基于设计体系的高性能多级压气机综合设计技术

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1、第39卷第4期2013年8月航空发动机AeroengineV01．39No．4Aug．2013基于设计体系的高性能多级压气机综合设计技术李孝堂，崔英俊(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：综合设计技术在压气机设计中的作用极其重要。压气机设计体系建设取得了很大进步，但目前尚没有1种设计体系能够自动完成高性能多级压气机设计，为此，需要设计者在设计中掌握并能够灵活运用综合设计技术。应用综合设计技术完成2个成功设计实例：改进设计20世纪80年末期的某4级轴流压气机的第2级，使整机绝热效率提高2．4

2、％；21世纪初期综合运用已有设计技术完成整机绝热效率达0．9的某型5级轴流压气机设计。分析表明：设计者只有掌握了综合设计技术并能够熟练运用已有的设计体系。才能够充分发挥设计体系的重大作用。从而设计出理想的高性能压气机。关键词：综合设计技术；设计体系；压气机；航空发动机李孝堂(1961)，男，自然科学研究员，主要从事燃气轮机型号研制与科研IntegratedDesignTechniqueofHighPerformanceMultistage管理工作，现任中航工业动力所副所长。CompressorsBasedo

3、nDesignSystem收稿日期：2013-01-04LIXiao—tang，CUIYing-jun(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China)Abstract：Theroleofintegrateddesigntechniqueisveryimpetantincompressordesign．Althoughmuchprogresshasbeenmadeonthedesignsystem，thereisstilln

4、otsuchasystemthatisabletoperformahighperformancemultistagecompressordesignautomatically．Sothedesignermustmasteranduseflexiblelytheintegrateddesigntechnique．Twosuccessfuldesigncasesincludeoveralladiabaticefficiencyadvancing2．4percentbymodifyingthesecondstag

5、eofafourstageaxialcompressorofthe1980sandadiabaticefficiencyO．90obtainedbyfivestagesin21stcentury．Theanaly8i8indicatethatonlyifthedesignermastertheintegrateddesigntechniqueandCalluseexpertlythedesignsystem,thesystemCanbemadethebestofinidealhighperformancec

6、ompressordesign．Keywords：integrateddesigntechnique；designsystem；compressor；,aemengine0引言多级高性能压气机是航空发动机设计中的难点。其原因是随着飞机飞行包线愈来愈宽、机动性愈来愈高以及超声速巡航等性能要求的不断提高，发动机整体对压气机的性能提出了更高要求，主要包括高平均级压比、高效率、高喘振裕度、强抗畸变能力、特性线要有宽的高效率区范围、高中低转速范围都要有高性能、没有颤振。应该说这种要求是无可厚非的，也是压气机设计人员孜

7、孜追求的目标，但要全面达到这些目标确实非常困难。随着计算机技术的迅速发展，压气机设计技术和方法也在不断改进和发展，依次经历了如下阶段：(1)1维反问题；(2)2维反问题；(3)2维反问题结合1维正问题；(4)2维反问题同时结合2维正问题和S1正问题(后又增加s1反问题)；(5)2维反问题同时结合3维正问题和Sl反问题；(6)在(5)的基础上又加入非定常流计算；进一步的发展将是引入3维反问题设计方法。设计技术的发展为成功设计高性能压气机提供了很好的工具，但目前没有1种方法能够确保1次就能成功地设计出高性能多级

8、压气机。而实际上起核心作用的仍然是综合设计技术，这就是以前也能设计出性能不错的压气机，而如今也能设计出失败的压气机的原因。同样的设计工具和设计目标，在不同设计者的手中可以得到相差很大的设计结果。因此，在不断改进设计工具的同时，必须不断提高设计者的综合设计技术。所谓综合设计技术是指设计者综合各种信息通过设计工具来实现设计的技术，是设计者综合设6航空发动机第39卷计素质和水平的体现，包括：对设计工具和专业知识的熟练掌