高国荣， 强 艳

(中国航发商用航空发动机有限责任公司研发中心，上海 200241)

随着压气机不断向高负荷和低展弦比的方向发展[1]，叶尖间隙造成的损失占总损失的比例越来越高; 同时间隙会影响端壁区域的流动，进而影响到压气机的级间匹配，因此研究间隙损失对研制大涵道比涡扇发动机高压压气机至关重要。目前一般在静子机匣内壁上喷涂易磨涂层[2-3]，允许发动机工作时叶片不至于刮磨到机匣的钢基，控制了叶尖间隙又不使叶片损坏。但在实际服役过程中，由于高压压气机的工作环境比较恶劣，高温、叶片刮削、外部颗粒及气体冲蚀都会使机匣涂层失效[4]，导致叶尖间隙发生改变，压气机的喘振裕度降低，这对航空发动机高压压气机的工作稳定性十分不利。以CFM56-3发动机为例，试验表明，高压压气机叶片尖部间隙增加0.25 mm，排气温度裕度(exhaust gas temperature margin, EGTM)降低5 ℃[5]。

中外学者针对压气机转子叶尖端区复杂二次流动、流动失稳、间隙尺寸效应、泄漏涡系结构等开展了大量的数值计算及试验研究。Boristav等[6]研究了前排导叶尾迹对叶顶间隙泄漏流动的影响，流动特征发生变化，导致损失和阻塞减少，压升比增加。Kang等[7]通过数值模拟得到全周方向上的气流轴向变化，认为设计点时主流区能够显著影响尖部流场，而当偏离设计点时会显示出流场周向不均匀性。Kazutoyo等[8]通过试验和数值模拟方法阐述了叶顶间隙对轴流压气机转子失速开始和形成历程以及涡结构。Sakulkaew等[9]详细研究了压气机效率随转子间隙的变化规律，分析了压气机效率对不同间隙的敏感度及其产生原因。……