小流量涡轮轴发动机动力涡轮导叶弯叶片设计

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直升机具有轻便、灵活、可超低空掠地飞行等优良的机动性能,因而在军用、民用领域都备受关注。涡轮轴发动机作为现代直升机的主要动力源,其结构尺寸小、重量轻、功率大、燃油消耗少、变工况性能优异等优良性能是直升机整体性能优秀的保证。由于结构紧凑尺寸小,因而涡轮轴发动机的流道面积受到限制。所以,涡轮轴发动机的涡轮叶片展弦比较小。在这样的叶栅通道中,二次流动所占比例较大,主流流动受到影响,降低了叶栅的通流能力,造成叶栅的损失增加。传统弯叶片设计主要是通过改变叶栅通道内的压力分布,控制叶栅通道内的涡系结构的强度和尺度,从而降低损失提高效率。但是在小展弦比涡轮叶栅通道中,边界层所占的比例过大,仅靠弯叶片无法从根本上控制二次流动的强度。既然很难通过控制通道涡的强度来降低损失,那么通过压力梯度将高损失区域尽量向端区压缩,增强主流通流能力也是一个很好的选择。本文以某型涡轮轴发动机作为研究对象,对其两级动力涡轮的导叶进行弯叶片设计,通过对比叶片正弯曲、反弯曲所带来的影响,确定了应对两列导叶进行反弯曲设计。在经过对不同弯高、弯角的分析、对比,得出了本研究中弯叶片的最佳设计,并对小展弦比涡轮弯叶片设计提出了建设性意见。
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