科创中国

航空航天技术,单级风扇

发动机推重比的提高是发动机技术水平提升的主要标志，主要可通过以下两种技术途径实现：一是在保证总重量不变的前提下增加发动机推力；二是在保证总推力不变的前提下减小发动机重量。无论采用哪种方式，归根结底都会使压缩系统的气动负荷大幅攀升。而随着压气机级负荷的提高，在更高的逆压梯度下，流动分离和端区堵塞现象会更加突出，导致发动机的效率降低，并且可能诱发压缩系统的旋转失速现象。对于轮毂区的流动而言，由于稠度本身就比较大，金属堵塞严重；在更高的气动负荷条件下，会进一步加剧轮毂区的流动堵塞。此时，传统的设计方法面临新的挑战。

该项目以传统单级风扇/压气机叶片和流道几何结构作为基准，综合考虑叶片金属堵塞对流道流通能力的影响，将不同轴向位置、不同径向高度上叶片的金属堵塞按照一定规律进行折合，并通过轮毂造型对流道流动面积进行对应补充。对这一折合规律参数化后，提炼出控制单级压气机轮毂型线空间分布的多个调节参数，通过全局优化方法对控制参数进行组合寻优，研发出一种以“双波浪”结构为特征的新型轮毂设计方法。该方法将单级风扇/压气机转子叶排和静子叶排的金属堵塞效应考虑到轮毂的设计过程中，引入叶尖权重函数、叶根权重函数、最大凹陷处前移量、前端伸缩比、后端伸缩比及光滑参数等控制参数，造型后形成“双波浪”结构的轮毂形状。造型过程采用全局优化算法对控制参数进行调节，绝热效率最大时的轮毂曲线即为优化得到的轮毂曲线，优化之后的轮毂端区流动得到改善，流通能力增大，扩宽了风扇/压气机的工作范围，并提高了风扇/压气机的整体性能。

来自北京航空航天大学，可为本项目的研究开展提供良好的研究工作条件。项目的研究团队由教授、青年教师、博士生和硕士生等人员组成，团队负责人多年从事相关方面的科研与教学工作，负责完成过科技重大专项课题等以及横向合作等多项课题的研究工作。团队人员构成合理，技术基础好，研发能力强，为本项目的研究开展提供了良好的人员保障。

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