考虑发动机性能退化的涡轮叶尖间隙预估方法研究

• 作者: 何辉 刘兆颖 刘方圆 徐启明 杨悦 毛军逵 范俊
• 来源期刊: 推进技术
• 学科: 航空航天
• 关键词: 高压涡轮 叶尖间隙预估 主动间隙控制 涡轮性能退化 热变形
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 燃烧 传热 传质
• 页码范围: 2283-2291
• 页数: 9页
• 分类号: V231.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.13675/j.cnki.tjjs.190680

摘要

针对有主动间隙控制的某型高压涡轮,建立了考虑发动机退化的叶尖间隙预估模型,重点研究了发动机在长期使用、性能退化过程中涡轮前燃气温度和蠕变变形对叶尖间隙的影响.研究中,首先分析了间隙预测中发动机性能退化影响的引入方式,建立了对应的间隙预估流程.随后以某型发动机典型工作历程为对象,对比研究了传统间隙控制方案、考虑发动机性能退化影响两种条件下的涡轮叶尖间隙尺度变化规律,并据此开展了间隙控制策略的优化调整.研究中发现,由于发动机性能的退化,导致涡轮前燃气温度升高,使得机匣、轮盘和叶片的热变形量增大,其中在最大巡航阶段对机匣的影响最大,其伸长量达到了6.914mm,与未退化前相比增大了17％,同时由于发动机的长期使用,叶片和轮盘受蠕变变形影响,导致叶尖间隙的变化.研究结果表明,采用优化后的主动间隙控制方案,各个工况下的叶尖间隙值均控制在合理范围内,尤其在高温起飞阶段,与退化状态下的间隙值相比提高了53％,有效避免了叶片严重碰摩等故障发生.