航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣畸變實(shí)驗(yàn)方法研究

劉作宏 何志強(qiáng) 許光磊 閆衛(wèi)青

摘? 要：為研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣畸變實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試方案、實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了研究，采用插板式畸變發(fā)生裝置，對(duì)進(jìn)氣道測(cè)點(diǎn)合理布置，使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，得到了不同轉(zhuǎn)速下不同插板深度產(chǎn)生的壓力畸變強(qiáng)度。采用綜合指數(shù)法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，一定轉(zhuǎn)速下綜合畸變指數(shù)與插板深度正相關(guān)，綜合畸變指數(shù)在插板深度0.15前增速慢，0.15～0.3增速快，綜合畸變指數(shù)隨轉(zhuǎn)速增加而增加，轉(zhuǎn)速越低，達(dá)到相同綜合畸變指數(shù)所需插板深度越深。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)? 進(jìn)氣畸變? 綜合畸變指數(shù)? 實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：V231? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2020）09（c）-0068-03

Abstract： In order to study the experimental method of aero-engine inlet distortion， the experimental device， the test scheme and the experimental scheme are studied. The insertion plate type distortion generator is used to reasonably arrange the inlet measuring points， and the proper data processing method is used， the pressure distortion strength at different speed and different plug-in depth is obtained. The data was analyzed by the comprehensive index method. The results showed that the comprehensive distortion index had a positive correlation with the inserting plate depth under a certain rotating speed. The comprehensive distortion index increased slowly before the inserting plate depth was 0.15， and increased quickly from 0.15 to 0.3， the composite distortion index increases with the increase of rotating speed， and the lower the rotating speed is， the deeper the inserting plate is needed to reach the same composite distortion index.

Key Words： Aeroengine; Intake distortion; Comprehensive distortion index; Experiment

發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過程中常遇到的問題之一是壓縮系統(tǒng)的氣動(dòng)不穩(wěn)定性，可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)失控、推力下降、喘振、超溫、機(jī)械損傷等惡果，嚴(yán)重影響使用[1]。國(guó)軍標(biāo)要求：發(fā)動(dòng)機(jī)工作包線內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)所允許的最嚴(yán)重畸變情況、進(jìn)氣畸變對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和喘振裕度的影響，在規(guī)定的穩(wěn)態(tài)進(jìn)氣畸變或隨時(shí)間變化的進(jìn)氣畸變及S型進(jìn)氣道出口旋流條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)工作包線內(nèi)工作應(yīng)無失速、喘振、熄火或任何機(jī)械損傷。

周游天[2-4]采用實(shí)驗(yàn)方法，研究了插板對(duì)壓氣機(jī)性能和穩(wěn)定性的影響，明確了軸向速度畸變和周向速度畸變影響了壓氣機(jī)性能，分析了插板式進(jìn)氣畸變條件下壓氣機(jī)失速機(jī)理。工程實(shí)踐中，常采用綜合指數(shù)法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總壓畸變進(jìn)行研究?？椎蟍5]對(duì)某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了進(jìn)氣壓力畸變實(shí)驗(yàn)研究，獲得了進(jìn)氣畸變條件下選取實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)臨界畸變指數(shù)及相關(guān)氣動(dòng)參數(shù)的極限值。程邦勤等人[6]采用了綜合指數(shù)法獲得了某型發(fā)動(dòng)機(jī)壓力畸變敏感系數(shù)。張興發(fā)[7]等人通過插板實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了低速、高亞聲速、跨聲速軸流壓氣機(jī)與畸變發(fā)生器耦合數(shù)值模擬仿真，插板角渦對(duì)轉(zhuǎn)子葉頂泄漏渦的擾動(dòng)是影響高亞聲速壓氣機(jī)穩(wěn)定邊界的重要原因。中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)公司評(píng)定思想是利用畸變指數(shù)衡量流場(chǎng)的畸變程度[8]。王嘉瞳[9]對(duì)進(jìn)氣畸變變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了進(jìn)氣畸變研究，發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，軸向長(zhǎng)度越長(zhǎng)，俯仰角度越小，變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的抗畸變能力越強(qiáng)，通過這種調(diào)節(jié)方式，可以在一定程度上提高其穩(wěn)定性。

該文采用插板式壓力畸變發(fā)生器，以某型發(fā)動(dòng)機(jī)作為被試品，研究了不同發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)下的壓力損失及綜合畸變指數(shù)，進(jìn)一步豐富了插板產(chǎn)生畸變的實(shí)驗(yàn)方法內(nèi)涵。

1? 實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試方案

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

該文畸變發(fā)生裝置為插板式壓力畸變發(fā)生器，裝置采用液壓控制，上位機(jī)主控，采用單獨(dú)大功率液壓站，插板有效行程為0～1100mm，可控制插板停留到任何中間位置或控制插板按指定速度移動(dòng)，移動(dòng)速度可以在Vmin和Vmax之間任意變化，其中Vmin≤2mm/s，Vmax≥180mm/s，控制精度在±1.5mm以內(nèi)，無明顯超調(diào)?；儼l(fā)生裝置可接收喘振監(jiān)測(cè)裝置信號(hào)，喘振發(fā)生時(shí)，立即控制插板無條件地以最大移動(dòng)速度（或指定速度）縮退到指定位置。