大涵道比涡扇发动机风扇_压气机气动设计技术分

　第29卷　第3期　2008年　　5月航　空　学　报

ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAVol129No13May　2008

　　文章编号:100026893(2008)0320513214

大涵道比涡扇发动机风扇/压气机

气动设计技术分析

陈懋章,刘宝杰

(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京　100083)

特邀

Fan/CompressorAeroDesignTechnologyforHighBypassRatioTurbofan

ChenMaozhang,LiuBaojie

(SchoolofJetPropulsion,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing　100083,China)

摘　要:对用于大型客机的大涵道比涡扇发动机的风扇/压气机气动设计技术现状及其发展趋势进行了概述,分析了其技术难点,旨在说明中国发展高性能大涵道比涡扇发动机在风扇和压气机方面将面临的一些挑战,并分析亟待突破的一些关键技术。

关键词:大型客机;大涵道比;风扇;压气机;气动设计;噪声中图分类号:V231.3　　　文献标识码:A

Abstract:Fan/compressoraerodesigntechnologiesfortheofhighturbofansaresum2marized,andtheirchallengesonourdevelopmentofhighSomekeytech2nologiesthatneedtobebreakthroughareproposed.

Keywords:largecommercialairplane;high;;aerodesign;noise

　　20世纪30vonOhain,从———喷气时代。经过60多年持续不断的发展和创新,航空发动机和飞机的性能日益提高,已对人类社会的各个方面产生了重大而深远的影响。航空涡轮发动机以其先进性和复杂性成为一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重要标志之一。

在各种航空涡轮发动机中,军机主要追求高的推重比;而民机则有更多方面的要求,如经济性、安全可靠性和环保等。20世纪50年代出现了装机使用的涡轮风扇发动机。由于其特有的技术优势,在现代的军用和民用航空发动机中已逐渐占据主流地位。目前中国已将大型民用客机正式列为中长期发展规划中的重大专项,而世界干线客机的动力100%均采用涡轮风扇发动机,这种状态在未来相当长的时期内不会有根本性的变化。作为大型客机的动力装置,涡轮风扇发动机的主要优势在于:不仅能提供较快的飞行速度,而且具有良好的经济性、安全性、可靠性和维修性,也能满足国际民航组织提出的环保等方面的要求。

收稿日期:2008203221;修订日期:2008204207通讯作者:刘宝杰E2mail:liubj@

目前现役大型客机的典型技术指标是:

①飞行速度:800～850km/h(Ma=0175～0180,11km高空)。

②巡航耗油率:0155～0160kg/(daN h)。③空中停车率:≤01002～01005次/1000EFH。

④寿命约为5×104h。

进入21世纪后,对这些方面提出了更高的要求,为此美国和欧盟制定了相应的技术发展目标,如表1所示,以满足人们的未来需求。

航空涡轮发动机经济性的提高主要是依靠提高发动机的总效率,降低发动机的研制、生产、使用和维护成本。发动机的单位耗油率与总效率成反比:

ηCe=v0/H0

(1)

式中:v0为飞行速度;H为燃料热值,η0为总效

η率,η其中η0=ηt×p。t为发动机的热效率,表示发动机作为热机将加入的热能转变为循环功的有

效程度或理想程度;ηp为推进效率,表示发动机作为推进器的有效程度。