shè)置密封件，在外機(jī)匣2和外軸頸12之間設(shè)置軸承或者機(jī)械密封件等等。外軸頸12可以起到支撐可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的作用，將可調(diào)導(dǎo)流靜葉11懸置在外機(jī)匣2上，內(nèi)軸頸僅起到定位或固定的作用。

根據(jù)前述實(shí)施例，通過對(duì)可調(diào)導(dǎo)流靜葉11的合理利用來尋找最優(yōu)的后級(jí)壓氣機(jī)的進(jìn)口條件，明確指出壓氣機(jī)各級(jí)葉片優(yōu)化的具體方向，雖然稍稍增加了壓氣機(jī)整機(jī)試驗(yàn)件本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，但不必單獨(dú)進(jìn)行前級(jí)壓氣機(jī)和后級(jí)壓氣機(jī)的性能試驗(yàn)。并且，在沿葉片展向近尾部區(qū)域上布置氣流通道的進(jìn)入口孔時(shí)，放置在不同的軸向位置上，一方面可以消除展向上的流動(dòng)不均勻情況，另一方面可以改善近端壁流動(dòng)情況。同時(shí)由于可以控制并尋找最優(yōu)的后面級(jí)進(jìn)口條件，至少可以減少兩輪試驗(yàn)件試驗(yàn)。

本實(shí)用新型雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。