静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究_张健
静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究
静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究近年来，压缩机、压气机等气体动力机械设备在航空、能源、冶金、石油、化工等领域得到广泛应用。
压缩机的性能主要受到叶片几何尺寸和叶片角度等因素的影响，其中压气机的叶栅角度的调整是影响推力效率和推力系数的关键因素。
因此，研究压气机叶片静叶角度对压气机性能的影响是压缩机应用和设计研究的关键内容。
本文主要研究压气机叶片静叶角度调节对压气机性能的影响，并以机翼型号框架为例，利用实验研究和数值分析方法，研究压气机叶片静叶角度调节对压气机性能的影响。
首先，对压气机叶片静叶角进行系统分析，探讨了压气机叶片静叶角的定义和特性，以及压气机叶片静叶角的实际工作原理及其对推力效率和推力系数的影响。
然后，以机翼型号框架为例，在一定的压气机叶片静叶角范围内，建立实验研究和数值分析模型，采用CATIA三维建模软件和ANSYS流体分析软件，对机翼模型进行流场计算，计算出换热特性和流经结构物表面的压力分布，从而分析压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响。
最后，以压气机叶片静叶角调节对压气机性能影响的实验结果和数值分析结果为基础，研究了压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响规律，提出了尽早调整压气机叶片静叶角为最佳静叶角的方法。
同时，对性能分析结果和试验结果进行了比较，并讨论了静叶栅角调节对压气机性能的影响因素，为调节压气机叶片静叶角提供了实践参考。
本研究为压气机性能的调整提供了有益的指导，并可以为压气机的设计与优化提供参考，其有效性已得到实践证明。
综上所述，本文通过分析压气机叶片静叶角的定义及其性能影响，以及调节叶栅静叶角对压气机性能影响的实验研究和数值分析研究，探讨了压气机叶片静叶角调节对压气机性能的影响规律，为压气机调节和优化提供了实用的参考。
压气机静叶调节机构的柔性多体建模及仿真
压气机静叶调节机构的柔性多体建模及仿真张少平;杨川;张一彬【摘要】基于多体动力学理论,应用自研柔性多体动力学仿真程序,建立了压气机静叶调节机构的纯刚性以及考虑尺寸公差和运动副间隙、摇臂柔性、联动环柔性、热变形的多个多体动力学模型,并用纯刚性和考虑摇臂变形两个模型与商业软件对比,完成软件及模型校验.通过模型仿真定量研究了以上因素对可调叶片角度周向一致性和调节精度的影响及影响程度,研究结果可直接用于指导压气机静叶调节机构的设计与优化.【期刊名称】《燃气涡轮试验与研究》【年(卷),期】2018(031)004【总页数】7页(P12-18)【关键词】航空发动机;高压压气机;静叶调节机构;周向一致性;调节精度;柔性多体动力学【作者】张少平;杨川;张一彬【作者单位】中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500;中国航发四川燃气涡轮研究院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】V233.71 引言高压压气机的单级或多级静叶调节机构是燃气涡轮发动机防喘的关键部件。
其原理是通过调节静叶转角以改变动叶来流攻角，从而避免失速，提高发动机的稳定工作范围[1-2]。
理论上，如果所有部件都是刚性的且各运动副都是理想约束，在作动筒移动到一个固定位置时，单级内所有静叶应该转动到一个相同的设计值。
但实际上，在考虑尺寸公差、运动副间隙、部件柔性、机匣热变形等众多因素之后，级内所有静叶的转角并不相等，且与设计值存在偏差。
单级内各叶片实际转角的一致程度被称为周向一致性，实际转角与理论转角的差异度被称为调节精度。
它们是衡量静叶调节机构性能的重要指标，在本文中通过最大偏差角(是指单级叶片偏离设计值的最大角度)来衡量。
分析和优化静叶调节机构的周向一致性和调节精度对扩大涡轮喷气发动机工作范围具有重要意义[3-4]。
然而，多级静叶调节机构是个极其复杂的柔性多体系统，动辄含有数百个大小零部件和运动副。
高压压气机可调叶片角度控制系统及应用
高压压气机可调叶片角度控制系统及应用作者：赵四洋张健新路超李佳瑞来源：《价值工程》2013年第27期摘要：本文简要介绍了某三排可调叶片角度控制系统构成、工作原理及在工程中的实际应用。
该系统适应性强，其成功应用提高了压气机试验多级叶片角度转速跟踪调节能力，也为叶片调节数字控制技术的使用和推广奠定了基础。
Abstract： This article briefly introduces the composition， principle and practical use of a three-row variable blade angle control system. This system has strong adaptability. Its successful application improves the multistage compressor test blade angle adjusting speed tracking ability and lays a foundation for the application and promotion of numerical control blade adjustment technology.关键词：压气机；可调静叶；控制；性能试验Key words： compressor；variable stator blade；control；performance experiment中图分类号：V233.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0055-020 引言航空发动机及其压气机的性能增长要求引导着可调叶片技术的发展方向。
为了缓解压气机在低速小流量区域的叶栅失速，改善压气机的性能及工作范围，当前可调叶片技术也出现了一些新的变化特征，越来越多的压气机需要同时对多级静子叶片进行调节以满足性能参数要求。
叶片加工误差对压气机性能影响研究综述
Chinese Journal of Turbomachinery Vol.66，2024,No.2Summary of Research on the Influence of Blade MachiningErrors on Compressor Performance *Wei-peng Lei 1Hong-zhou Fan 1Jian-hua Yong 2Xin Shu 2（1.School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University;2.Shengu Group Co.,Ltd.）Abstract：Impeller blades inevitably experience errors during actual machining,which can lead to performance differences between actual and theoretical design.This article studies the impact of different types of errors on compressor performance based on the manufacturing errors of impeller blade profile and roughness.Firstly,analyze the impact of different contour deviation forms on compressor performance,and explore various research methods,such as uncertainty analysis and low-speed simulation,to achieve a true judgment of the impact of manufacturing errors on compressor performance.Point out the contour manufacturing errors,and pay special attention to the impact of the leading edge of the blade on compressor performance.Secondly,the surface roughness error of blades needs to be determined based on the actual design situation and processing cost to determine the accuracy range of surface roughness.Taking into account various influencing factors,error compensation techniques are consciously used during the design process to reduce the impact of manufacturing errors on compressor performance.Keywords：Compressor;Manufacturing Error;Profile Tolerance;Roughness;Error Compensation摘要：叶轮叶片在实际加工过程中会难免出现误差，从而导致实际叶轮与理论设计叶轮产生性能差异。
某型压气机VSV机构油压驱动力试验研究
第41卷,总第239期2023年5月,第3期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.41,Sum.No.239May2023,No.3 某型压气机VSV机构油压驱动力试验研究徐 峰1,孙文龙2,龚文杰2,张广辉2,曹传军1(1.中国航发商用航空发动机有限责任公司,上海 200241;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001)摘 要:航空发动机压气机在运行过程易发生喘振现象,危及发动机寿命。
为达到提高VSV 机构的运行可靠性以及降低发动机能耗等目的,满足整机台架试验要求。
本文搭建了某型压气机VSV机构油压驱动试验台,采集不同工况下VSV机构油压驱动力,得到了常规与极限速度下油压驱动力数据,给出了VSV机构油压驱动力变化规律。
试验结果表明:常规速度下,速度变量对油压驱动力几乎没有影响,行程变化工况下到达上止点时,油压驱动力会出现阶跃现象,对压气机VSV 机构工作过程中驱动力预测和规律变化以及针对发动机压气机系统能耗、效率优化研究有一定的工程意义与参考价值。
关键词:航空发动机;压气机;可调静叶机构;机构驱动力;试验研究中图分类号:TH133;TP183 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2023)03-0279-05 Experimental Study on Oil Pressure Driving Force Verification ofVSV Mechanism of CompressorXU Feng1,SUN Wen-long2,GONG Wen-jie2,ZHANG Guang-hui2,CAO Chuan-jun1(1.AECC Commercial Aircraft Engine Co.,Ltd.,Shanghai200241,China;2.School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin150001,China)Abstract:The operating process of an aero-engine compressor is prone to surge phenomenon,which en⁃dangers the life of aero-engine.In order to achieve the purpose of improving the reliability of the VSV mechanism and reducing energy consumption and meet the requirements of engine overall test.A type of compressor VSV mechanism oil pressure drive test rig was built to collect the oil pressure drive force of VSV mechanism under different working conditions,and the oil pressure driving force data were obtained under the regular and limited speed,and the regulation of oil pressure driving force of VSV mechanism was given.The test results show that the speed variable has almost no effect on the oil pressure driving force under the conventional speed,the oil pressure driving force will show a step phenomenon when reaching the upper dead center under the stroke change condition,which has engineering significance and reference value for the prediction of the driving force and the optimization of energy consumption and effi⁃ciency of the engine compressor VSV mechanism during the working process.Key words:aero-engine;compressor;variable stator vane;mechanism driving force;experimental study收稿日期 2023-01-20 修订稿日期 2023-02-10作者简介:徐峰(1982~),男,硕士,高级工程师,研究方向为压气机结构设计。
静叶叶顶部分间隙高度对压气机性能影响的数值研究
因此， 存在 一个最佳 间隙值． 关键词 ： 叶顶 间隙高度 ； 泄漏涡 ； 角 区分 离 ； 失速
中图分类号 ： Ｖ ２ ３ １ ． ３ 文献标 志码 ： Ａ
０ 引 言
随着航空工业的发展 ， 高压 比低级数 的压气
机 逐渐 成 为设 计 主 流 ， 这 就 需 要 单 级 压 气 机 在 保 证 高效 的前 提 下 能 够 承 受 更 大 的 负 荷 ， 导 致 压 气
１ １ ６ ０ ２ ６ ） （ 大 连海 事大学 轮机工程学 院 ， 辽 宁 大连
摘要 ： 通过 Ｃ Ｆ Ｄ数值模 拟方法 ， 对 近失速 工况下 跨音速压 气机静 叶叶顶前部开设 不 同高度 间隙改型进行研 究， 分别
ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ ｂ ｌ ａ ｄ ｅ ｐ ａ ｓ ｓ ａ ｇ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ．Ｈｏ ｗｅ ｖ ｅ ｒ ， ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｌ ｆ ｏ ｗ ｌ ｏ ｓ ｓ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｎｄ ａ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｆ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｗ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｆ ｏ ｌ ｅ ｋａ ａ ｇ ｅ ｌ ｆ ｏ ｗ．Ｓ ｔ ａ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｐ
ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｌ ｅ ｋａ ａ ｇ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｃ ｏ ｒ ｎ ｅ ｒ ｓ ｅ ｐ ｒａ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｏ ｂ ｖ ｉ — Ｏ Ｕ Ｓ ．Ｈｅ ｎ ｃ ｅ ，ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｓ ａ ｂ ｅ ｓ ｔ ｖ ｌｕ ａ ｅ ｆ ｏ ｒ ｈｅ ｔ ｇ ａ ｐ ．
某型高压压气机低转速可调静叶角度优化试验研究
Equipment Manufacturing Technology No.52020 0引言Variable Stator Vanes[1][2][3][4-6]1试验与测量方法1.1压气机试验件S0-S4S4-S9OGVVSV1.2测量方法与参数计算IGV OGV某型高压压气机低转速可调静叶角度优化试验研究张晓诗，李游200241摘要：以某十级高压压气机为研究对象，开展了不同可调静叶角度下的压气机特性录取。
基于试验测量获得的级间特性结果，着重对其中单级性能最为恶劣的级开展可调静叶角度优化，以改善压气机级间匹配。
试验结果表明，采用优化的可调静叶调节角度后，该压气机低转速性能得到改善，效率和喘振裕度均有提升。
关键词：高压压气机；试验研究；可调静叶；级间匹配中图分类号：V33文献标识码：A文章编号：1672-545X（2020）05-0050-03收稿日期：2020-02-07作者简介：1990-5020205/IGV R141.3试验步骤12VSVVSV32试验结果与分析30%ND100%ND70%ND70%ND VSV70%ND VSV0°/0°/0°/-2°/3.5°IGV VSV4IGV/S1/S2S3 2°S4 3.5°170%ND1VSV VSV1.2%2.5%1.5%270%ND VSVVSVVSV ///0/0/0/-2/3.5 1.2% 1.5% 2.5%表170%ND可调静子调节角度优化后与优化前的性能差异图170%ND可调静子调节角度优化前后压气机总特性对比1.61.41.210.80.6VSVVSV0.920.930.940.950.960.970.980.991 1.011.151.11.0510.950.90.850.80.920.930.940.950.960.970.980.991 1.0151Equipment Manufacturing Technology No.52020VSV S32°S4 3.5°VSV 3结论1270%ND VSV 34参考文献：[1].[J].200015127-30.[2].[J].200518131-34.[3].[J].201225412-15.[4]./[J].2017382334-340.[5].[J].201836524-28.[6].[J].201738111721-1726.Variable Stator Vane Schedule Optimization for a High-Pressure Compressor at Low SpeedZHANG Xiao-shi LI YouAECC Commercial Aircraft Engine Co.Ltd.Shanghai 200241China Abstract：The influence of variable stator vane angles on low speed performance of a 10-stage axial compressor has been experimentally investigated.In order to improve stage matching for the compressor VSV optimization was mainly performed for the stage with worst single stage performance based on measured single stage character-istics.Test results indicate that compressor performance at low speed is improved with optimized VSV schedule that both efficiency and surge margin are increased.Key words：High pressure compressor experimental investigation variable stator vane stage matching图270%ND 可调静子角度优化前后第五级单级特性对比1.0151.011.00510.9950.99VSV VSV 0.80.850.90.9511.051.0210.980.960.940.920.90.880.860.80.850.90.9511.0552。
一种静子叶片角度调节结构[实用新型专利]
![一种静子叶片角度调节结构[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a746338f1ed9ad51f11df25f.png)
专利名称：一种静子叶片角度调节结构专利类型：实用新型专利
发明人：王小颖,郑海亮,胡丹,张成凯申请号：CN201820916394.9
申请日：20180613
公开号：CN208397008U
公开日：
20190118
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及飞机发动机设计技术领域，具体涉及一种静子叶片角度调节结构，用于调节发动机静子叶片的角度，所述静子叶片角度调节结构包括：刻度盘和指示板，刻度盘为与静子叶片的摇臂一体成型组件，能够与所述静子叶片同轴转动，并且所述刻度盘上设置用于标识转动角度的刻线；指示板固定在机匣上，靠近所述刻度盘的一侧设置有与所述刻度盘的第一刻线相适配的第二刻线。
并且所述指示板设置为游标尺，所述刻度盘设置为主尺，两者组成游标角度尺，测量更加准确。
申请人：中国航发沈阳发动机研究所
地址：110015 辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号
国籍：CN
代理机构：北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：高原
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静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究
静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究近年来，压气机的应用逐渐受到重视，越来越多的学者开始认识到它在工业中的重要性。
随着机械制造技术的发展，压气机的性能也不断提高，成为工业的重要技术参数之一。
本课题的研究目的在于考察静叶情况下压气机性能的改变，并研究其影响规律。
为了清楚地了解压气机性能的变化，我们首先进行了基础理论研究。
首先，我们研究了压气机中静叶角度对压气机性能的影响。
我们发现，压气机的性能随着静叶角度的变化而变化，当静叶角度增大时，空气流动性能、推力性能和节流性能均发生明显改善，但其噪声水平却增大，因此静叶角度非常重要，必须在发挥性能的前提下尽可能降低噪声。
此外，我们还研究了压气机的推力性能与静叶角度的关系。
在此基础上，我们进行了发动机试验，并改变静叶角度，并通过发动机试验，从而获得了推力性能的变化规律。
经我们的研究，我们发现，随着静叶角度的增大，推力性能有逐渐提高的趋势，当静叶角度增大到适当的时候，压气机的推力性能得到最佳改善。
除此之外，我们还研究了压气机的节流性能与静叶角度的关系。
我们发现，随着静叶角度的增大，节流性能也有所改善，当静叶角度达到一定程度时，压气机的节流性能达到最佳状态。
总结，本研究表明，静叶角度对压气机性能有重要影响。
在调节静叶角度的过程中，应考虑空气流动性能、推力性能和节流性能的综合效果，使压气机的性能达到最佳状态。
另外，应注意降低噪声，以达到节能降耗的目的。
因此，未来的研究需要更多关于压气机性能与静叶角度的数据，以及如何更好地提高压气机性能并减少噪声的实际应用，这将为压气机性能的改进提供有力的支持。
综上所述，静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究表明，在调节静叶角度的过程中，应考虑空气流动性能、推力性能和节流性能的综合效果，同时注意降低噪声，以达到节能降耗的目的，这将为未来压气机性能的改进提供有力的支持。
多级轴流压气机可调静叶转角优化研究
多级轴流压气机可调静叶转角优化研究近年来，涡轮增压器和涡扇发动机的广泛应用已经推动了多级轴流压气机的发展。
多级轴流压气机由多个转子级别构成，可以大大提高气流压缩效率和推力。
其中，静叶是对气流进行定向、分流和掌控的关键部件之一。
然而，由于叶片表面空气动力的复杂性和不确定性，静叶叶面转角的设计和优化依然是一个技术难题。
本文的主要目的是对多级轴流压气机静叶转角进行可调优化研究。
通过数值模拟方法，模拟多级轴流压气机各级气动性能，以及不同叶面转角下的气动特性，然后利用基于Pythagoras算法的智能优化算法，对静叶叶面转角进行优化，从而提高多级轴流压气机的总体性能。
最后，通过数值模拟验证优化结果，并进行分析和讨论。
本文主要分为如下几个部分：第一部分介绍多级轴流压气机的结构和工作原理，并简要介绍静叶叶面转角的基本概念和作用；第二部分阐述本文所采用的数值模拟方法和智能优化算法；第三部分给出实验数据和分析结果；第四部分总结本文的研究成果，并对今后的研究工作进行展望。
1. 多级轴流压气机静叶转角的基本概念和作用多级轴流压气机由多个转子级别构成，其中每个级别由若干个转子和静叶组成。
在这个系统中，静叶的主要作用是对气流进行定向和分流，以提高气流的压缩效率。
具体而言，它对气流进行定向和分散，使之在沿叶片的表面逐渐减速，从而实现气流的压缩和提高动力输出。
静叶的叶面转角是指叶片表面与进气流向之间的夹角，也称为叶片攻角。
叶面转角的大小直接影响着气流的定向、分布和流速，从而对多级轴流压气机性能产生重要的影响。
一般来说，叶面转角越大，气流压缩效果越好，但同时也会增加气流的粘性损失、阻力损失和失速现象，影响多级轴流压气机的总体性能。
因此，如何在叶面转角大小和气动性能之间达到平衡，成为了一个非常重要的问题。
2. 数值模拟方法和智能优化算法为了研究多级轴流压气机静叶转角的优化问题，本文采用了计算流体力学(CFD)数值模拟方法，并结合基于Pythagoras算法的辅助设计优化软件进行计算和分析。
静叶上端壁流向抽吸槽对压气机性能影响机理研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·92·2023年第15期文章编号：2095-6835（2023）15-0092-03静叶上端壁流向抽吸槽对压气机性能影响机理研究穆成昱1，张国臣1，姚竞豪2（1.沈阳航空航天大学航空发动机学院辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室，辽宁沈阳110136；2.沈阳航空航天大学国际工程师学院，辽宁沈阳110136）摘要：为探究端壁抽吸槽宽度对吸附式压气机工作特性及稳定裕度的影响，以Rotor35为研究对象，在压气机上端壁静叶尾缘进行开槽抽吸。
设计了一种流向抽吸槽，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）数值仿真的方法对附面层抽吸下压气机特性进行研究。
结果表明，端壁抽吸可以抽除静叶流道的低能流体，降低附面层分离带来的流动损失，提高压气机的增压能力；端壁抽吸使静叶50%叶高处的大范围分离区域提前，抑制了因附面层分离而产生的大尺度脱落涡，流动分离区域大幅缩小，改善了静叶处流道的流通状态。
关键词：流动控制；抽吸槽宽度；端壁抽吸；轴流压气机中图分类号：V231.3文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.15.027端壁抽吸作为附面层抽吸的一种方式，主要作用区域为上端壁附近流场，且在激波后的抽吸可以优化叶栅性能，而在激波前抽吸则会导致性能恶化[1-3]。
SUN等[4]采用CFD方法研究了6种抽吸槽对压气机性能的影响，结果表明，通过抽吸可以降低总压损失，改善旋转失速，提高压气机稳定性。
陆华伟等[5]在静叶上端壁开设流向槽，认为端壁抽吸可以抑制角区分离，拓宽喘振裕度，有效降低损失。
综上，国内外的相关科学家为了寻求吸附式压气机的理想抽吸位置，进行了大量研究。
但是针对抽吸槽宽度的研究相对较少，仍需进一步深入研究端壁抽吸式压气机。
本文通过三维建模设计了一种流向抽吸槽，应用数值模拟的方法，对不同抽吸槽宽度的压气机工作特性影响机理进行了研究。
静叶装配误差对发动机性能影响仿真研究
力和耗 油率产生 的影响 ， 应用 Ｎ Ｍ Ｃ Ｕ Ｅ Ａ软件对其进行 了三维数值模 拟。利用发动机性 能计算 程序计算 分析 了由此引起 的 误差对整个压气机和发动机性 能的影 响， 寻求 出静子叶片最佳 的装 配方式。结果表 明： 叶凸出和 凹下机 匣内流道对 高压 静
ａｅ ｓｕ ｉｄ ｂ ｓ ｄｏ ｔｏ ｅ ｒ ，ｈ ｅ ｔ ｙｔ ｅ ｐ ｉ ｕ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ａ ｅｉ ｕ ｎ ｅ ｆ ｅ ａ ｓ ｍ— ｒ ｔ ｄ ｅ ａ ｅ ｎ ｍｅｈ ｄ ｔ ｏ ｙ ｔ ｅ ｂ ｓ ｗａ ｏｓ ｔｕ ｓ ｏ ｎ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｔ ｈ ｎ ｅ ｃ ｓｏ ｓ ｅ ｈ ｆ ｓ ｈ ｔ ｆ ｌ ｈ ｔ
Ｓ ＯＮＧ ｅ —ｙ ｎ，ＸＩ Ｗ ｎ ａ ＮＧ ｎ ， ＥＮＧ Ｙｉ ｇ Ｆ Ｘｉ—ｐ ｎ ｉ ｇ，ＺＨＥＮＧ Ｙａ—ｍｉ ｇ ｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｎ ｉｅ ｎ ｎｒ ， ｏｔ ｅｔ ｎＰ ｌｅｈ ｉ ｌ ｎｖｒ ｔ，Ｘ ’ｎＳａｘ １０ ２ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ Ｅ ｇ ｄＥ ｅｇ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｎｃ ｉ ｓｙ ｉａ ｈｎ ｉ ０ ７ ，ｈｎ ｎ ａ ｙ ｈ ｅ ｙｃ ａＵ ｅｉ ７ ａ
压气机压 比影响较小 ， 但均使效率 降低 ， 凸出时对发动机推力和耗油率 的影响大于 凹下 时的影响。建议在工 厂装配某 型时
为降低耗油率尽量减小装配误差 ， 尤其应避免 凸出的装配方式。
关键词 ： 静叶叶片 ； 凸出； 凹下 ； 推力 ； 耗油率
中 图分 类 号 ： ２２ ４ Ｖ ３ ． 文献标识码 ： Ａ
第２ 卷 第１期 ５ １
可调静子间隙对压气机气动性能的影响
数值模拟程序为宁方飞老师所开发的Ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ Ｍ￣ｈ 网格生成程序和Ｍ ＡＰ ＝ 维Ｃ Ｆ Ｄ 程序 。 Ｔ ｕ ｒ ｂ ｏ Ｍｅ ｓ ｈ ￣序 生成 网格 时 ， 只需 给 出若 干个 ｓ １ 截 面 的坐标 点 即 可生 成 叶 片 网格 ， 使用方法简单 。 Ｍ ＡＰ三 维 程 序 是 利 Байду номын сангаас 有 限体 积 方 法 对 Ｎａ ｖ ｉ ｅ ｒ — Ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｓ 方程 进行 空 间离 散 ， 对 流 通量 采用 ＡＵ Ｓ ＭＤ／ Ｖ方法 计算 ， 粘性 通 量采用 通 常的 中心差分 格式 。 对于 隐式 时间离散 的控 制方程组 ， 采 用Ｇ ＭＲ Ｅ Ｓ 算 法 求解 ， 湍 流模 型 为经 由作 者 改进 的Ｓ ｐ ａ ｌ ａ ｒ ｔ — Ａｌ ｌ ｍａ ｒ ａ ｓ 方程 模 型 ， 具 体数值 方 法 参见 文 献［ ９ １ 。 １ ． ２ ． 计算 方案 及边 界条 件 本文以某一级半发动机为算例进行研究计算 ， 其 中进 口导 叶与一级静 子为可调叶片， 且 叶片 上 下 两端 间 隙为 ６， 前 两排 叶片 几 何保 持 不 变 。 在相 同进 口条 件 下 ， 分 别 取０ ． ６ ％、 ０ ． ９ ％、 １ ． ３ ３ ％、 １ ． ７ ％、 ２ ． １ ％叶高 进 行数 值模 拟 计 算。 数值 模 拟都 在设 计 转速 下 进行 。 计算 网格数 为 轴 向网格 数 ×周 向 网格数 ×径 向 网格 数 ＝ ８ １ ×５ １ ×６ １ 。 叶片 根 、 尖 间隙 的取法 如 图 １ 所示 ， 生成 网格 时 只 需 定 义 相对 于 弦 长 的 无量 纲数 ＲＴ ＲＨＣＬ Ｓ 等值 的大 小 ， 即 可得 到 叶片 转 轴位置。 边界 条件 的取法 为 ： 对于 转子 主流 ， 进 口给定 总温 、 总压 和 气流方 向 ； 出口 利用 简化 的径 向平衡方 程得到静 压沿展 向 的分 布 ； 转子上 下游及 叶尖 间隙处 的 周 向边 界定 义为 周 期性 边界 ； 物面 取无 滑移 绝 热条 件 。 ２ ． 计 算结 果与 分析 图２ 为压气机特性 曲线图， 压气机 中仅第一级静子根尖间隙大小发生改 变。 随着静叶根尖间隙的增大 ， 总压比降低、 效率减小 、 裕度增大， 效率最大相 差１ 个百 分点 。 由 此可 知 ， 间 隙取值 会对 叶轮机 的 气动 性能 产生 不应 该被 忽 略
最新可调静子叶片系统的性能及故障分析
可调静子叶片系统的性能及故障分析可调静子叶片系统的性能及故障分析【摘要】航空发动机能够正常运转，不仅关乎到飞机飞行安全和飞行正点性，还与航空公司产生的运营成本息息相关，所以航空发动机安全的重要性不言而喻，而在航空发动机的正常运转中，可调静子叶片系统（VSV系统）发挥了十分重要的作用，而VSV系统的故障也将直接影响航空发动机的运转。
本文主要就VSV系统普遍运作故障加以分析，试图找出VSV系统常见故障的原因及其排除措施，以期为现代航空业发展做贡献。
关键词 VSV系统；故障；原因；排除目录1 绪论 01.1航空维修业的发展 01.2中国航空器维修现状 (3)2 可调静子叶片系统的作用和工作原理 (3)3 可调静子叶片系统的主要部件 (5)3.1 作动筒 (5)3.2 控制伺服活门 (6)3.3 降压调节阀 (6)3.4 力矩马达 (7)3.5 线性可变差动传感器 (7)4 可调静子叶片系统的工作过程 (7)5 可调静子叶片系统常见故障及其排除 (8)5.1 可调静子叶片系统常见故障 (8)5.1.1 机械故障 (9)5.1.2 电气故障 (9)5.2 故障原因及故障排除 (10)5.3 事故分析 (13)结论 (14)参考文献 (15)维修航空发动机这项工作极其复杂，和航空器的安全有莫大的关联。
所以在日常维修工作中要重视航空器的系统性的管理工作，即从选择航空器直到航空器退役，以及航空器使用过程中的各项维修工作，和维修失误后的调整办法，都要进行严格管控，目的是尽可能让航空器保持起初的设计质量水平。
而在航空器的维修中，VSV系统的维修占据了非常重要的位置。
对VSV系统进行维修的过程，就是一系列从预测到效果评估的过程，这其中包含的步骤有维修预测、方法决策、维修过程规划、维修过程控制、维修成本分析、维修效果分析，综合评估。
维修的目的是尽可能利用最低成本达到最好质量，即维持VSV 系统原有设计质量。
所以本文对VSV系统做故障分析，其意义的重要程度是不言而喻的。
航空发动机静叶联调机构运动分析及优化
航空发动机静叶联调机构运动分析及优化随着社会的发展，现代化建设的发展也有了很大的进步。
航空发动机可调静子叶片（variable statorvane，VSV）联调机构（简称联调机构）是位于发动机中压气机机匣上的一组空间连杆机构，其作用是调节压气机可调静子叶片的转动规律以明显扩大压气机工作范围，改善发动机喘振现象，进而提高航空发动机性能。
国内外学者对联调机构进行了大量研究。
Riesland用ADAMS（automatic dynamic analysis of mechan-ical systems）对联调机构进行了运动学和动力学仿真分析;以指定叶片最大开、闭角度为目标基于ADAMS对联调机构进行了参数化设计;通过理论分析推导出了特定联调机构的运动方程，并以第零级为基准基于坐标轮换法对第一级联调机构的结构参数进行了优化，使得两级叶片的转动尽量满足指定规律。
标签：航空发动机;静叶联调机构;运动分析及优化0 引言针对航空发动机可调静子叶片联调机构运动关系复杂、优化难度大的问题，研究了一种采用图解法和齐次坐标法结合MATLAB软件推导两级联调机构运动方程，并运用遗传算法对两级机构中的关键构件进行联合优化的方法。
运用该方法对指定联调机构的两级曲柄可调端长度、可调端与固定端夹角进行了优化求解。
得到了最优解，使得第一级摇臂转动角度是第零级摇臂转动角度的2倍，且第一级摇臂转动角速度也是第零级摇臂转动角速度的2倍。
航空发动机及其压气机的性能增长要求引导着可调叶片技术的发展方向。
为了缓解压气机在低速小流量区域的叶栅失速，改善压气机的性能及工作范围，当前可调叶片技术也出现了一些新的变化特征，越来越多的压气机需要同时对多级静子叶片进行调节以满足性能参数要求。
多级可调静子叶片由作动筒驱动联动环实现调节，多级联调要求一套操纵机构同时驱动多级联动环，且各级静子的变化符合一定规律，联调操纵机构的基础一般多为四连杆机构，由机架、连杆、摇臂组成。
一种两级导叶可调的模拟方法
一种两级导叶可调的模拟方法周超;张浩【摘要】现代发动机压气机压比设计状态较高,压气机特性线较陡,在节流状态发动机很快达到喘振,而压气机导叶调节作为一种行之有效的方法,越来越广泛地参与到发动机调节控制中.同时特性图的插值是发动机部件级模型关键一环.本文提出了一种压气机两级导叶可调的四元插值方法,能够对压机导叶进行无极可调模拟仿真.结果表明,该方法的正确性和通用性,经过发动机整机计算表明导叶调节可以提高发动机的稳定性,该方法对静子导叶调节规律的制定和优化具有指导性的意义.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2019(030)003【总页数】6页(P19-24)【关键词】两级导叶可调;压气机;插值方法;部件模型【作者】周超;张浩【作者单位】中国飞行试验研究院,陕西西安 710089;中国飞行试验研究院,陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】V231.3轴流压气机是现代航空发动机的核心部件，不仅对发动机性能有着很大的影响，更是决定着发动机的工作稳定性。
对于军用发动机，有慢车、额定、中间以及最大状态，对于民用发动机，有慢车、爬升、连续和起飞状态，因此发动机不仅需要保证设计点的性能和可靠性，而且还需要兼顾非设计点性能，尤其是低转速状态。
现代航空发动机均采用高负荷压气机，特性线比较陡，在较低转速下发动机容易喘振，现代航空发动机都采用进口导叶调节方法来改善压气机工作状态[1,2]。
为了改善压气机的性能及工作范围，现代航空发动机高压压气机采用了多级可调静子叶片，在制定静子叶片调节规律、确定静子叶片各级安装角度时，如果采用试验方法，成本较高，周期较长，而且如果导叶角度调节量过大，试验过程可能会对叶片产生不可恢复的损伤；此外，特性的插值算法是建立部件级发动机模型的关键环节。
因此，开展静子导叶调节角度的模拟仿真十分必要。
目前，国外对导叶可调发动机的整机建模相当成熟，并开发出了相应的商业软件投入到市场中，如ITAPS，GasTurb等[3]，但是国内由于起步晚，研究多局限在单级或者多级联动的模拟仿真[4]，对于多级导叶的调节规律制定多是采用试验手段。
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收稿日期:1999-01-18;修订日期:1999-04-08作者简介:张健(1962-),男,航空燃气涡轮研究院研究员,在职博士研究生第15卷 第1期2000年1月航空动力学报Journal of Aerospace PowerVol.15No.1Jan. 2000文章编号:1000-8055(2000)01-0027-04静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究张 健 任铭林(航空燃气涡轮研究院,四川江油 6217603)摘要:本文介绍了通过调节一三级轴流压气机各级静叶角度组合,以改善级间匹配关系,从而来提高压气机性能的试验研究方法和过程。
试验结果表明,静叶角度的改变对压气机性能有着极为明显的影响。
通过试验,找到了该压气机在设计转速下的一组最佳角度匹配。
最高绝热效率提高了7.4个百分点,稳定工作裕度也有了显著的增加。
关 键 词:静叶片;角度;压气机性能中图分类号:V 263.3 文献标识码:A1 引 言 压气机是对发动机的性能、稳定性、可靠性和成本有极大影响的重要部件,随着发动机技术的发展,要求不断提高压气机的级压比、效率和扩大稳定工作范围。
改善压气机气动设计技术的重要途径是深入了解多级轴流压气机级间匹配的流动机理,摸索各级静叶安装角之间的相互影响,寻找可获得最佳性能的各级静叶角度组合。
目前,多级轴流压气机的特性预估方法还难以准确计算出静叶角度变化对多级轴流压气机性能的影响。
通过试验调试,加上叶片角度优化程序的辅助计算,从而寻找各级静叶角度的最佳匹配,仍是现实可行的方法。
作为高性能多级轴流压气机技术研究计划的一部分,我们参考NASA TP-2597技术报告[1]和有关资料。
研制了一台三级高性能压气机试验件,在燃气涡轮研究院的全台压气机试验台上进行了气动性能试验研究。
本文介绍了试验研究的部分工作,即通过调节各级静叶安装角的优化匹配来寻找压气机的最佳性能,以及角度变化对压气机性能的影响。
2 试验设备和试验件 试验设备:试验设备为敞开节流式轴流压气机试车台,其结构简图见图1所示。
空气通过防尘图1 试验器结构简图(1.防尘网2.流量测量管3.进气节气门4.稳压箱5.齿轮增速器6.排气道7.排气收集器8.排气节气门9.动力装置)网过滤进入,流经流量管和节流阀进到试验段上游的稳压箱。
然后,经压气机试验件后,进入排气系统排入大气。
试验件:为了验证设计软件和试验方法,根据文献[1]提供的部分数据,我们设计了一台三级轴流压气机,作为后续改进设计的原准机。
在标准大气进气条件下,其设计点的主要性能参数:总压比为4.474,绝热效率为0.799,流量为29.71kg/s,转速为16042r/min,喘振裕度不低于15%。
3 试验内容和方法3.1 主要试验内容 (1)寻找压气机相对换算转速n-=1.00的最佳静叶角度组合;(2)录取压气机在n-=1.00的最佳角度组合下的总性能参数;(3)研究各级静叶角度调整对压气机性能的综合影响。
3.2 测试方法3.2.1 数据采集处理系统 数采系统由COM PAQ微机、Neff620巡回检测装置、压力扫描阀、温度参考接点箱、无汞气压计、转速数字显示仪、YJF浮球式标准压力计、SVI-4型标准真空发生器和CR-3240打印机等组成。
在微机控制下进行数据采集,并由它对数据进行实时处理。
压力扫描阀精度为0.1%;Neff620巡检测试装置精度为0.1%;转速数字显示仪精度为0.1%;YJF型浮球式标准压力计精度为0.05%;温度参考接点箱精度为±0.1℃;SVI-4型标准真空发生器精度为±0.05%;无汞气压计精度为0.26%。
3.2.2 仪表布置 空气流量由安装于试车台进气段上游的流量管测定。
在压气机试验件上游稳压箱里放置2支铜电阻,来测量压气机的进口平均温度。
在压气机的进口测量段周向均布了3支总静压复合探针,每支复合探针在叶高方向按等环面安排了5个探头。
另外在进口支板后缘流道中径处,布置了1支沿周向有11个测点的压力耙(测量宽度为支板最大厚度的1.5倍),来测量支板后气流总压分布,以便于修正进口平均总压。
在压气机三级静子出口下游,安排了1支沿栅距有11个测点的总压耙和1支T型热电偶,耙子可径向移动。
同时还布置了2支梳状总压杆,每支杆上有5个探头,沿叶高按等环面分布。
转速采用M3010型磁电式传感器测量。
压力信号的转换采用7个SCANIVALVE 公司的48孔式顺序压力转换装置,每支上装一压力传感器。
为保证压力测量精度,消除传感器的零漂影响。
在试验过程中采集压力参数的同时也采集用标准压力发生器输出的标准压力,既对压力传感器测量精度进行监视,同时也对测量的压力进行实时修正。
压气机出口温度的测量是用铜(康铜)电偶,其冷端接参考接点箱来进行温度补偿。
3.3 试验方法 首先,参照文献[1]提供的最佳静叶角度组合15°/10°/10°/10°进行了调节试验,但结果不理想。
在压气机相对换算转速n-=1.00时的最高效率为0.832。
接着,利用试验件配套的静叶安装角调节系统(由计算机控制4台步进电机来调节静叶角度),进行了22组角度组合的调节试验。
考虑到压气机在设计角度下,流量偏大,因而静叶选用了关的调节规律(增大静叶弦长与压气机轴线的夹角为“+”)。
4 试验结果 经过对各级静叶安装角的多次组合搭配,初步确定了各级角度较佳匹配关系约为1.53∶1∶0.88∶0.94。
在角度为13°/8.5°/7.5°/8°时,得到了压气机设计转速下的最高效率。
相比于设计静叶安装角下的最高效率提高了约7.4个百分点,达0.844(见图2)。
在设计转速下,基本满足了设计流量,且稳定工作范围明显变宽。
以最高效率点为参考点,计算出稳定工作裕度为20%(优化前设计转速下的稳定工作裕度为7%)。
图2给出了压气机优化前后的性能特性线对比图。
图3中给出了各级静叶角度调节时,压气机效率峰值的变化趋势。
从特性线上来看,压气机优化后高转速段的总体性能有明显改善,优化后的流量裕度有了大幅提高。
但压气机85%转速以下的性能却有所恶化。
这表明压气机在不同的转速段上,各级静叶角度的组合关系对压气机性能的影响趋势是完全不同的。
从图3中可以看出效率峰值随着调节角度的增大而提高,但当角度调节28航空动力学报第 15 卷图2 压气机总性能对比图图3 效率峰值随角度调节的变化趋势图4 n-=1.00出口温度沿叶高分布到一定值后,再增大反而使得效率峰值下降。
表1示意的给出了在设计转速下,各级静叶角度的单位变化对压气机性能的影响量。
显然,进口导向叶片和一级静叶角度的变化,对压气机流量和效率起着主要的影响。
表1 在设计转速下各级静叶角度的单位变化对压气机性能的影响量项 目静叶角度单位变化(+)IG V1S2S3S相对变化量流量效率1.1%0.1%1.7%0.7%0.5%0.1%0.4%0.3%图4和图5给出了该压气机出口温度和压力图5 n-=1.00出口压力沿叶高分布沿叶高的变化趋势。
在图6中列出了压气机出口总温和总压在径向沿栅距的分布规律。
所有分布均指压气机在设计转速下的最高效率状态。
从图中可以看出,优化后的压气机出口流场的均匀性有所改善,气流沿叶高的掺混较优化前更为充分。
29第 1 期张 健等:静叶角度调节对压气机性能影响的试验研究图6 n -=1.00出口温度、出口压力在径向沿栅距分布 (a )出口温度;(b )出口压力5 结 论 (1)通过调节各级静叶角度组合,使压气机级间匹配趋向于良好,有助于改善压气机的性能。
(2)该压气机在不同的转速段上,各级的匹配关系是有所不同的。
(3)进口导叶和一级静叶的角度变化,对压气机的性能起着主要的影响。
参 考 文 献1 Ronlad J.Steinke Desig n of 9.271Pres sure -Ratio Five-Stage Core Compressor and Overall Performance for First Th ree S tages[R].NAS A T P-2597,1986(责任编辑 杨再荣)Experimental Investigation on Effect of Stator Vane AngleAdjustment on Compressor PerformanceZhang Jian, Ren M ing lin(China Aero-Gas T urbine Establishm ent,Jiangyo u 621703,China)Abstract : In order to impr ove the per for mance of a three -stage axial compressor,an ex peri-ment m ethod and procedur e are presented for im pro ving its inter -stag e m atching by adjusting the sta-to r vane ang les of stages.The results show that the stato r vane angle variatio n has a remarkable effect on the co mpresso r per for mance.A set o f optimum matching vane ang les at desig n speed w as found by the tests.The hig hest adiabatic efficiency is increased by 7.4%and the stability operation marg in also has a no table increase .Key words : stator blades ;angle ;compresso r char acter istics30航空动力学报第 15 卷。