航空壓氣機(jī)葉片沖蝕損傷研究獲新進(jìn)展

湖南科技大學(xué)機(jī)械設(shè)備健康維護(hù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生李超在航空發(fā)動機(jī)沖蝕損傷方向取得新進(jìn)展。

直升機(jī)是高原、沙漠和沿海等地區(qū)執(zhí)行災(zāi)后救援、物資運(yùn)輸、作戰(zhàn)護(hù)航等緊急任務(wù)時(shí)的重要平臺，渦軸發(fā)動機(jī)是其核心動力裝置。受進(jìn)氣道與空氣來流方向不一致、螺旋槳、短艙干擾和地面效應(yīng)引發(fā)的環(huán)境紊流等因素的影響，發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)在機(jī)載條件下不可避免的存在進(jìn)氣畸變。同時(shí)，外部環(huán)境中的砂粒因發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的強(qiáng)大吸力并伴隨進(jìn)氣畸變反復(fù)沖擊壓氣機(jī)葉片造成沖蝕磨損，會破壞葉片結(jié)構(gòu)完整性，誘發(fā)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)失速、喘振和發(fā)動機(jī)性能衰減、壽命下降等問題，嚴(yán)重影響直升機(jī)作戰(zhàn)性能和飛行安全。

目前對于軸流壓氣機(jī)沖蝕磨損的研究中，均認(rèn)為壓氣機(jī)入口氣壓為穩(wěn)定值。事實(shí)上，進(jìn)氣畸變時(shí)壓氣機(jī)內(nèi)部流場的流動狀態(tài)會產(chǎn)生明顯變化，這將進(jìn)一步導(dǎo)致壓氣機(jī)葉片沖蝕磨損分布特征和磨損程度與理想情況下的預(yù)測值存在偏差，從而影響壓氣機(jī)葉片的抗磨損防護(hù)性能。

鑒于此，該研究成果創(chuàng)新性地研究了入口總壓進(jìn)氣畸變對壓氣機(jī)葉片沖蝕磨損的影響，基于砂粒沖擊速度測試實(shí)驗(yàn)和鈦合金沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)提出了一種沖蝕磨損理論模型參數(shù)化新方法，以某型渦軸發(fā)動機(jī)前1.5級壓氣機(jī)動葉為研究對象，構(gòu)建了考慮進(jìn)氣畸變的全流道壓氣機(jī)葉片沖蝕磨損分析模型，揭示了典型進(jìn)氣畸變角度對動葉表面沖蝕磨損分布特征和磨損程度的影響機(jī)制。

上述研究結(jié)論可為惡劣環(huán)境下渦軸發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片抗磨損防護(hù)設(shè)計(jì)提供理論參考和數(shù)據(jù)支持，對于提升渦軸發(fā)動機(jī)全天候、全疆域和立體化服役能力具有重要的工程實(shí)際意義。

(來源：中國科學(xué)報(bào))