引言：航天发电机风扇转叶弯掠对气动性能具有较大的影响，一旦弯掠不满足要求，将会影响内部压力场的分布，并且增加转叶的损耗，导致风扇无法正常进行工作。通过对风扇转叶弯掠进行优化，可以改善转叶的气动性能，形成有效的内部压力环境。
1航空发动机风扇转叶弯掠模型构建
为了对航空发电机风扇转叶进行充分地分析，需要对转叶弯掠模型进行构建，使风扇转叶具有良好的弯掠情况，使风扇的性能得以提升。风扇转叶模型采用NUMECA软件进行构建，并且需要对相关参数进行匹配。为了提高分析的准备性，需要对其采用网状结构，采用AutoGrid5进行网络划分，这样有助于对转叶弯掠进行分析，使转叶的结构更加地完善。转子叶尖间隙为0.5mm，出口设置为静压出口。模型分析需要以参数作为依据，为此，需要将转叶参数进行数据化，通过数据对转叶弯掠进行描述，使模型的精度得到有效控制。在转叶高度控制方面，可以分为25%、50%、75%、100%叶高，并且确定叶片的控制点，对风扇转叶模型进行仿真。通过仿真可以得到风扇出口流量曲线，可以对风扇性能进行分析，保障风扇转叶弯掠优化的合理性。
2航空发动机风扇转叶弯掠优化设计
弯掠优化设计过程较为复杂，需要合理地采用优化方法，逐步对优化数据进行建立。弯掠优化设计流程如下：首先，需要通过NUMECA软件构建样本数据库，为弯掠优化分析提供初始数据条件，使数据模型参数更加地可靠，使风扇转叶模型能够得到正确应用，提高弯掠优化分析的效率。其次，需要基于人工神经网络构建优化代理模型，对弯掠优化数值进行分析，使弯掠优化条件更加地完善。同时，需要做好最优解的确定工作，得到较为优化的解决方案，使叶片具有良好的气动性。可以采用遗传算法对进行最优解的求解，通过样本数据对最优解进行分析，对可能存在的最优解进行遍历，种植确定出较为合理的优化方案。最后，需要采用优化后的转叶弯掠数据重新对模型进行构建，对优化后的模型进行仿真分析，确定实际优化效果[1]。
3航空发动机风扇转叶弯掠气动特性
2.1整体气动性能
风扇转叶弯掠经过优化后，整体气动性能得到一定程度的提高。优化前总压比为1.285，等熵效率为88.3%；优化后总压比为1.394。等熵效率为90.1%。总压比提升8.5%，等熵效率提升1.8%，使风扇弯掠气动特性得到了有效地改善。风扇转叶弯掠优化后，根部、中部的前掠趋势增加，在形状方面发生了一定的改变，但仍然可以稳定地运行，不会对风扇运行状态造成影响。在设计点周围，风扇流畅得到了明显增强，可以加速气流的流动，提高气流的流通率。优化前后流量分别为15.52kg/s、16.54kg/s，流量提升了6.6%，气体流量得到了增强，说明通过风扇转叶弯掠优化设计，可以提高整体启动性能。整体气动性能与风扇运行的稳定性息息相关，需要通过弯掠优化对气动性能进行调整，使风扇性能更加的完善。
2.2区域负荷分析
优化后转叶的区域负荷将会发生变化，对叶片负荷分布重新进行调整，形成良好的受力条件。转叶区域负荷变化主要具有如下规律：在叶高60%-90%区域，负荷呈现增加状态；在叶高15%-60%区域，负荷呈现降低状态；在叶高90%以上，负荷为发生明显变化。转叶区域负荷虽然发生变化，但不会对叶片本身造成影响，不会增加转叶的损耗，因而弯掠优化设计具有可行性。区域负荷变化会对等熵效率造成影响，叶高25%-85%的等熵效率有所提高，有助于风扇转叶流通性的改变，进而提高风扇转叶的工作效率，使风扇具有较强的流通能力。对15%叶高附近仿真发现，叶高流通量提升5%左右，说明风扇转叶弯掠气动特性得到提升。由此可见，通过弯掠优化能够改变转叶的流通性，使风扇具有良好的工作状态。
2.3转叶吸力面熵
优化后转叶的吸力面熵将会发生变化，容易引起高熵增区域的出现，导致静压的出现。对叶尖10%附近分析发现，面熵具有明显增加趋势，与优化前相比，转叶的流动效率得到了明显提升，因而吸力面熵的提升对流通性具有促进作用。而且，吸力面熵增加后，可以在很大程度上降低流动损失，能够提高风扇的流通率，对吸力面熵形成有效地控制。转叶根部气流主要来自叶片的径向分量，使吸力面熵呈现一定的梯度变化，因而在10%弦长之后，将会出现熵增减少现象，为此，需要做好面熵的控制工作，由弯掠优化过程进行调整[2]。
2.4叶面静压分布
叶面静压对风扇流通性具有较大的影响，需要做好静压控制工作，形成良好的静压分布条件，对流通性进行控制。优化后转叶根部静压峰值向前缘移动，可以使降压具有较强的扩张段，使静压呈现一定的梯度变化。20%弦长后，降压将会呈现为减小趋势，能够降低负荷在转叶中的分布，使转叶能够更加稳定地工作。静压会增加转叶根部的流通性，使气流的流通量增加，提高转叶根部的气动性能。为此，需要合理地对静压进行应用，使转叶的流通特性能够得到改善，使风扇具有稳定工作的特征。通过弯掠优化过程，可以增加转叶根部的正弯程度，使流体能够得到有效地迁移，提高流体的汇聚效果，进而促进根部流体的流动，同时降低流体对扇叶的摩擦，使风扇的流通性能够得到保证。
不同静压分布对气动特性的影响是不同的，需要保证静压分布的合理性，对静压进行有效地控制，保证静压分布的合理性。以70%和90%静压为例，对风扇进行弯掠优化后，不同弯掠程度产生的静压是不同的，70%静压对气动特性的影响要小于90%。为此，需要做好静压控制工作，将静压应用在改善风扇的气动性能中，使风扇具有良好的风量。而且，熵增对静压具有一定的影响，对于熵增较高的区域，叶尖的剪切力效应将会增大，影响气流的流通。因而，需要处理好熵增与静压之间的关系，通过熵增来对降压进行调整，使静压得到有效控制。另外，受到静压的作用，叶尖将会发生泄流现象，致使吸力面侧泄流涡增强，造成气流发生损失。通过叶面静压控制可以解决这一问题，对风扇弯掠程度进行调整，使吸力面静压能够得到扩张，使气流的损耗程度能够减弱，进而降低叶尖泄流现象的发生，提高叶片上部的整体气动特性，形成良好的液压控制条件。
结论：综上所述，通过风扇转叶弯掠优化方式，可以改善风扇的气动特性，使其具有良好的整体气动性能，保障工作状态更加的稳定。在气动特性方面，需要从区域负荷、吸力面熵、静压分布等方面进行分析，使气动特性分析过程更加地全面，进而保证风扇弯掠优化的有效性。
参考文献：
[1]李丽丽,高智勇,高建民,等.航空发动机风扇转子动叶的选配优化技术研究[J].西安交通大学学报,2020(09):1-13.
[2]白杰,熊碰,史磊.航空发动机风扇转叶弯掠优化及气动特性分析[J].中国民航大学学报,2020,38(02):7-12.
