涡扇发动机可调静子叶片控制规律研究

Abstract ：Variable stator vanes (VSV) are used in aero-engine to improve the characteristics and expand
the surge margin of high pressure compressor to ensure stable working of aero-engine.The engine perfor­ mance would be advanced by optimizing the angle control law of variable stator vane. Based on the test data of dual-rotor turbofan engine, the angle control method of variable stator vane was introduced, the angle control law of variable stator vane at low and high rotation speed was investigated, and the effect of opening the angle of variable stator vane on the engine performance was analyzed.The results show that through the improvement of the angle of the variable stator vanes at higher high pressure rotor speed, high pressure rotor physical speed and mechanical load could be reduced, rotor rotation speed margin and time on wing of en­ gine could be increased.
级静子可调，AH- 3 1 0 发动机采用9 级压气机、4 级静 子 可 调 ，E3E 核 心 机 采 用 9 级 高 压 压 气 机 、4 级静子 可 调 ，GE9 0 发 动 机 采 用 10级 高 压 压 气 机 、5 级静子 可调[1-3]。 国内外针对可调静子叶片角度和间隙对 压气机性能影响，开展了大量的计算分析和试验研 究 。研究表明，通过调节压气机静叶角度，可有效扩 大压气机工作范围，提高压气机低速工作区效率，改 善 压 气 机 低 速 工 作 性 能 ；可 调 静 子 根 尖 径 向 间 隙 的
Key words：aero-engine;high pressure compressor;variable stator vane;test data；
high pressure rotor physical speed;control law
1 引言
目 前 ，现 代 航 空 发 动 机 大 多 采 用 了 多 级 静 子 叶 片 可 调 技 术 ，通 过 调 节 静 子 叶 片 角 度 ，使得转子叶片 处 于 满 意 的 攻 角 下 工 作 ，从 而 避 免 了 喘 振 ，并使压气 机在偏离设计工况下仍能保证转子叶片在基本满意 的攻角下工作，改善了压气机的工作特性，扩大了稳 定 工 作 范 围 。如 ，EJ2 0 0 发 动 机 采 用 5 级高压压气 机 、2 级 静 子 可 调 ，CFM5 6 发 动 机 采 用 9 级 压 气 机 、4
收 稿 日 期 ：2 0 1 6 - 0 4 - 2 5 ; 修 回 日 期 ：2 0 1 6 - 1 0 - 2 3 作 者 简 介 ：黄 爱 华 (1968-),女 ，四 川 江 安 人 ，副 教 授 ，主 要 从 事 航 空 发 动 机 装 配 与 调 试 工 作
第 30卷 第 1期
48
2017年 2 月
燃气涡轮试验与研究 Gas Turbine Experiment and Research
Vol.30, No.1 Feb.,2017
摘 要 ：航 空 发 动 机 高 压 压 气 机 采 用 可 调 静 子 叶 片 ，可 改 善 高 压 压 气 机 的 工 作 特 性 ，扩 大 喘 振 边 界 ，保 证 发 动 机 稳 定 工 作 ; 通 过 优 化 可 调 叶 片 角 度 控 制 规 律 ，还 能 提 高 发 动 机 性 能 。 基 于 双 转 子 涡 扇 发 动 机 的 试 车 数 据 ，介 绍 了 可 调 叶 片 角 度 的 控 制 方 法 ，研 究 了 可 调 叶 片 角 度 在 低 转 速 和 高 转 速 时 的 控 制 规 律 ，分 析 了 打 开 可 调 静 子 叶 片 角 度 对 发 动 机 性 能 的 影 响 。 研 究 表 明 ，高 压 转 子 转 速 较 高 时 ，通 过 调 节 可 调 静 子 叶 片 角 度 可 以 降 低 高 压 转 子 的 物 理 转 速 ，增 加 转 子 转 速 裕 度 ，降 低 机 械 负 荷 ，增 加 发 动 机 在 翼 使 用 时 间 。
关 键 词 ：航 空 发 动 机 ; 高 压 压 气 机 ; 可 调 静 子 叶 片 ; 试 验 数 据 ; 高 压 物 理 转 速 ; 控 制 规 律
中 图 分 类 号 ：V 2 3 3 . 7
文献标识码： Aபைடு நூலகம்
文 章 编 号 ：1 6 7 2 - 2 6 2 0 (2017) 0 1 - 0 0 4 8 - 0 4
Control law of variable stator vane for turbofan engine
HUANG Ai-hua (Chengdu Aeronautic Polytechnic, Department of Aviation Maintenance Engineering，
Chengdu 610100, China)