● 摘要
出口级的损失大、效率低是制约多级压气机性能提高的关键因素之一，其相关设计技术受到先进航空发动机国家重视，目前，国内对出口级设计技术的研究则还处于起步阶段，虽然取得了一定的成果，但仍有许多关键问题需要解决。 本文以某九级压气机和E3多级压气机作为基础，分析了限制多级压气机出口级性能提高的几何和气动因素。根据总结的几何和气动参数规律，以某九级压气机为基础，设计了与其几何基本一致、性能大体相当的出口级。进而以新设计的出口级为设计技术研究平台，利用三维数值模拟技术，研究了进口流场不均匀、转子叶尖泄漏、安装角、稠度、负荷和转子根尖前掠造型对出口级性能的影响。 通过对出口级静子进行三维气动造型设计，有效的控制了静子根尖角区分离，降低了静子的近端壁损失，使静子的落后角降低了1.5～2°；同时，转子叶根处的角区分离也得到了抑制，提高了其做功增压能力，高效率区域也相应扩大。静子改进后，出口级工作点效率大约提高4个百分点，而九级压气机工作点效率也相应提高了0.2个百分点。通过出口级转子进行三维气动造型设计，进一步改善出口级转子的性能，提高了转子根尖的效率，改善了在九级中出口级的性能，同时，九级压气机相对于原型在设计点效率提高了近0.3个百分点，同时，提高了九级压气机的失速裕度。 本文研究的多级压气机出口级设计技术可以推广至与出口级几何和气动特点近似的后面级，将会有助于多级压气机性能的提高。