小尺寸无静叶对转风扇/压气机气动设计与变工况性能分析研究

无静叶对转风扇/压气机能有效减小发动机陀螺力矩，在轴向长度方面具有优势。然而，无静叶往往导致下游叶片攻角变化较大，变工况性能难以保证，且这一特点随叶尖切线速度的增大而恶化。本文利用小尺寸涡扇发动机风扇叶片根部周向速度较低的特点，尝试对其进行风扇与压气机无静叶对转方案设计。通过速度三角形分析了无静叶对转风扇/压气机的性能特点，开发了无静叶对转风扇/压气机一维设计程序进行参数方案的筛选优化，设计得到小尺寸无静叶对转风扇/压气机构型方案，设计点效率为85.1%，压比为3.16。结果表明，对转压气机的下排叶片相对进口气流角的变化范围较常规转叶+静叶相对进口气流角范围更小，而对转下排叶片的进口速度却将增大1.5～3倍，因此，需要合理选择对转风扇/压气机的轮毂比及转速比，才能保证对转风扇/压气机变转速工况下的设计点效率及失速裕度。减小对转风扇/压气机转速比有利于提高设计点效率和裕度，但本文受发动机总体指标限制，对转速比选择进行了折中。