轴流压气机低速模化设计的叶片造型

樊 琳, 居振州, 滕金芳*

(1.中国航发商用航空发动机有限责任公司设计研发中心，上海 200241；2.上海交通大学航空航天学院，上海 200240)

高压压气机的气动设计是航空发动机研制的关键环节之一。由于高压压气机转速高、后面级叶片短、叶片排之间的轴向间隙小以及高温、高压的工作环境等原因，用常规的方法很难对其内部流场进行详细的试验测量。为此，针对高压压气机后面级的内部流场测试一般采用放大压气机尺寸的低速模化试验方法。该方法的关键技术之一就是低速模化设计，即确定试验模型的基本参数，虽然试验模型的几何尺寸、转速、压力、温度等参数与原型高速压气机不同，但两者特性相同或极其接近。

在对高速压气机进行低速相似变换开展研究的领域中，历史最悠久且最为成功的就是美国GE公司的四级低速研究用压气机试验台(low speed research compressor, LSRC)，Wisler等[1]对此进行了全面总结，并给出了低速模化设计的方法。近20年来，在针对不同高速压气机开展的LSRC压气机试验研究中，Lyes等[2]和Clemen等[3]对高负荷的高压压气机开展了低速模化设计，Gallimore等[4-5]进行了叶片弯、掠技术在低速压气机中的应用，Zhang等[6-7]利用低速模化设计研究了优化的叶片造型，Lange等[8]、Wallace等[9]和Ju等[8-10]研究了悬臂和带冠静叶不同轮毂间隙的影响，文献[11-15]则是针对叶尖流动的非定常性和叶排干涉以及机匣处理的流动控制，通过低速模化开展试验研究。近两年，为了研究大涵道比风扇的角区失速现象，在低速模化设计的端区流场相似性的难点领域又进行了有益的探索[16]。……