一种斜切口进气道对压气机性能的影响

doi:10.7527/S1000-6893.2025.32676

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一种斜切口进气道对压气机性能的影响

张煜寒¹, 付磊², 刘若阳², 马宁², 张明³(), 董旭¹, 李真宇³, 孙大坤³, 孙晓峰¹^,³

^1. 北京航空航天大学航空发动机研究院，北京 100083
^2. 中国航空发动机研究院，北京 101304
^3. 北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100083

收稿日期:2025-08-13 修回日期:2025-09-01 接受日期:2025-09-25 出版日期:2025-10-17 发布日期:2025-10-09
通讯作者: 张明

Effect of a drooped intake on performance of compressor

Yuhan ZHANG¹, Lei FU², Ruoyang LIU², Ning MA², Ming ZHANG³(), Xu DONG¹, Zhenyu LI³, Dakun SUN³, Xiaofeng SUN¹^,³

^1. Research Institute of Aero-Engine，Beihang University，Beijing 100083，China
^2. Aero Engine Academy of China，Beijing 101304，China
^3. School of Energy and Power Engineering，Beihang University，Beijing 100083，China

Received:2025-08-13 Revised:2025-09-01 Accepted:2025-09-25 Online:2025-10-17 Published:2025-10-09
Contact: Ming ZHANG

摘要/Abstract

摘要：

斜切口短舱进气道的稳态流动畸变随短舱缩短而加剧。为探究该类进气道对压气机特性和噪声的影响，设计一种斜切口进气道并开展地面压气机室内实验。结果表明：设计的斜切口进气道与风扇的间距为2.3倍管径时，基本不影响风扇的压升、效率特性及失速起始模式；该斜切口进气道出口声场的频谱特性和模态与标准进气道相似，但稳态流动畸变对转静干涉噪声存在干扰。模态分析显示，理论模型预测不完全适用于研究对象TA29实验台；此外，斜切口进气道的不对称性会导致前传至进气道的噪声在更多非主导模态上被激发或削弱。

关键词: 压气机/风扇, 进气道, 进发匹配, 风扇噪声, 声模态

Abstract:

The steady flow distortion induced by the drooped intakes intensifies with the design trend of shortening the nacelle length. To investigate whether drooped intakes impact compressor performance and noise， this study designed a drooped intake and conducted compressor experiments under static intake conditions. Experimental results demonstrate that for the subject investigated， at a distance of 2.3 times the duct diameters upstream of the fan， the drooped intake exerts negligible influence on fan pressure rise and efficiency characteristics and does not alter its stall inception pattern. The spectral characteristics and mode composition of the exhaust sound field from the drooped intake align with those of standard intakes， while steady flow distortion perturbs rotor-stator interaction noise. Mode analysis reveals that theoretical modes are not fully applicable to the TA29 experiment rig examined herein. Additionally， the asymmetry of the drooped intake enhances or suppresses upstream-propagating noise modes across multiple non-dominant mode orders.

Key words: compressor/fan, intake, intake/engine compatibility, fan noise, acoustic mode

中图分类号:

V231.3

张煜寒, 付磊, 刘若阳, 马宁, 张明, 董旭, 李真宇, 孙大坤, 孙晓峰. 一种斜切口进气道对压气机性能的影响[J]. 航空学报, 2026, 47(7): 632676.

Yuhan ZHANG, Lei FU, Ruoyang LIU, Ning MA, Ming ZHANG, Xu DONG, Zhenyu LI, Dakun SUN, Xiaofeng SUN. Effect of a drooped intake on performance of compressor[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2026, 47(7): 632676.

图/表 16

图 1

图 2

表1

图 3

图 4

图 5

图 6

表2

实验测量不确定度

参数	数值
流量系数不确定度 $u φ$	0.001 44
流量系数参考值 $φ r e f$	0.467
流量系数相对误差 $u φ φ r e f$ /%	0.309
静压升系数不确定度 $u ψ$	0.003 42
静压升系数参考值 $ψ r e f$	0.46
静压升系数相对误差 $u ψ ψ r e f$ /%	0.744

表2

图 7

图 8

图 9

图 10

图 11

表3

管道周向模态分析

BPF	k	m=nB+kV	$f m n c / H z$	$Ω c u t - o f f /$ （r·min^-1）
1	-1	-4	1 918.3	5 004
2	-1	19	7 641.5	9 967
	-2	-8	3 480.3	4 540
3	-2	15	6 140.1	5 339
	-3	-12	5 006.8	4 354
4	-3	11	4 627.2	3 018
	-4	-16	6 516.3	4 250
5	-4	7	3 094.5	1 615
6	-5	3	1 515.6	659

表3

图 12

表4

转静干涉理论预测的声模态下的声压级

BPF	m=nB+kV	$S T D / d B$	$S L / d B$
1	-4	118.7	118.8
2	19（1）	截止	截止
	-8	96.1	97.3
3	15（-3）	113.8	113.0
	-12（-6）	96.4	97.0
4	11（-7）	98.7	97.0
	-16（2）	95.4	94.9
5	7	83.2	83.5
6	3	81.9	79.7

表4

参考文献 24

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

类别	参数	数值
类别	参数	静子	转子
几何参数	叶片数	23	27
	流道外径/mm	300	300
	展弦比	1.2	1.4
	轮毂比	0.61	0.61
	叶尖间隙/mm		0.40
	转静间隙/mm	30~35
气动设计参数	设计流量/（kg·s^-1）	2.90
	设计转速/（r·min^-1）	5 800
	功率/kW	9.568 7
	设计效率	0.864
	设计压升	1.031
	转子叶中速度/（m·s^-1）	72.88

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