[发明专利]一种拓宽高负荷轴流压气机稳定工作范围的方法

摘要

一种拓宽高负荷轴流压气机稳定工作范围的方法，首先设计一种机匣参数可控的背腔穿孔板式处理机匣，然后进行控制规律的自学习，即确定不同机匣参数组合状态下的扩稳效果，并建立处理机匣控制规律的数据库；通过实时监控压气机的工作状态参数，根据控制规律数据库调整处理机匣的可控参数，保证压气机系统在全转速范围内的失速裕度需求，能够稳定工作。本发明能够实现高负荷轴流/压气机的稳定工作范围可控，不仅可以满足高负荷轴流压气机不同工作状态下的裕度需求，而且为未来智能航空发动机的失速喘振控制提供了一种新的途径选择。

主权项

一种拓宽高负荷轴流压气机稳定工作范围的方法，其特征在于实现步骤如下：(1)设计一种穿孔板穿孔率、背腔容积和偏流速度参数可控的背腔穿孔板式处理机匣；所述背腔穿孔板式处理机匣包括可调容积环形背腔、可调穿孔率的圆孔或斜槽穿孔板以及由进气阀门控制的可调偏流速度的喷嘴，所述环形背腔位于所述穿孔板外侧，在所述环形背腔中加有由步进电机或液压作动器驱动的隔板，隔板在背腔中的位置可调；所述穿孔板由内环和外环组成，内环与外环的相对位置由所述步进电机或液压作动器驱动可调，所述环形背腔与所述穿孔板由止口螺栓结构连接组成密闭气室，在所述环形背腔的侧壁面沿周向均匀布置6～8个偏流喷嘴，流经喷嘴的气流由电动阀门控制，可以调节流经所述穿孔板的偏流速度；(2)将所述背腔穿孔板式处理机匣设置在轴流压气机转子进口前端并覆盖转子叶片的前缘部分所对应的机匣处，背腔穿孔板式处理机匣使得气流在环形背腔中形成自适应流动并在穿孔板处产生具有非定常效应的脱落涡，波涡相互作用有效的吸收和耗散压气机流场中的低频扰动波的能量并抑制失速先兆的非线性放大，从而可以延迟压气机内先兆失速的发生，增加压气机系统的稳定工作范围；(3)对所设计的背腔穿孔板式处理机匣控制规律的自学习，即通过实验确定不同背腔穿孔板式处理机匣参数组合状态下的扩稳效果，并建立处理机匣控制规律的数据库；(4)实时监控高负荷轴流压气机的工作状态参数，所述工作状态参数包括工作转速、流量和压比，当高负荷轴流压气机工作在有可能进入旋转失速、喘振的非稳定工作情况下，根据压气机的工作转速和该工况下的裕度需求，从处理机匣控制规律数据库中获取处理机匣的预定结构参数，并检测当前的结构参数状态，可分别调整处理机匣的可控参数，即穿孔板穿孔率、背腔容积或偏流速度到预定状态，就能够满足压气机具有控制规律数据库中给出的稳定工作裕度，从而保证高负荷轴流压气机系统在全转速范围内具有足够的失速裕度，能够稳定工作。