为研究叶尖间隙对压气机非设计转速性能特性与稳定边界的影响,以某大涵道比涡扇发动机的十级高压压气机为研究对象,在高转速压气机试验器上开展了试验研究。采用精细化的级间参数测量,以揭示叶尖间隙影响多级压气机级间匹配的机理。结果表明叶尖间隙增大后,压气机非设计转速的流量减小、效率降低,且间隙对气动稳定性有显著影响,压气机的前面级未出现压比降低的情况,后面级做功能力明显降低,间隙影响主要集中在叶高80%截面以上,使得压气机更容易进入失速状态。

为研究叶尖间隙对压气机中低转速性能的影响,以某六级高负荷高压压气机为研究对象,采用数值模拟方法,研究了不同叶尖间隙参数对多级轴流压气机在非设计工况条件下的间隙流动的影响。结果表明压气机在各转速下的性能随叶顶间隙变化的趋势是相同的,流量、峰值效率和喘振裕度均随间隙的增大而降低,但间隙对低转速的影响程度明显弱于高转速。间隙的增大改变了压气机的级间匹配,进口级的工作区间逐渐偏向效率下降的左半支,而出口级却工作在偏堵点的状态,导致近喘点的流场分离区由出口级根部转为进口级尖部。