專利名稱：多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種兼顧軸流壓氣機(jī)靜子葉片邊界層流動(dòng)控制和級(jí)間放氣的防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，屬于航空航天器發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前軸流風(fēng)扇/壓氣機(jī)朝著高性能、高負(fù)荷和高穩(wěn)定性方向發(fā)展，研究表明，非定常的轉(zhuǎn)靜子干涉會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，并且產(chǎn)生大量的噪聲，上游靜子出口流場(chǎng)內(nèi)的壓力損失會(huì)加劇下游轉(zhuǎn)子進(jìn)口的非定常性和非均勻性，而且還有可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)的高周疲勞，因此研究一種氣流控制措施來有效的減弱靜子通道內(nèi)的流動(dòng)分離，具有重要的意義。
普朗特早在1904年就已經(jīng)提出了用吹/吸附面層來延緩氣流分離的辦法，并在超音速進(jìn)氣道中得到應(yīng)用。一般來講，流動(dòng)控制定義為用細(xì)小的流動(dòng)變化來改變比其大得多的流動(dòng)特性，如延緩分離、加強(qiáng)或減弱混合、建立“虛擬”形狀，以及減小阻力等，廣泛應(yīng)用于航空航天器、艦船和其他流體機(jī)械領(lǐng)域。研究表明，在葉片表面吸氣，可以延緩氣流分離，提高擴(kuò)散度，從而提高級(jí)壓比。在葉片吸力面表面開槽/開孔，吸除葉片表面的低能流體，防止或推遲附面層分離，使葉型可以達(dá)到很大的彎度，風(fēng)扇或壓氣機(jī)負(fù)荷大大提高。圖3所示為一個(gè)大彎度葉柵，圖4為其尾緣加吸氣槽的網(wǎng)格示意圖。從圖5和圖6馬赫數(shù)等值線分布可以清楚的看出，經(jīng)過尾緣吸氣之后，大彎度葉柵尾緣的流動(dòng)分離狀況得到了顯著的改善，尾跡明顯減薄。
軸流壓氣機(jī)必須要有足夠的喘振裕度，才能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)飛行包線范圍內(nèi)和所有機(jī)動(dòng)飛行狀態(tài)下正常穩(wěn)定可靠地工作。喘振是發(fā)動(dòng)機(jī)工作中必須極力避免出現(xiàn)的狀態(tài)，因此在壓氣機(jī)上必須有防止壓氣機(jī)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下喘振的措施。一般在壓氣機(jī)中間級(jí)處設(shè)置有放氣口，或采用多排可調(diào)靜子葉片，或?qū)簹鈾C(jī)做成兩個(gè)轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)子等措施來改變流道的流通能力。如圖7A、圖7B所示，放氣活門置于壓氣機(jī)中間偏后的某一級(jí)處，正常工作時(shí)，放氣活門在高壓空氣的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到某一設(shè)定值后，作動(dòng)筒感受到應(yīng)該打開放氣活門的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，作動(dòng)筒內(nèi)的控制高壓空氣的閥門被關(guān)閉，放氣活門在彈簧力的作用下被打開，一部分已被壓縮的空氣從中間級(jí)流出去(在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中流入大氣，在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中流道外涵道內(nèi))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種軸流壓氣機(jī)靜子表面局部引氣防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，以解決軸流壓氣機(jī)級(jí)間放氣防喘擴(kuò)穩(wěn)以及靜子葉片表面邊界層流動(dòng)控制的問題。
本發(fā)明一種多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，其技術(shù)方案為該裝置是由靜子、靜子葉片表面的吸氣槽(或吸氣孔)、在靜子葉片內(nèi)部的引氣管和在靜子外機(jī)匣設(shè)置的集氣室構(gòu)成。靜子是多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的某個(gè)靜子葉片；吸氣槽(或吸氣孔)位于靜子的吸力面表面存在流動(dòng)分離的相近區(qū)域，可以為一個(gè)或多個(gè)；引氣管位于靜子的葉片內(nèi)部，是一個(gè)連通各個(gè)吸氣管的通氣管道；集氣室位于流道機(jī)匣外部，是靜子表面吸氣槽(或吸氣孔)抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室。吸氣槽(或吸氣孔)將靜子吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運(yùn)至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。該發(fā)明的核心在于將葉片表面邊界層流動(dòng)控制與多級(jí)軸流壓氣機(jī)級(jí)間放氣的防喘擴(kuò)穩(wěn)措施融合為一體，綜合實(shí)現(xiàn)吸除低能流團(tuán)增效，以及中間放氣防喘擴(kuò)穩(wěn)的作用。
其中，軸流壓氣機(jī)引氣和放氣是通過靜子表面局部區(qū)域開設(shè)吸氣孔或吸氣槽實(shí)現(xiàn)。
其中，靜子表面局部開設(shè)吸氣槽(或吸氣孔)實(shí)現(xiàn)引氣和放氣，與此同時(shí)，抑制靜子邊界層流動(dòng)分離，提高靜子總壓恢復(fù)系數(shù)和壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度。
本發(fā)明一種多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，其優(yōu)點(diǎn)及功效在于1、易于加工，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求不高。在靜子葉片表面開槽，以及在靜子葉片內(nèi)部通引氣管對(duì)于當(dāng)前的加工工藝水平來說都不難實(shí)現(xiàn)。
2、通過靜子葉片表面吸氣，實(shí)現(xiàn)邊界層流動(dòng)控制，吸除低能流團(tuán)提高氣動(dòng)性能，同時(shí)多級(jí)壓氣機(jī)中間放氣實(shí)現(xiàn)防喘擴(kuò)穩(wěn)。


圖1靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置示意2靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置三維實(shí)體示意3大彎度葉柵圖4大彎度葉柵尾緣吸氣網(wǎng)格示意5原型葉柵內(nèi)馬赫數(shù)等值線分布圖6吸氣葉柵內(nèi)馬赫數(shù)等值線分布圖7A軸流壓氣機(jī)典型引氣裝置放氣活門打開示意7B軸流壓氣機(jī)典型引氣裝置放氣活門關(guān)閉示意中序號(hào)說明如下1、靜子2、吸氣槽(或吸氣孔)3、引氣管4、集氣室5、轉(zhuǎn)子6、機(jī)匣7、放氣活門具體實(shí)施例方式本發(fā)明一種多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子葉片內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，如圖1所示，是由靜子1、吸氣槽(或吸氣孔)2、引氣管3、集氣室4組成。靜子1是多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的某個(gè)靜子葉片；吸氣槽(或吸氣孔)2位于靜子1的吸力面表面存在流動(dòng)分離的相近區(qū)域，可以為一個(gè)或多個(gè)；引氣管3位于靜子1葉片內(nèi)部，是一個(gè)連通各個(gè)吸氣管的通氣管道；集氣室4位于流道機(jī)匣6外部，是靜子1表面吸氣槽(或吸氣孔)2抽吸小股低能氣流之后通過引氣管3氣流匯集的腔室。吸氣槽(或吸氣孔)2將靜子1吸力面表面的低能流體吸入引氣管3，并將其輸運(yùn)至集氣室4，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。其三維實(shí)體示意如圖2所示。
本發(fā)明能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)級(jí)間放氣和靜子葉片吸氣。吸除靜子葉片表面低能流體，可以有效的防止或推遲流動(dòng)分離，而流動(dòng)分離狀況的改善可以提高壓氣機(jī)流道的流通能力，同時(shí)小股流體排出流道又可以進(jìn)一步提高前面級(jí)的流通能力，達(dá)到防喘擴(kuò)穩(wěn)目的。這樣本發(fā)明就在吸除很少一部分氣流的情況下能夠顯著改善軸流壓氣機(jī)的氣動(dòng)性能。
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，其特征在于該裝置是由靜子、吸氣槽、引氣管和集氣室構(gòu)成；靜子是多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的靜子葉片；吸氣槽位于靜子的吸力面表面存在流動(dòng)分離的相近區(qū)域，可以為一個(gè)或多個(gè)；引氣管位于靜子葉片內(nèi)部，是一個(gè)連通各個(gè)吸氣管的通氣管道；集氣室位于流道機(jī)匣外部，是靜子表面吸氣槽抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室；吸氣槽將靜子吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運(yùn)至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，其特征在于軸流壓氣機(jī)引氣和放氣是通過靜子表面局部區(qū)域開設(shè)吸氣槽或吸氣孔實(shí)現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，其特征在于靜子表面局部開設(shè)吸氣槽或吸氣孔實(shí)現(xiàn)引氣和放氣，與此同時(shí)，抑制靜子邊界層流動(dòng)分離，提高靜子總壓恢復(fù)系數(shù)和壓氣機(jī)穩(wěn)定裕度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多級(jí)軸流壓氣機(jī)靜子內(nèi)引氣增效防喘擴(kuò)穩(wěn)裝置，該裝置是由靜子、吸氣槽、引氣管和集氣室構(gòu)成；靜子是多級(jí)軸流壓氣機(jī)中的靜子葉片；吸氣槽位于靜子的吸力面表面存在流動(dòng)分離的相近區(qū)域，可以為一個(gè)或多個(gè)；引氣管位于靜子葉片內(nèi)部，是一個(gè)連通各個(gè)吸氣管的通氣管道；集氣室位于流道機(jī)匣外部，是靜子表面吸氣槽抽吸小股低能氣流之后通過引氣管氣流匯集的腔室；吸氣槽將靜子吸力面表面的低能流體吸入引氣管，并將其輸運(yùn)至集氣室，經(jīng)過混壓之后排出系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F04D29/66GK101092978SQ20071011970
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者桂幸民, 孫曉峰, 金東海, 陳迪, 殷明霞 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)