部件性能变化对大涵道比发动机台架性能的影响

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1、2010年第36矗第4朋V01．36No．4Aug．2010部件性能变化对大涵道比发动机台架性能的影响张生，李长晖，任文成，李泳凡(沈阳发动机设计研究所。沈阳110015)张生(1982)．男。工程师，毕业于南京航空航天大学，从事大涵道比发动机总体性能设计工作。收稿日期：2009—11—091引言国际上绝大部分军、民用大型运输机的推进系统都采用直接传动的大涵道比涡轮风扇发动机。与军用小涵道比发动机相比，大涵道比发动机需要具有更高的可靠性和更长的使用寿命。1台使用寿命较长的发动机，由于叶片和机匣的磨损、侵蚀、间隙变化等诸多因素，最终必然导致

2、其性能恶化。而部件效率降低、流路总压损失增大会影响发动机几乎所有摘要：应用航空发动机总体性能计算程序，分析了部件性能变化对大涵道比、双转子涡轮风扇发动机总体性能的影响。在几个典型转速下，对比分析了某型大涵道比发动机部件效率降低及流路总压损失增大后发动机台架性能的变化，确定了影响发动机推力、耗油率、排气温度以及压缩部件稳定性的关键因素。关键词：大涵道比；涡轮风扇发动机；部件效率；总压损失；稳定性EffectofComponentPerformanceVariationonthePerformanceofHighBypassRatioEngi

3、neonTestbedZHANGSheng，LIChang—hui，RENWen—cheng，LIYong—fan(ShenyangAeroengineResearchInstitute，Shengyang110015，China)Abstract：Theeffectofcomponentpe(erminevariationonthepe咖gtllzll配eofhighbypassratiodouble-spoolturbofanenginesontestbedWasanalyzedbytheoverallpe咖删删ecalculatio

4、nprocedure．Inseverglltypicalspeedconditions，thevariationofpe咖r刀删e口highbypassratioengineontestbedafterthecomponenteffwiencydropandtheflowpathwtal-pmssumlossriseltJ砸analyzed．Thekeyfactorsoftheinfluenceofthrust,specificfuelconsumption,EGTandthestabilityofcompressedcomponents

5、113eredefined．Keywords：highbypassratio；turbofanengine；componentsefficiency；total—-pressureloss；stability部件的共同工作，使发动机工作过程参数和主要性能数据改变，主要表现在在同样推力条件下耗油率和排气温度升高。本文通过计算分析，确定了部件性能变化对发动机台架性能的影响，为发动机试车数据分析提供依据和改进设计时的匹配方案提供参考，同时也可以对未来产品的返修作指导。2计算说明在大多数情况下，涡轮进口温度与高压压气机转速的平方近张生奢：舶件性摧

6、变化对大涵叠比发动觚台架性餐昀掰嘀似成正比。因此，控制高压转速啦能保持发动机的机械负荷和热负荷不变。因此，对于大多数涵道比不是很大的涡轮风扇发动机，都选择rt2作为被控参数；而对于涵道比为4以上大涵道比发动机，大部分推力由外涵产生，主要取决于流过外涵的空气流量和压比，而二者由风扇转速决定，因此，对于大涵道比发动机来说，控制低压转速／7,。比控制高压转速rt2对推力的影响更有效。本文计算按照发动机低压换算转速二．。=const进行控制，参数变化是在同一低压换算转速下进行对比，高压压气机稳定裕度是在同一高压换算转速下进行对比。计算了发动机在海

7、平面静止状态、标准大气下、台架状态的节流特性。节流范围为低压换算转速50％到起飞点。各部件效率、流路总压恢复系数均按照降低1％进行分析。3影响分析3．1风扇外涵效率变化对性能的影响风扇外涵效率降低1％对台架性能的影响见表1。表1风扇外涵效率仇降低1％对台架性能的影响一却}8F8sfcAn2a兀95△s％nlR

8、％

9、％

10、％4咖in)／K

11、％由表1可知，当转速二慷=eonst时，风扇外涵效率降低，导致风扇功率增大，大于低压涡轮可用功，风扇转速有下降的趋势；为保持风扇转速不变，燃烧室供油量增加，高压转速升高，转差增大，高压流通能力增强，风扇内涵

12、+增压级的稳定裕度略有提高，对风扇外涵和高压压气机的稳定裕度影响很，J、。高压压气机工作线的位置只与核心机工作效率和表征它的作功系数有关。当风扇效率改变时，高压共同工作线位置不变；但是当高压转