航空發(fā)動機喘振的研究與發(fā)展.pdf

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1、2015年6月機械設(shè)計與制造工程Jun．2015第44卷第6期MachineDesignandManufacturingEn~neenngV01．44No．6DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．06．001航空發(fā)動機喘振的研究與發(fā)展羅澤明，鄭麗，張玉憲(海軍航空兵學(xué)院飛行理論系，遼寧葫蘆島125001)摘要：針對航空發(fā)動機喘振的特殊情況，在總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，指出了目前發(fā)動機喘振研究的3個方向——穩(wěn)定性研究、防喘控制研究和喘振故障診斷，分析了各自的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對發(fā)動機設(shè)計人員、工程技術(shù)人員和飛

2、行人員全面把握喘振問題，具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：喘振；穩(wěn)定性；防喘系統(tǒng)；主動控制；故障診斷中圖分類號：V235．1文獻標志碼：A文章編號：2095—509X【2015)06—0001—04喘振是航空發(fā)動機在使用過程中經(jīng)常遇到的等?利用計算流體力學(xué)方法研究了可轉(zhuǎn)靜葉對提一種特殊情況。當發(fā)動機嚴重偏離設(shè)計工作狀態(tài)、高壓氣機部分轉(zhuǎn)速下喘振裕度的效果，指導(dǎo)選取最壓氣機前后流通能力不匹配時，壓氣機內(nèi)就會出現(xiàn)優(yōu)可轉(zhuǎn)靜葉安裝角，使壓氣機喘振裕度達到最大。葉片邊界層流動分離現(xiàn)象，甚至進一步發(fā)展成旋轉(zhuǎn)王健康等提出了一種發(fā)動機喘振裕度的建模方失速狀態(tài)直至

3、喘振狀態(tài)。喘振是發(fā)動機的一種不法，建立了常規(guī)飛行時的無畸變模型與超機動飛行穩(wěn)定工作狀態(tài)，喘振時，壓氣機內(nèi)出現(xiàn)氣流流動、分時的損失量模型，并通過數(shù)字仿真，驗證該方法可離、中斷的脈動現(xiàn)象，氣流時斷時續(xù)，壓力時大時控制喘振裕度在11％一13％。向宏輝等基于多小。飛行中發(fā)生喘振時，發(fā)動機將會出現(xiàn)振動，發(fā)臺軸流壓氣機喘振的試驗數(shù)據(jù)，提出并驗證了一種出低沉的噪聲，燃氣溫度急劇升高，轉(zhuǎn)速擺動或下軸流壓氣機喘振邊界經(jīng)驗預(yù)估方法。降，嚴重時會造成發(fā)動機停車。流場研究是利用大型CFD計算軟件，如CFX、為了改善壓氣機的工作特性，提高發(fā)動機穩(wěn)定NUMECA、F

4、LUENT、STAR—CD等對壓氣機內(nèi)部流工作的范圍，目前航空發(fā)動機工程師們的研究包括場進行穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)流場計算，獲得喘振時的特3個方向：通過喘振裕度分析和流場仿真進行穩(wěn)定征。胡江峰等對某型多級軸流壓氣機非設(shè)計工性研究；發(fā)動機防喘和消喘控制系統(tǒng)研究；喘振故況進行了數(shù)值計算，分析了近喘振工況下的流場特障的檢測和診斷。本文從這3個方面對航空發(fā)動性，仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合。賀曉亮_5進行了機喘振的研究現(xiàn)狀和進展進行了梳理。壓氣機近喘振點三維非定常計算，對喘振時的速度場和壓力場進行了研究。馬超、朱智富等一對離1穩(wěn)定性研究心壓氣機進行了設(shè)計轉(zhuǎn)速下喘

5、振臨界點的非穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性是保證航空發(fā)動機安全、可靠、穩(wěn)定工數(shù)值模擬，并對壓氣機各部件在該工況下的非定常作的關(guān)鍵。喘振就是發(fā)動機進入一種以氣流中斷流動狀況進行了詳盡闡述。為特征的不穩(wěn)定狀態(tài)。目前，在設(shè)計階段，對發(fā)動機喘振的研究分為兩方面：喘振裕度研究和流場研2防喘控制研究究。為提高喘振裕度，防止發(fā)動機喘振，現(xiàn)代戰(zhàn)斗喘振裕度是衡量喘振發(fā)生可能性大小的量，是機都進行了防喘控制。Edward。認為，喘振的影響發(fā)動機穩(wěn)定工作的關(guān)鍵因素。目前設(shè)計階段控制是今后50年壓氣機研究的主要問題。著名的的指導(dǎo)思想是通過設(shè)計提高喘振裕度。任曉棟美國國家發(fā)動機研究計

6、劃IHPTE和VAATE的智收稿日期：2015—04—02作者簡介：羅澤明(1973一)，男，湖北武漢人，海軍航空兵學(xué)院教授，主要研究方向為航空發(fā)動機。2015年第4_4卷機械設(shè)計與制造工程能發(fā)動機部分，都將喘振研究與主動穩(wěn)定性控制技工作線，或者在改變壓氣機穩(wěn)定邊界的同時也改變術(shù)列為重要內(nèi)容。風扇／壓氣機穩(wěn)定工作點的性能¨，它能保證發(fā)動2．1防喘系統(tǒng)機使用安全，但會不同程度地導(dǎo)致發(fā)動機性能的下防喘系統(tǒng)分為兩類。降，且此時喘振已經(jīng)形成，對壓氣機已造成危害。一是短時增穩(wěn)系統(tǒng)。具體調(diào)節(jié)措施包括壓氣Epstein等¨在1986年提出的喘振主動控制

7、機可調(diào)靜子導(dǎo)流葉片、放氣、改變發(fā)動機尾噴管臨概念為解決發(fā)動機穩(wěn)定性問題提供了新的思路，其界面積、迅速減少燃油、改變超聲速進氣道斜板的核心思想是在發(fā)動機出現(xiàn)失穩(wěn)征兆而未進入失穩(wěn)位置。時便對發(fā)動機實施控制，增大喘振裕度，從而避免二是消喘復(fù)原系統(tǒng)。它是在短時增穩(wěn)系統(tǒng)的發(fā)動機失穩(wěn)。它通過改變壓氣機的穩(wěn)定邊界來提基礎(chǔ)上，增加了壓氣機不穩(wěn)定工作的信號檢測裝高發(fā)動機的穩(wěn)定工作裕度，其優(yōu)點是工作點不變，置、信號轉(zhuǎn)換器、時間繼電器和功率放大器，使發(fā)動不會降低發(fā)動機的性能。機擴穩(wěn)執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行速度比短時增穩(wěn)系統(tǒng)快得張海波等¨針對整臺渦扇發(fā)動機，提出一種多。例

8、如，A／I31一G3發(fā)動機就裝有消喘系統(tǒng)，當基于壓力相關(guān)度測量的發(fā)動機主動穩(wěn)定性控制技發(fā)動機發(fā)生喘振時，綜合調(diào)節(jié)器通過電信號的傳術(shù)，建立并仿真驗證了渦扇發(fā)動機喘振實時模型。達，能夠減小進氣道流