航空发动机压气机径向间隙设计方法研究

张少平，苏廷铭，罗秋生，范小洪

(中国燃气涡轮研究院，四川成都610500)

1 引言

现代发动机追求良好的性能、高的推重比。当气动性能指标要求越来越高时，结构设计就变得越来越重要，其中很重要的一个方面就是对叶尖径向间隙进行合理设计。叶尖径向间隙对发动机的安全工作、效率、耗油率、气动性能稳定以及压气机喘振裕度有很大的影响，对其进行合理控制是提高发动机效率、改善发动机性能的重要环节。

目前，国外在航空发动机中已成功实现对压气机径向间隙的主动控制；国内的研究主要集中在间隙流场[1]和间隙测量[2，3]等领域，未对压气机径向间隙设计方法开展系统的研究。

本文对发动机压气机径向间隙的影响因素和设计方法进行了研究，并根据压气机径向间隙的设计和试验结果，对某发动机压气机部件进行了径向间隙分析。

2 径向间隙的影响因素和设计方法

据文献[3]介绍，转子叶尖间隙增加叶高的1%，级效率下降1.5%。悬臂静子叶尖间隙增加叶高的1%，级效率下降1.5%。因此，减小叶尖径向间隙能提高压气机效率。但间隙过小又可能导致转、静子碰摩，引起振动增大，甚至导致部件损坏，发生故障。

2.1 影响径向间隙的因素

影响压气机叶尖间隙的因素多且复杂，主要有：

(1)影响机匣位移的因素。主要有轴对称和非轴对称因素。其中轴对称因素包括：机匣组件的热膨胀、作用在机匣上的压力载荷、节流引起的瞬态效应、气候和高度的变化及其它未知因素。……