航空發動機推重比的提升對壓縮部件減級、減重提出了較高要求，對應風扇/壓氣機的級載荷也需不斷增加。然而，風扇/壓氣機級載荷的進一步提升會面臨氣動損失明顯增加、流動分離不斷加劇以及失速裕度急劇減小等諸多問題。針對上述科學問題，中國科學院工程熱物理研究所風電中心研究團隊采用理論建模和數值仿真相結合的方法，從葉片徑向載荷匹配的角度詳細揭示氣動掠對壓氣機內部泄漏渦和激波系等復雜流動現象的影響機制，進而建立基于壓氣機擴穩和工作性能改進的掠型葉片優化設計方法（如圖1所示）。

　　研究發現氣動掠通過改變不同葉高基元級的進氣條件和工作狀態（如圖2所示），進而建立壓氣機轉子內部新的徑向平衡和流動結構，且不同基元級Blade to Blade截面的激波結構以及激波增壓和波后亞音段擴張增壓的比重分配也隨之改變。其中氣動前掠可有效降低葉尖載荷和通道激波的強度，而后掠則對中徑附近的流場有一定改善。氣動前掠不僅可以降低葉尖區域激波損失，還可有效削弱葉尖前緣附近的葉片兩側靜壓差和由此驅動的前緣泄漏渦強度（如圖3所示）。考慮到高負荷軸流壓氣機氣動損失最大的區域和流動最易失穩的區域均在葉尖附近，氣動前掠對改善壓氣機工作效率和穩定工作范圍效果明顯，可使壓氣機工作點效率和失速裕度分別提升0.5%和10%以上。

　　針對單純氣動前掠和后掠對壓氣機不同葉高基元級性能的作用效果，研究人員一方面根據掠型葉片載荷變化規律，采用復合掠的設計方法整合兩者的綜合氣動收益，進一步改善高負荷軸流壓氣機的氣動性能；另一方面針對氣動前掠對壓氣機進氣條件和徑向載荷匹配的影響，通過葉型型線調整使轉子葉片不同葉高基元級主動適應新的徑向平衡和進氣條件，進而改善前掠轉子的綜合性能。研究表明，上述兩種方法均可使軸流壓氣機工作效率進一步提升0.5—1%以上。部分研究成果已在Aerospace Science and Technology和《工程熱物理學報》等國內外期刊上發表。

　　圖1 分別優化不同葉高基元級重心沿軸向和周向的偏移分量獲取最優的掠積疊軸方案。（Baseline：原型葉片，SF：前掠葉片，SA：后掠葉片）

　　圖2 氣動掠引起的壓氣機進氣條件變化

　　圖3 氣動掠引起的葉尖載荷和泄漏渦強度變化