航空发动机喘振的研究与发展.pdf

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1、2015年6月机械设计与制造工程Jun．2015第44卷第6期MachineDesignandManufacturingEn~neenngV01．44No．6DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．06．001航空发动机喘振的研究与发展罗泽明，郑丽，张玉宪(海军航空兵学院飞行理论系，辽宁葫芦岛125001)摘要：针对航空发动机喘振的特殊情况，在总结现有研究成果的基础上，指出了目前发动机喘振研究的3个方向——稳定性研究、防喘控制研究和喘振故障诊断，分析了各自的研究现状和发展趋势，对发动机设计人员、工程技术人员和飞

2、行人员全面把握喘振问题，具有一定的参考价值。关键词：喘振；稳定性；防喘系统；主动控制；故障诊断中图分类号：V235．1文献标志码：A文章编号：2095—509X【2015)06—0001—04喘振是航空发动机在使用过程中经常遇到的等⋯利用计算流体力学方法研究了可转静叶对提一种特殊情况。当发动机严重偏离设计工作状态、高压气机部分转速下喘振裕度的效果，指导选取最压气机前后流通能力不匹配时，压气机内就会出现优可转静叶安装角，使压气机喘振裕度达到最大。叶片边界层流动分离现象，甚至进一步发展成旋转王健康等提出了一种发动机喘振裕度的建模方失速状态直至

3、喘振状态。喘振是发动机的一种不法，建立了常规飞行时的无畸变模型与超机动飞行稳定工作状态，喘振时，压气机内出现气流流动、分时的损失量模型，并通过数字仿真，验证该方法可离、中断的脉动现象，气流时断时续，压力时大时控制喘振裕度在11％一13％。向宏辉等基于多小。飞行中发生喘振时，发动机将会出现振动，发台轴流压气机喘振的试验数据，提出并验证了一种出低沉的噪声，燃气温度急剧升高，转速摆动或下轴流压气机喘振边界经验预估方法。降，严重时会造成发动机停车。流场研究是利用大型CFD计算软件，如CFX、为了改善压气机的工作特性，提高发动机稳定NUMECA、F

4、LUENT、STAR—CD等对压气机内部流工作的范围，目前航空发动机工程师们的研究包括场进行稳态和非稳态流场计算，获得喘振时的特3个方向：通过喘振裕度分析和流场仿真进行稳定征。胡江峰等对某型多级轴流压气机非设计工性研究；发动机防喘和消喘控制系统研究；喘振故况进行了数值计算，分析了近喘振工况下的流场特障的检测和诊断。本文从这3个方面对航空发动性，仿真结果与试验数据吻合。贺晓亮_5进行了机喘振的研究现状和进展进行了梳理。压气机近喘振点三维非定常计算，对喘振时的速度场和压力场进行了研究。马超、朱智富等一对离1稳定性研究心压气机进行了设计转速下喘

5、振临界点的非稳态稳定性是保证航空发动机安全、可靠、稳定工数值模拟，并对压气机各部件在该工况下的非定常作的关键。喘振就是发动机进入一种以气流中断流动状况进行了详尽阐述。为特征的不稳定状态。目前，在设计阶段，对发动机喘振的研究分为两方面：喘振裕度研究和流场研2防喘控制研究究。为提高喘振裕度，防止发动机喘振，现代战斗喘振裕度是衡量喘振发生可能性大小的量，是机都进行了防喘控制。Edward。认为，喘振的影响发动机稳定工作的关键因素。目前设计阶段控制是今后50年压气机研究的主要问题。著名的的指导思想是通过设计提高喘振裕度。任晓栋美国国家发动机研究计

6、划IHPTE和VAATE的智收稿日期：2015—04—02作者简介：罗泽明(1973一)，男，湖北武汉人，海军航空兵学院教授，主要研究方向为航空发动机。2015年第4_4卷机械设计与制造工程能发动机部分，都将喘振研究与主动稳定性控制技工作线，或者在改变压气机稳定边界的同时也改变术列为重要内容。风扇／压气机稳定工作点的性能¨，它能保证发动2．1防喘系统机使用安全，但会不同程度地导致发动机性能的下防喘系统分为两类。降，且此时喘振已经形成，对压气机已造成危害。一是短时增稳系统。具体调节措施包括压气Epstein等¨在1986年提出的喘振主动控制

7、机可调静子导流叶片、放气、改变发动机尾喷管临概念为解决发动机稳定性问题提供了新的思路，其界面积、迅速减少燃油、改变超声速进气道斜板的核心思想是在发动机出现失稳征兆而未进入失稳位置。时便对发动机实施控制，增大喘振裕度，从而避免二是消喘复原系统。它是在短时增稳系统的发动机失稳。它通过改变压气机的稳定边界来提基础上，增加了压气机不稳定工作的信号检测装高发动机的稳定工作裕度，其优点是工作点不变，置、信号转换器、时间继电器和功率放大器，使发动不会降低发动机的性能。机扩稳执行机构的执行速度比短时增稳系统快得张海波等¨针对整台涡扇发动机，提出一种多。例

8、如，A／I31一G3发动机就装有消喘系统，当基于压力相关度测量的发动机主动稳定性控制技发动机发生喘振时，综合调节器通过电信号的传术，建立并仿真验证了涡扇发动机喘振实时模型。达，能够减小进气道流