[发明专利]一种发动机压缩系统部件颤振的主动抑制方法

说明书

本发明属于航空发动机压缩系统技术领域，涉及一种发动机压缩系统部件颤振的主动抑制方法，主要是基于叶顶/机匣放气，并配合非接触式叶片振动监测，在不改变原本叶片叶型的基础上减小颤振发生区域，扩宽发动机的安全工作范围，从而较好的改善压缩系统部件的颤振问题，降低颤振风险，由于放气量通常只占总流量的1％以下，因此对气动性能的影响非常小。并且可以通过选择可以主动开关的放气结构近一步减小对气动性能的影响。

技术领域

本发明属于航空发动机压缩系统技术领域，涉及一种发动机压缩系统部件颤振抑制方法，具体涉及一种航空发动机压缩系统部件颤振的主动抑制方法，能较好的改善压缩系统部件的颤振问题，降低颤振风险，且对系统的气动性能影响小。

背景技术

航空发动机叶片颤振是飞行过程中的一种需要避免的气动弹性失稳现象，这种现象常发生在风扇和低压压气机等压缩系统部件中，颤振会导致叶片高周疲劳甚至在短时间内造成叶片断裂。在设计阶段很难完全把颤振等气动弹性风险排除，尤其是大涵道比民用风扇。颤振边界往往出现在气动边界以内，虽然颤振并不是全部的转速工况都会出现，但是局部的颤振边界侵蚀气动边界将大大缩小发动机各部件的稳定共同工作范围。而随着叶片的磨损、积灰、结冰等现象，高负荷共同工作线很可能进入到颤振边界以内，影响发动机的寿命和威胁飞行安全。因此，有必要进行颤振抑制，减小颤振带来的风险。

发明内容

为了避免发动机运行过程中出现颤振问题威胁飞行安全，针对容易出现颤振问题的压缩系统部件，本发明提供了一种发动机压缩系统部件颤振的主动抑制方法，主要是基于叶顶/机匣放气，并配合非接触式叶片振动监测，在不改变原本叶片叶型的基础上减小颤振发生区域，扩宽发动机的安全工作范围，从而较好的改善压缩系统部件的颤振问题，降低颤振风险，且对系统的气动性能影响小。

本发明为解决其技术问题，所采用的技术方案为：

一种发动机压缩系统部件颤振的主动抑制方法，所述压缩系统部件至少包括压气机机匣和压气机叶轮，其特征在于，所述颤振主动抑制方法至少包括如下步骤：

SS1.确定压缩系统部件的颤振边界位置

在压缩系统部件设计完成后，通过数值模拟确定压缩系统部件的颤振边界的位置，并至少需要明确颤振发生时的流场结构。

SS2.确定压气机叶轮的叶顶及压气机机匣的放气位置

根据步骤SS1计算得到的颤振发生时的流场结构，设计压气机叶轮的叶顶及压气机机匣的放气位置和放气结构的几何。

SS3.校核放气设计

通过数值模拟校核步骤SS2的放气设计是否合理，选择合适的放气流量，最终确定放气后新的颤振边界，判断新的颤振边界是否满足安全运行范围并有一定的安全裕度。

SS4.计算放气对气动特性的影响

计算放气对气动特性的影响，如果放气对气动特性影响很小，则可以选择在全工况下始终保持放气结构开启的状态；如果放气对气动特性的影响较大，则可选择可主动控制开关的放气结构。

SS5.非接触测量监测压气机叶片

通过非接触测量监测压气机叶片振动情况，同时测量发动机转速，实时监测可能出现颤振问题的部件的运行情况，结合发动机转速判断压缩系统部件所处的工况位置。

SS6.判断是否进入颤振边界

根据步骤SS5得出的工况位置与步骤SS1得到的颤振边界特性对比，判断实时工况是否进入或者接近颤振边界。

SS7.判断叶片是否出现异常振动

根据非接触测量得到的数据，实时判断压气机叶片是否出现了异常的振动。

SS8.放气结构开放