● 摘要
压气机是航空发动机的核心部件之一，其性能的优劣直接决定着发动机性能的优劣，因此压气机的设计在发动机的设计中起到了至关重要的作用。而随着发动机的推重比不断提高，压气机的设计朝着更高的级负荷、更少的级数、更轻的重量和更宽裕度的方向发展。斜流压气机具有介于离心压气机和轴流压气机的流动形式，既有离心压气机高压比的特点，又有轴流压气机高的流通能力的特征。因此，国际上用斜流压气机来代替离心压气机成为发动机设计中的热点。而将多级轴流压气机替换成斜流轴流组合压气机，一方面可充分利用离心力做功来实现较高的压比，另一方面可以减少高压压气机的级数，从而达到减轻发动机重量的作用。
本文对某斜流轴流组合高压压气机的设计和叶片造型采用了本课题组开发的通用于轴流、斜流和离心压气机的S2流面流线曲率法通流设计程序和任意中弧线叶片造型程序，结合三维数值模拟的手段对其进行数值模拟和分析，并对该斜流轴流组合高压压气机的性能和流场进行优化设计。文章首先介绍了课题研究背景、斜流压气机以及斜流轴流组合压气机的研究发展现状。
第二章详细介绍了该多级组合压气机的气动设计方法，介绍了本文所用的S2流面通流设计程序及任意中弧线叶片造型原理及相关步骤。
第三章首先对该斜流轴流组合高压压气机进行了通流设计，确定了压气机的流道形式、轮缘功的分配以及环量分布等，然后对该斜流轴流组合压气机进行了三维数值模拟，并对其流场进行了分析。通过流道型线的调整和斜流转子落后角的调整来降低斜流转子出口马赫数。斜流压气机性能基本达到了设计目标，但是压气机堵塞特性严重，且末级静子弯度过大，不利于末级的设计，因此需对其进行优化设计。
第四章完成了对该斜流轴流组合高压压气机的流场及性能的优化设计。通过对斜流级静子加弯设计来改善其堵塞特性；通过对斜流级静子采用串列叶片结构继续增加气流在斜流级静子中的转折角，从而继续改善压气机的堵塞特性。结果表明压气机堵塞特性得到很大程度上的缓解，极大的改善了轴流级的特性；通过对斜流级静子采用根部正弯来改善气流在斜流级静子端壁区域的流动。结果表明，静子根部正弯改变了静子通道中的压力梯度，改善了根部流动，并且使得压气机的裕度得到了提高。