● 摘要
变循环发动机通过改变部件的几何形状、尺寸或位置来改变其热力循环状态，使得航空发动机能够在涡喷循环和涡扇循环之间切换。由于兼具涡喷发动机的高单位推力特性和涡喷发动机的低耗油率，因此变循环发动机作为第四代战斗机及未来高性能飞机的动力装置而受到越来越广泛的重视。发动机循环参数的变化会使得涡轮叶片的工作环境发生改变，进而对其工作状态产生影响，而涡轮叶片失效的危险点又通常出现在工况发生转变的过程中，因此，有必要对这一变化过程进行瞬态研究，获得不同循环工况变化曲线对叶片工作状态影响的大小。基于以上目的，本文假定了对数函数、指数函数和线性3种不同的循环工况变化规律，并通过瞬态数值模拟的方法对叶片的流动换热进行研究，并在已得叶片内部温度场的基础上通过有限元计算进行热应力分析。 通过对3个变化过程中叶片内部温度场及热应力大小进行对比，得出以下结论：涡轮导向器叶片来流及冷气参数以指数函数变化时，叶片温度值保持最低，但引起内部热应力值波动较大；来流及冷气参数按对数函数变化时，叶片温度值较前者稍高，但内部热应力值波动较小，且应力值最低；综合考虑对涡轮叶片的各方面影响，循环参数按对数函数变化对叶片的不良影响最小，同时也最适合作为变循环发动机在循环模式切换时的状态变化规律。 本课题对于变循环发动机涡轮叶片瞬态响应的研究在国内尚属首次，因而将为今后变循环发动机的各项相关研究提供理论参考，具有重要意义。