航空发动机涡轮叶栅进口热斑试验技术

航空发动机燃烧室出口流场存在着明显的温度不均匀，其局部的最高温度可达到最低温度的两倍左右，这种局部的高温气流被称为“热斑”(Hot Streak)。热斑进入涡轮叶栅后，冷热气流具有不同的迁移路径，会导致叶片表面出现局部高温区，增加叶身热应力，严重时还会出现叶片局部烧蚀。因此，深入研究涡轮叶栅进口热斑迁移特性及其主要影响因素，将有助于制定更为合理的涡轮叶片冷却方案，从而提高涡轮的效率、可靠性及其寿命。国外在20世纪80年代就开始了热斑现象的试验研究，近年来在一些涡轮及叶栅试验设备的改造升级、新建时，仍将涡轮进口热斑模拟作为试验器的一个重要功能进行考虑。与国外相比，国内从本世纪初才逐渐开始通过跟踪国外的一些研究成果，进行了部分数值模拟和极为有限的试验研究，有关涡轮叶栅进口热斑迁移及影响机理的试验研究目前还未见公开报道。

本期《涡轮叶栅进口热斑迁移及其影响因素研究试验装置设计》一文，通过热斑模拟装置设计、热斑试验叶栅周期性优化、非金属叶片选材及埋偶工艺研发，成功搭建了一套试验装置，并通过试验验证了该装置可以方便地应用于不同周向/径向位置、湍流强度、气膜冷却、马赫数等因素对涡轮叶栅进口热斑迁移及影响机理等的研究。