缝式机匣处理及其轴向偏转角对跨声速轴流压气机稳定性的改善

张皓光，谭锋，*，安康，楚武利，2，吴艳辉，2

1. 西北工业大学 动力与能源学院，西安 710072 2. 先进航空发动机协同创新中心，北京 100083

压气机的稳定性是航空发动机必须面临的问题，当压气机运行在不稳定工况时(失速和喘振)，不仅会降低性能参数，而且会产生强烈振动，甚至会导致叶片断裂。因此，提高压气机的稳定裕度是设计高性能压气机的关键技术。现阶段，多数压气机的失速起始于叶顶，可以采用端壁处理技术提高压气机的稳定裕度。相比于叶顶喷气和端壁造型，机匣处理的扩稳能力更好。

机匣处理最早由Koch和Smith通过试验“意外地”发现[1]。早期机匣处理的结构类型有孔式和蜂窝式[2-4]，随着试验条件的成熟和计算机技术的发展，机匣处理已经演变出来多种结构类型，例如槽式[5-6]、缝式[5-6]以及自循环式[7-10]等。槽式机匣处理在降低1%左右压气机效率的基础上能够获得10%以下的稳定裕度改进量[5-6]。相比于槽式机匣处理，缝式机匣处理的扩稳效果显著，能够获得20%以上的稳定裕度改进量，但是压气机效率的损失较大[5-6]。与槽式和缝式机匣处理相比，自循环式机匣处理的扩稳能力较小，仅仅能够获得5%以下的稳定裕度改进量，但是可以提高1%左右的压气机效率[7-10]。

缝式机匣处理的扩稳效果显著，国内外学者投入大量的时间和精力来探索和澄清缝式机匣处理的结构类型和扩稳机理，主要集中在轴向缝、轴向倾斜缝以及叶片角向缝等方面，特别是轴向倾斜缝。Osborn[5]和Moore[6]等开展了缝式机匣处理的试验研究。……