代秋林, 刘志刚, 张 斌, 唐 凯, 赵建通, 刘剑鹏

1.中国航发四川燃气涡轮研究院, 四川 绵阳 621000;2.江苏金陵智造研究院有限公司, 南京 210006

0 引 言

随着风扇压气机叶片负荷的增加，在苛刻的气动条件下，流动更加容易发生分离，流动损失增大，压气机稳定工作裕度明显降低，常规的叶型设计已不能满足高效高负荷压气机的需求。与常规叶型相比，串列叶栅在高负荷条件下的性能优势更为明显。国内外研究表明，采用串列设计能有效降低单排叶片负荷，抑制叶片表面的气流分离，提高压气机稳定工作范围[1-4]。Sanger[5]研究了不同几何参数变化对串列叶栅性能的影响，结果表明：弦长等不同的几何参数对叶栅影响各有不同，当串列叶栅采用合理的几何参数时，其损失系数明显低于常规叶栅。2010年，Hasegawa等[6]为某单级跨声速风扇设计了串列转子并进行了试验研究，结果表明该风扇的设计点压比达到了2.2。在跨声速风扇中，叶片表面通道激波和附面层相互作用易产生强气流分离，而在采用串列叶栅设计的情况下，前、后叶片间的叶栅间隙导流将使激波后的气流分离得到控制，使得采用串列叶栅设计技术的叶片可获得更大的气流偏转和更高压比而又不增大其流动损失。跨声速串列叶栅抑制流动分离原理如图1所示。

图1 常规叶片和串列叶片流场示意图[6]Fig.1 Transonic flow in normal cascade and tandem cascade

在国外，串列叶片技术早已应用于多种航空发动机的轴流式风扇/压气机静子中，例如GE J-79压气机、霍尼韦尔研制的先进单级低压压气机等。……