一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构及其方法技术

技术编号：41208589 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-09 23:30

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构及其方法，包括：稳压段、超音速喷管、抽吸装置、平直段、试验件，试验件包括与平直段两侧壁平行对接的两个端壁、位于两个端壁之间的叶片排、分别位于叶片排首末叶片位置的上尾板及下尾板，其中，叶片排的叶片由上至下逐渐向后倾斜阵列分布；平直段包括两侧壁以及上抽吸开孔板、下抽吸开孔板，其中，上抽吸开孔板与下抽吸开孔板均安装有抽吸装置，本方案采用的三部分抽吸装置，并且可以独立调节抽吸流量和压力，可以使流场在“倾斜排列多喉道管流”状态下有效的控制试验件叶片排进口部分各位置的气流流动，保障超音速喷管出口到试验件进口流场的均匀性和周期性。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于航空发动机，特别涉及一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构及其方法。

技术介绍

1、为满足航空发动机高负荷风扇的超音速叶片试验需求，研究专利技术一种基于开式风洞的航空发动超音速压气机平面叶栅试验流场起动方法。

2、随着航空发动机性能要求的提升，以及高级压比对增大推重比的作用，超音速压气机成为目前甚至以后相当长时期内的研究热点。因此为满足超音速压气机的设计需求，需开展超音速压气机平面叶栅试验。其中超音速压气机流场起动问题为制约超音速平面叶栅试验技术发展的关键难题之一，需要开展基于多因素耦合内流流动控制的超音速压气机平面叶栅试验流场起动问题研究。

3、由于超音速压气机平面叶栅试验件安装结构要求，所以该试验流场属于“倾斜排列多喉道管流起动问题”，流场起动具有较高的难度。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本申请提供了一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，包括：

2、稳压段、超音速喷管、抽吸装置、平直段、试验件；

3、其中，稳压段的进口通入气源，稳压段的出口与平直段的进口之间可拆卸连接超音速喷管，平直段的出口安装试验件；

4、试验件包括与平直段两侧壁平行对接的两个端壁、位于两个端壁之间的叶片排、分别位于叶片排首末叶片位置的上尾板及下尾板，其中，叶片排的叶片由上至下逐渐向后倾斜阵列分布；

5、平直段包括两侧壁以及均具有开孔的上抽吸开孔板、下抽吸开孔板，其中，上抽吸开孔板与下抽吸开孔板均安装有抽吸装置。</p>

6、优选的是，上尾板与上抽吸开孔板之间形成上溢流缝，下尾板与下抽吸开孔板之间形成下溢流缝。

7、优选的是，上尾板及下尾板分别包括固定端以及与固定端铰接的活动端，调节所述活动端调节试验件出口面积。

8、优选的是，下抽吸开孔板包括前下抽吸开孔板、后下抽吸开孔板，后下抽吸开孔板位于叶片排垂向投影位置处，下抽吸开孔板位置处安装下前端抽吸装置，后下抽吸开孔板位置处安装下后端抽吸装置。

9、优选的是，上抽吸开孔板与下抽吸开孔板开设抽吸斜孔，抽吸斜孔垂直于壁面30°，抽吸斜孔直径为平直段高度的1/80～1/100，开孔率为9％～22％。

10、优选的是，上溢流缝的宽度l1和下溢流缝的宽度l2为0.5～1.0倍的叶栅栅距。

11、优选的是，超音速喷管包括马赫数在1.1～2.0之间的多个型号。

12、优选的是，所述端壁选用航空有机玻璃，其上按叶型开设用于安装叶片的型孔。

13、一种航空发动机超音速压气机平面叶栅试验流场起动方法，采用如所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构：

14、步骤一：根据叶片排进口参数要求及附面层预估厚度，开展试验件设计，预留上溢流缝的宽度l1、下溢流缝的宽度l2；

15、步骤二：根据叶片排进口马赫数要求，选择相应出口马赫数的超音速喷管；

16、步骤三：关闭抽吸装置，调节上尾板及下尾板至水平状态，调节稳压段的总压使超音速喷管出口马赫数达到设计马赫数，进行栅前流场纹影测量，获取激波结构及位置；

17、步骤四：根据步骤三所得激波结构及位置，选取安装对应的上抽吸开孔板与下抽吸开孔板；

18、步骤五：开展流场起动试验，分别独立调节抽吸装置抽吸压力及流量，同时通过纹影观察栅前流场，使栅前流场无附加波系结构，达到叶片排栅前超音速流场条件；

19、步骤六：微调上尾板及下尾板开合角度，使叶片排进出口具备一定周期性，保证具备周期性通道大于3个。

20、本申请的优点包括：

21、1)本方案采用的三部分抽吸装置，并且可以独立调节抽吸流量和压力，可以使流场在“倾斜排列多喉道管流”状态下有效的控制试验件叶片排进口部分各位置的气流流动，保障超音速喷管出口到试验件进口流场的均匀性和周期性。

22、2)本方案采用的端壁抽吸、尾板调节、溢流缝放气等联合调控方式，试验流场出口无需驻室结构，减少了驻室内高速高压气流对流场的干扰，缩短超音速流场起动时间，提高起动效率，降低试验能耗费用。

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【技术保护点】

1.一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，上尾板(62)与上抽吸开孔板(10)之间形成上溢流缝(5)，下尾板(64)与下抽吸开孔板(之间形成下溢流缝(7)。

3.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，上尾板(62)及下尾板(64)分别包括固定端以及与固定端铰接的活动端，调节所述活动端调节试验件(6)出口面积。

4.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，下抽吸开孔板包括前下抽吸开孔板(12)、后下抽吸开孔板(11)，后下抽吸开孔板(11)位于叶片排(63)垂向投影位置处，下抽吸开孔板(12)位置处安装下前端抽吸装置(9)，后下抽吸开孔板(11)位置处安装下后端抽吸装置(8)。

5.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，上抽吸开孔板(10)与下抽吸开孔板开设抽吸斜孔，抽吸斜孔垂直于壁面30°，抽吸斜孔直径为平直段(4)高度的1/80～1/100，开孔率为9％～22％。

6.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，上溢流缝(11)的宽度L1和下溢流缝(7)的宽度L2为0.5～1.0倍的叶栅栅距。

7.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，超音速喷管(2)包括马赫数在1.1～2.0之间的多个型号。

8.如权利要求1所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，所述端壁(61)选用航空有机玻璃，其上按叶型开设用于安装叶片的型孔。

9.一种航空发动机超音速压气机平面叶栅试验流场起动方法，采用如权利要求2-8所述的超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，

...

【技术特征摘要】

1.一种超音速压气机平面叶栅试验流场起动结构，其特征在于，包括：

5.如权利要求1所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昊，王旭，穆文鹏，许向沈，林田琦，史文斌，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：

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