[发明专利]亚声速旋涡吹气式压气机叶片

说明书

一种亚声速旋涡吹气式压气机叶片，在吹气式压气机叶片的吸力面上沿展向排布有一列吹气孔，并使各吹气孔与该吹气腔贯通。在该叶片吸力面后缘上沿展向排布有一列旋涡发生器，并使各旋涡发生器与各吹气孔一一对应。各旋涡发生器外形呈三棱锥形，前缘与所述叶片的前缘方向一致。本发明在流动控制结构上进行了创新，通过在叶展方向贯通叶片的吹气腔、在叶片吸力面开孔的吹气孔以及在叶片吸力面后缘安装旋涡发生器，使该亚声速旋涡吹气式叶片在增大负荷的同时有效控制了叶片吸力面流动分离，使得在对吹气腔注入高能流体后，有效抑制附面层分离，在一定程度上适应压气机内复杂的工况，进一步提高压气机压比和负荷。

技术领域

本发明涉及压气机领域，具体是一种旋涡吹气式压气机叶片。

背景技术

现代航空技术的发展要求航空发动机具有更高的推重比。因此，需要进一步提高压气机级负荷、级压比以满足更高推重比的要求。然而，高负荷压气机内部的工作环境十分严苛，强逆压梯度下压气机内部不可避免地会发生流动分离现象，造成压气机内部的流动损失及气动性能下降。为满足压气机高气动负荷的要求，研究人员已在压气机流动控制方面开展了大量研究。目前流动控制方法主要分为两种：被动流动控制技术和主动流动控制技术。

被动流动控制技术通过改变压气机叶片和端壁的几何形状来控制流场，如旋涡发生器、三维叶片设计和端壁造型等方法。旋涡发生器对延缓附面层分离的发生具有一定的控制作用。刘艳明等人在《斜坡型旋涡发生器控制叶栅角区分离的数值模拟》(《空气动力学学报》2020年第38卷第06期)中研究了端壁旋涡发生器对压气机叶栅流场的影响，探究了旋涡发生器各几何参数及来流攻角的影响机理，结果表明，旋涡发生器产生的流向涡与端壁二次流动相互作用，抑制了通道涡向吸力面的发展，并将主流高能流体卷入角区，从而削弱了角区分离，最优的旋涡发生器方案降低了7.82％的总压损失。沈遐龄等人在《旋涡发生器对机翼最大升力和失速迎角的影响》(《北京航空航天大学学报》1998年第03期)中研究了旋涡发生器对机翼气动性能的影响，结果表明，旋涡发生器可以延缓机翼上附面层分离，机翼最大升力和失速迎角提高,改善飞机低速大迎角的气动特性。上述研究均通过旋涡发生器控制了叶片/机翼流动分离，提高了气动性能，然而，在非设计工况下，尤其在大攻角或高负荷工况下，旋涡发生器的控制效果明显降低，甚至对流场产生负面影响。

相比于被动流动控制技术，主动流动控制技术通过局部施加激励，即由外界注入能量来控制流动分离，能适应不同的工作状态，始终保证较好的流动控制效果。例如，在压气机内采用附面层吹气的方案可以有效控制流动分离。