[发明专利]一种高负荷超、跨音速轴流压气机气动设计方法

摘要

一种高负荷超、跨音速轴流压气机气动设计方法，属于轴流压气机技术领域。本发明避免了在动叶中进行附面层抽吸或串列叶栅等控制手段造成的如抽吸管道布局困难、叶片强度下降、叶片数目增加等系列问题，技术手段为：一、在高负荷超、跨音速轴流压气机级动叶中，利用子午流道及叶型设计，使得叶栅流道呈缩放型，在叶栅流道中气流加速流动，可实现动叶中气流大转角流动，同时有效降低下游静叶入口绝对马赫数。二、对于下游静叶栅，其入口绝对马赫数超音，利用附面层抽吸控制流动分离并实现气流折转。具体的叶型设计方案与抽吸方案需根据实际情况获得。本发明可用于高推重比航空发动机压气机气动设计。

主权项

一种高负荷超、跨音速轴流压气机气动设计方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、动叶高负荷气动设计：对动叶进行高负荷大转角设计：在轴向进气前提下，使动叶出口相对气流方向沿轴向，控制动叶各截面转角等于入口相对气流角的大小，各截面转角θmax的数值可由公式(1)确定；动叶各截面上气流转角为50～65度，各截面上扭速等于各截面上的圆周速度；如果入口有正预旋，使各截面上扭速大于截面上的圆周速度； θ max = a tan ( U V z ) - - - ( 1 ) U代表该截面圆周速度；Vz代表该截面轴向速度；θmax代表该截面气流转角；步骤二、通流形式的设计：在动叶大转角条件下，结合叶型以及子午流道设计，使得动叶栅流道整体呈收缩缩放型；此时动叶中气流的流动状态如下：在动叶入口，超音速气流经过入口激波后，气流速度降为亚音速气流；亚音速气流在缩放流道中的收缩段继续加速，使亚音速气流在喉部处加速到音速，并在后续扩张流道中进一步加速；在叶栅结尾处产生一道正激波，激波过后，超音速相对气流降为亚音速气流；使得结尾正激波波前马赫数小于1.2，出口截面面积与流道最小截面面积即临界截面面积之比不超过1.03；步骤三、静叶设计：利用附面层抽吸有效控制静叶栅中的流动。