Rotor 67

Downloadable files

To reduce fan noise, an advanced, two-stage, high-pressure-ratio fan having widely spaced blade rows was build and tested. Rotor 67 is the rotor of the first stage of this fan. But, the overall efficiency of this two-stage fan was approximately 5 percentage points less than its design value. Analysis of the test results indicated that the first-stage stator and the second stage had potential for good performance but were hampered mainly by the dampered first-stage rotor. The dampers were responsible for large radial gradients of total pressure and deviation angle across a large portion of the blade height, resulting in mismatches in later blade rows. To improve performance of the first stage as well as the stage matching, the original two-stage fan was reconfigured with a newly designed first-stage rotor. Lower-aspect-ratio blading was selected for the rotor to eliminate both the need for part span dampers and their associated penalties on aerodynamic performance.

  • Original technical report [1]:
    @TechReport{urasek1979design,
    author      = {Urasek, D. C. and Gorrell, W. T. and Cunnan, W. S.},
    title       = {Performance of two-stage fan having low-aspect-ratio first-stage rotor blading},
    institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    note        = {NASA-TP-1493, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19790018972}, 1979 }}  
  • Picture :

@Misc{laity1980records,
author   = {Laity, D.},
title    = {Stage 67 rotor and stage 67 casing half stators mounted. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17500556}{https://catalog.archives.gov/id/17500556}, 1980 }, % for Fig. 1}

The geometry of rotor 67 is described in the original NASA report by the following tables. The length are in centimeters and the angles in degrees.

unit values
pressure ratio [-] 1.63
mass flow [kg/s] 33.248
tip speed [m/s] 427
tip solidity [-] 1.288
aspect ratio [-] 1.56
number of blades [-] 22
rotative speed [rad/s] 1680

The original material of the rotor 67 is not defined in the NASA report.

Considered properties: Ti-6Al-4V, generic titanium :

unité valeurs
alloy [-] Ti-6Al-4V
Young's modulus [GPa] 108
density [kg/m3] 4400
Poisson's ratio [-] 0.34
yield stress [GPa] 0.824

First three natural frequencies (with clamped root) for the mesh:

  1. (1B): 2323.2 rad/s / 369.7 Hz
  2. (2B): 6270.9 rad/s / 998.1 Hz
  3. (1T): 10884.9 rad/s / 1732.4 Hz

Fichiers téléchargeables

Pour réduire le bruit des soufflantes, une soufflante a deux étages a été construite et testée. Cette soufflante possède un grand taux de compression (2.4) et ses rangées d’aubes sont très espacées. Le rotor 67 est le rotor du premier étage de cette soufflante. Cependant, le rendement global de cette soufflante à deux étages était inférieur d'environ 5% au rendement prévu. L'analyse des résultats des essais a montré que le stator du premier étage et le deuxième étage avaient un potentiel de bonnes performances, mais qu'ils étaient entravés principalement par le rotor du premier étage qui était amorti. Les amortisseurs étaient responsables d'importants gradients de pression totale et d'angle de déviation sur une grande partie de la hauteur des aubes, ce qui a entraîné des déséquilibres dans les rangées d’aubes ultérieures. Pour améliorer les performances du premier étage ainsi que l'appariement des étages, le rotor du premier étage a été reconfiguré. Des aubes à faible allongement d'aspect ont été privilégiées.

  • Rapport technique original [1]:
    @TechReport{urasek1979design,
    author      = {Urasek, D. C. and Gorrell, W. T. and Cunnan, W. S.},
    title       = {Performance of two-stage fan having low-aspect-ratio first-stage rotor blading},
    institution = {NASA Lewis Research Center Cleveland, OH, United States},
    note        = {NASA-TP-1493, url~: \url{https://ntrs.nasa.gov/citations/19790018972}, 1979 }}  
  • Photographie :

@Misc{laity1980records,
author   = {Laity, D.},
title    = {Stage 67 rotor and stage 67 casing half stators mounted. {R}ecords of the {N}ational {A}eronautics and {S}pace {A}dministration, 1903 - 2006. {P}hotographs relating to agency activities, facilities and personnel, 1973 - 2013},
note     = {\href{https://catalog.archives.gov/id/17500556}{https://catalog.archives.gov/id/17500556}, 1980 }, % for Fig. 1}

La géométrie du rotor 67 est décrite dans le rapport d'origine de la NASA par les tableaux suivants. Les grandeurs sont en centimètres et en degrés.

unités valeurs
taux de compression [-] 1,63
débit massique [kg/s] 33,248
vitesse en tête [m/s] 427
solidité en tête [-] 1,288
allongement [-] 1,56
nombre d'aubes [-] 22
vitesse de rotation [rad/s] 1680

Le matériau original du rotor 67 n'est pas défini dans le rapport de la NASA.

Propriétés considérées : alliage de titane Ti-6Al-4v :

unité valeurs
alliage [-] Ti-6Al-4v
module d'Young [GPa] 108
masse volumique [kg/m3] 4400
coefficient de Poisson [-] 0,34
limite élastique [GPa] 0,824

Fréquences des trois premiers modes (noeuds de la base encastrés) pour le maillage :

  1. (1B): 2323,2 rad/s / 369,7 Hz
  2. (2B): 6270,9 rad/s / 998,1 Hz
  3. (1T): 10884,9 rad/s / 1732,4 Hz


1. a, b Reid. «Performance of two-stage fan having low-aspect-ratio first-stage rotor blading » 1979. pdf
  • public/modeles/rotor_67/accueil.txt
  • Dernière modification : 2022/09/16 14:04
  • de alainbatailly