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新型轴向移动可调喷嘴增压器的研究

邵建华  
【摘要】: 本文就新开发的轴向移动喷嘴可变几何截面增压器的构造、叶片形状、以及该增压器的发动机匹配性能和喷嘴流动损失进行了详细的研究。主要工作有: 1.提出了一种轴向移动喷嘴叶片可变几何截面增压器的新结构方案。新方案将喷嘴叶片分为高速叶片和低速叶片两种,依靠喷嘴叶片的轴向移动来改变喷嘴环的有效流动面积和喷嘴出口气流角度。在总结了该型喷嘴的两种前期构造“内包型”和“差断面结合型”喷嘴的优缺点后,最后提出一种更为简洁新颖的轴向移动“双叶片一体”型叶片组合方式的喷嘴构造。 2.提出一种新的增压器喷嘴叶片设计方法。新方法采用空气动力学理论并结合双扭线理论以求降低气流流过喷嘴时的损失,提高涡轮效率。编制了喷嘴叶片外形计算的计算机程序,采用该方法设计喷嘴叶片时,叶片的外形由计算直接得出。为了便于比较设计叶片的性能,设计出三种高速叶片和三种低速叶片。新设计方法简单而有效,为喷嘴叶片的设计提供了—种新手段。 3.为了在实机匹配之前对喷嘴叶片进行性能分析,以便有选择地进行发动机匹配试验,避免匹配试验的盲目性,减轻工作强度,设计出了—种利用活塞式压气机为气源,由计算机进行数据采集和监控的喷嘴叶片冷态条件下的静吹风试验系统。 4.对所设计的三种高速叶片和三种低速叶片分别进行了冷态条件下的静吹风试验和实机匹配试验。在综合比较试验结果后,选择了一组高速叶片和低速叶片作为轴向移动双叶片一体型喷嘴的组合叶片,并在不同喷嘴位置下进行了静压吹风试验和实机匹配试验。试验结果表明,所选择的喷嘴叶片构成的可变喷嘴增压器,在宽广的发动机运行区间维持了低的燃料消耗率,并大幅度拓宽了发动机有效扭矩区间,证明了喷嘴叶片新设计理论的正确性和新喷嘴结构在构造上的合理性。


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