题目：Flade风扇叶片排间性能匹配研究

为解决传统变循环发动机溢流阻力而发展起来的自适应变循环发动机，在传统变循环外围增加一个从主风扇出来的单独外流道和一个“转子叶片上的风扇Flade”。Flade接在主风扇外围，风扇前面具有单独可调的进口导叶，后面有单独可调静子。自适应变循环发动机通过打开或关闭Flade风扇前面单独可调的进口导叶以及后面单独可调静子调节发动机总的空气流量，从而有望解决传统变循环发动机的溢流阻力问题。为保证自适应变循环发动机总体循环的性能，低压风扇需要足够高的压比，因此，低压主风扇叶尖相对马赫数通常会超音。Flade风扇接在低压主风扇外围并与主风扇共同旋转，其叶根旋转半径比低压风扇叶尖更大，在转速相同的条件下，Flade面临全展向超音的设计难题。

本文针对Flade面临的全展向超音的设计难题，在充分分析Flade风扇气动特点的基础上，探讨了进口预旋分布及负荷分布对Flade风扇气动性能的影响，以及静子射流对静子根部堵塞的吹除效应，主要进行了以下二个方面的研究工作：

一、针对Flade转子全展向超音问题，研究全转速条件下Flade风扇的负荷分布和预旋分布及其对气动性能的影响，并考察所选择的负荷分布和预旋分布下的失速特征。采用沿展向从叶根到叶尖总压比逐渐降低的设计，在满足转子叶根出口绝对马赫数不是太高的情况下，能有效减小转子尖部出口马赫数。采用根部预旋高、尖部预旋低的设计取得较好的效果。根部高的预旋，有利于减小转子根部进口相对马赫数，减弱全展向超音的不利影响。尖部稍低的预旋，有利于增大尖部反力度，减小出口绝对马赫数。随着流量的减小，叶根总压比首先受到限制。在叶根通道内首先形成低速低能区，低速低能区逐渐前移、扩大和加深，扩展到整个叶根通道，从而使叶根首先进入失速状态。

二、针对于Flade静子根部进口气流超音导致严重分离问题，向附面层内注入高速气流，以吹除Flade静子根部的堵塞。用单变量法分析了射流流量、位置、角度对损失的影响，并分析了位置与角度两几何参数之间的相互影响。对于轮毂射流，分离点前射流使流体速度尚未出现明显降低时就重新获得能量，可以有效推迟和抑制分离的发生。对于叶背表面射流，激波后分离点前射流，可以使激波后的低速气流重新获得能量，达到不发生分离的效果，而激波前射流，射流补充的流速经过激波后出现较大亏损，气流仍然会出现较大范围的分离。2.66%射流比及74.49º射流角的激波后射流，静子叶背已无明显分离，使设计点整级效率大约提高4%。

本文针对于Flade风扇面临全展向超音的设计难题而展开，主要创意包括：（1）研究预旋匹配拓宽高效率区间的流动机理，通过进口导叶引入全展向正预旋，降低转子进口相对马赫数，拓宽Flade风扇高效率区间；（2）运用射流技术，吹除Flade风扇静子根部由于进口马赫数超音而在叶背产生的分离。本文的主要工作是全面分析Flade风扇的气动特点，运用预旋以及负荷匹配和射流技术拓宽Flade风扇高效率区间，目标是促进Flade风扇的工程实用，解决传统发动机的溢流阻力问题。