第10次课 压气机 (3)

1、 航空发动机原理和结构航空发动机核心机压 气 机1 航空发动机原理和结构主要内容第一节 概述第二节 压气机工作原理第三节 压气机构造第四节 压气机防喘措施第五节 压气机气流控制系统第六节 压气机附属装置第七节 离心式压气机2 航空发动机原理和结构第四节 压气机防喘措施u压气机喘振的定义压气机喘振的定义u 产生喘振的机理产生喘振的机理 u 防喘措施防喘措施 航空发动机原理和结构一、压气机喘振 压气机喘振是气流沿压气机轴向发生的低频率、高振幅的气流振荡现象，它产生很大的激振力，导致强烈的机械振动，破坏性很大。4 航空发动机原理和结构压气机喘振的主要特征压气机喘振的主要特征 l音调低而沉闷；音调低而

2、沉闷；l非常强烈的机械振动；非常强烈的机械振动；l转速不稳定；转速不稳定；l推力突然下降并大幅波动。推力突然下降并大幅波动。l压气机出口总压和流量大幅度波动；压气机出口总压和流量大幅度波动； 航空发动机原理和结构攻角：攻角： 压气机工作叶轮进口处的相对速度的方向与叶片弦压气机工作叶轮进口处的相对速度的方向与叶片弦线之间的夹角。线之间的夹角。 压气机工作叶轮进口处相对速度的方向与叶片弦线之间的夹角。攻角的物理意义：攻角的物理意义： 当正攻角过大时，会引起叶背处发生分离；此时，受转子叶片移动速度的作用，分离有愈加恶化的趋势。负攻角过大时，在叶盆处发生分离；此时，则不会越来越严重。 影响攻角的因素：

3、影响攻角的因素： 压气机转速、进气量、进气速度。 航空发动机原理和结构零零功功角角负负功功角角正正功功角角功功角角11111111i :kkkk 航空发动机原理和结构11ci+i-iw1w1w1u产生负攻角，叶盆分离产生负攻角，叶盆分离当流量增大时：当流量增大时：产生正攻角，叶背分离产生正攻角，叶背分离当流量减小时：当流量减小时：1111ccii 航空发动机原理和结构 航空发动机原理和结构 航空发动机原理和结构 喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气喘振是发动机的一种不正常的工作状态，是由压气机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引机内的空气流量和压气机转速偏离设计状态过多而引发的

4、。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发发的。喘振是发动机的致命故障，严重时可能导致发动机空中停车甚至发动机损坏。衡量发动机喘振性能动机空中停车甚至发动机损坏。衡量发动机喘振性能的指标叫做的指标叫做 喘振裕度喘振裕度 ，就是说发动机的进气口流量，就是说发动机的进气口流量变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达到变化多少会引发喘振，这个值一般都要求达到1515甚甚至至 20 20以上。以上。二、喘振的产生 航空发动机原理和结构 喘振的根本原因是由于气流攻角过大，在叶背处发生分喘振的根本原因是由于气流攻角过大，在叶背处发生分离，而且这种气流分离扩展到整个叶栅通道。此时压气机叶离，而且这种气流分离扩

5、展到整个叶栅通道。此时压气机叶栅完全失去扩压能力，不能将气流推向后方，克服后面较强栅完全失去扩压能力，不能将气流推向后方，克服后面较强的反压，于是流量急剧下降。由于动叶叶栅失去扩压能力，的反压，于是流量急剧下降。由于动叶叶栅失去扩压能力，后面的高压气体倒流至前面，造成压气机后面的反压降的很后面的高压气体倒流至前面，造成压气机后面的反压降的很低，整个压气机流路瞬间变得通畅；由于压气机仍保持原来低，整个压气机流路瞬间变得通畅；由于压气机仍保持原来的转速，大量的气流被重新吸入压气机，流入动叶的气流负的转速，大量的气流被重新吸入压气机，流入动叶的气流负攻角很快增加到设计值，压气机后面也建立起高压气流，

6、这攻角很快增加到设计值，压气机后面也建立起高压气流，这时喘振过程中气流重新吸入状态。然而发生喘振的流动条件时喘振过程中气流重新吸入状态。然而发生喘振的流动条件没有改变，随着压气机后面的反压不断升高，压气机流量又没有改变，随着压气机后面的反压不断升高，压气机流量又开始减小，喘振再次发生，如此反复。开始减小，喘振再次发生，如此反复。二、喘振的产生 航空发动机原理和结构13 航空发动机原理和结构喘振机理喘振机理 当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一当多级轴流式压气机中的某些级产生旋转失速并进一步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，使步发展时，压气机整个通道受阻，阻碍前方气流流入，

7、使气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时气流拥塞在这些级的前方。与此同时，由于前方气流暂时堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机堵塞，出口反压不断下降，当出口反压比较低时，压气机堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下，堵塞状况被解除，被拥塞的气流克服了气体惯性一拥而下，于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄于是进入压气机的空气流量又超过了压气机后方所能排泄的流量，压气机后方空间里的空气又的流量，压气机后方空间里的空气又“堆积堆积”起来，反压起来，反压又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。又急剧升高，造成压气机内气流的再次分离堵塞。 航空发动

8、机原理和结构喘振机理喘振机理 通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机通过压气机的气流反复堵塞又畅通，使的通过压气机的流量大、流速高、可压缩的空气在本身惯量和压气机给的流量大、流速高、可压缩的空气在本身惯量和压气机给予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。予的巨大能量作用下产生了周期行的震荡。 航空发动机原理和结构3、 压气机防喘系统防喘措施：防喘措施：1、放气机构、放气机构2、旋转一级或数级导流叶片、旋转一级或数级导流叶片3、机匣处理、机匣处理4、采用双轴或三轴结构、采用双轴或三轴结构 航空发动机原理和结构防喘措施防喘措施1、放气机构、放气机构从压气机某一个或数个中间截面放气从压气机某一

9、个或数个中间截面放气目的：目的：避免气流堵塞，增加前几级压气机的空气流量，避免前几级避免气流堵塞，增加前几级压气机的空气流量，避免前几级因攻角过大而产生气流分离。因攻角过大而产生气流分离。放气机构类型放气机构类型： 放气活门放气活门双转子发动机，双转子发动机，WP7WP7 放气带放气带WP6WP6，WP8WP8 放气窗放气窗大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气大涵道比涡扇发动机，低压压气机出口放气 使用注意点：使用注意点：在发动机起动和低转速范围内打开，接近发动机设在发动机起动和低转速范围内打开，接近发动机设计状态时关闭；放气孔的位置和排出空气的数量需要根据具体情况计状态时关闭；放气孔的位置

10、和排出空气的数量需要根据具体情况经过试验进行选择；经过试验进行选择； 优缺点：优缺点：比较简单、效果好。比较简单、效果好。 使用中不经济，需要把已经压缩过（使用中不经济，需要把已经压缩过（1025%）的空气放的空气放 到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功。到周围大气中去，损失了压缩这部分空气的机械功。不经不经 济。济。 航空发动机原理和结构放气活门解决方法：1、中间级放气18 航空发动机原理和结构放气带19 航空发动机原理和结构WP6放气窗口20 航空发动机原理和结构2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片进口

11、可转的导流叶片或变弯度导流叶片n 目的：当压气机在非设计状态工作时，通过改变叶片角度（或叶身目的：当压气机在非设计状态工作时，通过改变叶片角度（或叶身扭转）来使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片进口气流扭转）来使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片进口气流的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除了叶背上的气流分离，避免的攻角恢复到接近设计状态的数值，消除了叶背上的气流分离，避免喘振。喘振。 航空发动机原理和结构2、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片进口可转的导流叶片或变弯度导流叶片 航空发动机原理和结构2、

12、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）、旋转一级或数级导流叶片（可调静子叶片）多级可调静子叶片多级可调静子叶片 可以使第一级后面的若干级转子叶片进口气流的攻角也接近可以使第一级后面的若干级转子叶片进口气流的攻角也接近设计状态的数值。设计状态的数值。 航空发动机原理和结构3、机匣处理 航空发动机原理和结构机匣处理25 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机26 航空发动机原理和结构4、采用双轴或三轴结构、采用双轴或三轴结构 将压气机分成两个或三个转子，分别由各自的涡轮来带动，使将压气机分成两个或三个转子，分别由各自的涡轮来带动，使得一台高增压比的压气机成为两个或三个低增压比的压气机得一台高

13、增压比的压气机成为两个或三个低增压比的压气机。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机28 为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度，为了提高压气机的工作效率并增加发动机喘振裕度，人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气人们想到了用双转子来解决问题，即让发动机的低压压气机和高压压气机工作在不同的转速之下，这样低压压气机机和高压压气机工作在不同的转速之下，这样低压压气机与低压涡轮联动形成低压转子，高压压气机与高压涡轮联与低压涡轮联动形成低压转子，高压压气机与高压涡轮联动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在动形成高压转子。由于低压压气机和高压压气机分别装在两个同心的

14、传动轴上，当压气机的空气流量和转速前后矛两个同心的传动轴上，当压气机的空气流量和转速前后矛盾时，它们就可以自动调节，推迟了前面各级叶片上的气盾时，它们就可以自动调节，推迟了前面各级叶片上的气流分离，从而增加了喘振裕度。流分离，从而增加了喘振裕度。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机29 然而双转子结构的发动机也并不是完美的。在双转子然而双转子结构的发动机也并不是完美的。在双转子结构的涡扇发动机上，由于风扇通常和低压压气机联动，结构的涡扇发动机上，由于风扇通常和低压压气机联动，风扇为了迁就压气机而必须在高转速下运行，高转速带来风扇为了迁就压气机而必须在高转速下运行，高转速带来的巨大离心

15、力就要求风扇的叶片长度不能太大，涵道比自的巨大离心力就要求风扇的叶片长度不能太大，涵道比自然也上不去，而涵道比越高的发动机越省油。低压压气机然也上不去，而涵道比越高的发动机越省油。低压压气机为了迁就风扇也不得不降低转速和单级增压比，单级增压为了迁就风扇也不得不降低转速和单级增压比，单级增压比降低的后果就是不得不增加压气机的级数来保持一定的比降低的后果就是不得不增加压气机的级数来保持一定的总增压比。这样一来压气机的重量就难以下降。总增压比。这样一来压气机的重量就难以下降。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机30 为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很为了解决压气机增压比和风扇转速

16、的矛盾，人们很自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不再受风扇的掣肘。再受风扇的掣肘。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机31 为了解决压气机增压

17、比和风扇转速的矛盾，人们很为了解决压气机增压比和风扇转速的矛盾，人们很自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发自然的想到了三转子结构。所谓三转子就是在双转子发动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机动机上又多了一级风扇转子。这样，风扇、低压压气机和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。和高压压气机都自成一个转子，各自都有各自的转速。因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、因此，设计师们就可以相对自由地设计发动机风扇转速、风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不风扇直径以及涵道比。而低压压气机的转速也就可以不再受风扇的掣肘。再受风扇的掣肘。 航空发动机原

18、理和结构4、双转子或三转子压气机32 但和双转子发动机相比，三转子发动机的结构进一但和双转子发动机相比，三转子发动机的结构进一步变得复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴步变得复杂。三转子发动机有三个相互套在一起的共轴转子，支撑结构更加复杂，轴承的润滑也更加困难。三转子，支撑结构更加复杂，轴承的润滑也更加困难。三转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，可转子发动机比双转子发动机多了很多工程上的难题，可是英国的罗尔斯是英国的罗尔斯罗伊斯公司还是对它情有独钟。罗伊斯公司还是对它情有独钟。罗罗罗公司的罗公司的RB-211RB-211涡扇发动机上用的就是三转子结构，涡扇发动机上用的就是三转子

19、结构，转子数量的增加带来了风扇、压气机和涡轮的优化。该转子数量的增加带来了风扇、压气机和涡轮的优化。该型发动机装备在许多型号的客机上。型发动机装备在许多型号的客机上。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机33 为了千方百计提高压气机的喘振裕度，除了采用双为了千方百计提高压气机的喘振裕度，除了采用双转子压气机外，中间级放气以及机匣处理等措施已逐渐转子压气机外，中间级放气以及机匣处理等措施已逐渐被广泛运用。在很多现代化的发动机上人们都保留了放被广泛运用。在很多现代化的发动机上人们都保留了放气活门以备不时之需。比如在气活门以备不时之需。比如在JT9DJT9D涡扇发动机上，普拉涡扇发动机上，普

20、拉特特惠特尼公司就分别在高、低压压气机的第惠特尼公司就分别在高、低压压气机的第4 4、9 9、1515级上保留了三个放气活门。级上保留了三个放气活门。 昆仑昆仑 发动机也采用了先进发动机也采用了先进的机匣处理措施，以及数字式防喘控制系统。的机匣处理措施，以及数字式防喘控制系统。 航空发动机原理和结构4、双转子或三转子压气机 航空发动机原理和结构第五节第五节 压气机气流控制系统压气机气流控制系统压气机容易发生喘振的工作状态和外部条件压气机容易发生喘振的工作状态和外部条件n 起动及低功率状态起动及低功率状态n发动机转速（推力）下降过程发动机转速（推力）下降过程n民用飞机打开反推民用飞机打开反推n军

21、机打开加力军机打开加力n歼击机作大过载机动飞行歼击机作大过载机动飞行n使用操作不当使用操作不当 措施：中间级放气，双转子，进口可调导流叶片和多级措施：中间级放气，双转子，进口可调导流叶片和多级可调整流叶片并用可调整流叶片并用气流控制系统气流控制系统 航空发动机原理和结构第五节第五节 压气机气流控制系统压气机气流控制系统一般组成：一般组成：n放气系统（起动放气，程序放气，打开反推放气）放气系统（起动放气，程序放气，打开反推放气）n可变静子叶片系统可变静子叶片系统 航空发动机原理和结构第六节 压气机附属装置1、 封气装置封气装置2 、间隙控制装置、间隙控制装置3 、防冰系统、防冰系统 航空发动机原

22、理和结构1、 封气装置封气装置 目的：避免压气机转子和静子之间的级间漏目的：避免压气机转子和静子之间的级间漏气损失，提高压气机效率。气损失，提高压气机效率。有效措施：减少漏气面积和减少压力差有效措施：减少漏气面积和减少压力差密封装置分类密封装置分类n接触式：涨圈式密封接触式：涨圈式密封n非接触式：非接触式：w篦齿封严篦齿封严w蜂窝封严蜂窝封严w石墨篦齿石墨篦齿w刷式封严刷式封严 航空发动机原理和结构1、 封气装置封气装置 航空发动机原理和结构1 、 封气装置封气装置 航空发动机原理和结构1. 封气装置各种不同的典型密封装置各种不同的典型密封装置 航空发动机原理和结构1.封气装置各种不同的典型密

23、封装置各种不同的典型密封装置 航空发动机原理和结构蜂窝封严和刷式封严蜂窝封严和刷式封严 航空发动机原理和结构2 、 间隙控制装置间隙控制装置 目的：减少叶尖漏气，进一步提高发动机的性能和效率。目的：减少叶尖漏气，进一步提高发动机的性能和效率。分类：分类：n主动间隙控制：主动间隙控制： 高压压气机后段采用双层机匣，外层承力件，内高压压气机后段采用双层机匣，外层承力件，内层是压气机气流通道外廓，双层间形成层是压气机气流通道外廓，双层间形成环形腔环形腔。在发。在发动机不同状态下，向环形腔内通以不同温度和压力的动机不同状态下，向环形腔内通以不同温度和压力的空气，与转子内腔配合，使机匣与转子的径向变形协

24、空气，与转子内腔配合，使机匣与转子的径向变形协调一致，从而保证较小的间隙值。调一致，从而保证较小的间隙值。n被动间隙控制：被动间隙控制： 双层机匣采用特殊结构（悬臂式机匣，环形顶板双层机匣采用特殊结构（悬臂式机匣，环形顶板缓冲器）缓冲器） 隔热材料和隔热罩隔热材料和隔热罩 航空发动机原理和结构 航空发动机原理和结构防冰系统当飞机穿过含有冷水汽的云层，或在空气湿度较高和气温接近零度的条件下工作时，发动机进口部分，就会出现结冰现象。防冰方法对容易结冰的零件表面进行加温。常用热源有：压气机热空气、电加热和滑油加热。46第六节 压气机附属装置 航空发动机原理和结构3. 防冰系统防冰系统 常用防冰方法常

25、用防冰方法对零件表面加温对零件表面加温n热空气防冰热空气防冰WS9，WP6，WP7n热滑油防冰热滑油防冰n电加热防冰电加热防冰 WJ n组合防冰组合防冰减小零件表面水的附着力减小零件表面水的附着力n在零件表面涂憎水剂在零件表面涂憎水剂WP7整流罩整流罩 航空发动机原理和结构需要进行防冰的部位需要进行防冰的部位 航空发动机原理和结构热热空空气气防防冰冰 航空发动机原理和结构热空气、滑油和电加热混合型防冰热空气、滑油和电加热混合型防冰 航空发动机原理和结构 不需要采用防冰措施不需要采用防冰措施 航空发动机原理和结构第七节 离心压气机52离心式压气机由导风轮、叶轮、扩压器等组成离心式压气机由导风轮、

26、叶轮、扩压器等组成( (下图下图) )。 航空发动机原理和结构第七节 离心压气机53 空气由进气道进入压气机、经过与叶轮一起旋转的空气由进气道进入压气机、经过与叶轮一起旋转的导风轮的导引进入叶轮。在高速旋转叶轮作用下，空气导风轮的导引进入叶轮。在高速旋转叶轮作用下，空气由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，压力也逐渐提高，由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，压力也逐渐提高，由叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，压力再次提由叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，压力再次提高，最后由出气管流出压气机。高，最后由出气管流出压气机。 航空发动机原理和结构第七节 离心压气机 航空发动机原理和结构第七节 离心压气机5

27、5 离心式压气机的空气流量为数公斤至数十公斤每秒。离心式压气机的空气流量为数公斤至数十公斤每秒。亚音速离心式压气机的增压比约为亚音速离心式压气机的增压比约为4.5,4.5,超音速离心式压气超音速离心式压气机可达机可达8 81010，效率约为，效率约为0.780.78。 航空发动机原理和结构离心式压气机的特点及应用离心式压气机的特点及应用n与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的特点与轴流压气机相比具有迎风面积尺寸大、效率低的特点w不宜用于高速飞行的大推力发动机上不宜用于高速飞行的大推力发动机上n具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点具有特性平缓、结构简单、工艺性好等优点w在早期中小推力发动

28、机以及近期小型发动机上得到了应在早期中小推力发动机以及近期小型发动机上得到了应用用n早期离心式压气机单级增压比为早期离心式压气机单级增压比为3.0-4.53.0-4.5，效率为，效率为0.75-0.780.75-0.78n6060年代借助于数值流场计算技术使增压比达到年代借助于数值流场计算技术使增压比达到6-86-8n组合压气机（前面加上组合压气机（前面加上1-21-2级超跨音速轴流压气机），应用级超跨音速轴流压气机），应用于性能良好的小型风扇发动机于性能良好的小型风扇发动机第七节 离心压气机 航空发动机原理和结构定义：定义：n空气在工作叶轮内沿远离空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的方向流动

29、叶轮旋转中心的方向流动 离心式压气机的组成离心式压气机的组成n由进气装置由进气装置, 工作叶轮工作叶轮, 扩压器扩压器, 集气管等部分组集气管等部分组成成n叶轮和扩压器是其中两个叶轮和扩压器是其中两个主要部件主要部件图图41 离心式压气机离心式压气机 第七节 离心压气机 航空发动机原理和结构一、一、 离心式压气机的组成离心式压气机的组成1、进气装置、进气装置 n安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 n功用功用w使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮使气流拐弯并以一定方向均匀进入工作叶轮, 以减小流动损失以减小流动损失w此过程中气流加速，防止出现拐弯分离流此过

30、程中气流加速，防止出现拐弯分离流n气流参数变化气流参数变化w空气在流过它时速度增大空气在流过它时速度增大,而压力和温度下降而压力和温度下降 航空发动机原理和结构一、一、 离心式压气机的组成离心式压气机的组成2、工作叶轮、工作叶轮n高速旋转的部件高速旋转的部件 n工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的工作叶轮上叶片间的通道是扩张形的n空气在流过它时空气在流过它时, 对空气作功对空气作功, 加速空气的流加速空气的流速速, 同时提高空气的压力同时提高空气的压力n从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种从结构上叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种 w两面进气两面进气,这样可以增大进气量这样可以增大进气量w对于平衡作用在

31、轴承上的轴向力也有好处对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处 航空发动机原理和结构一、一、 离心式压气机的组成离心式压气机的组成工作叶轮 航空发动机原理和结构一、离心式压气机的组成一、离心式压气机的组成3、扩压器、扩压器 n位于叶轮的出口处位于叶轮的出口处 n其通道是扩张形的其通道是扩张形的n空气在流过它时空气在流过它时, 速度下降速度下降, 压力和温度都上升压力和温度都上升 4、集气管、集气管 n使气流变为轴向使气流变为轴向, 将空气引入燃烧室将空气引入燃烧室 航空发动机原理和结构一、一、 离心式压气机的组成离心式压气机的组成离心式压气机的主要优点：离心式压气机的主要优点：n单级增压比高单级增

32、压比高n一级的增压比可达一级的增压比可达4:15:1, 甚至更高甚至更高n同时离心式压气机稳定的工作范围宽同时离心式压气机稳定的工作范围宽n结构简单可靠结构简单可靠n重量轻重量轻, 所需要的起动功率小所需要的起动功率小 航空发动机原理和结构一、一、 离心式压气机的组成离心式压气机的组成主要缺点：主要缺点：n但它的流动损失大但它的流动损失大, 尤其是级间损失更大尤其是级间损失更大, 不适于用不适于用多级多级, 最多两级最多两级n效率较低效率较低, 一般离心式压气机的效率最高只有一般离心式压气机的效率最高只有8385, 甚至不到甚至不到80n单位面积的流通能力低单位面积的流通能力低, 故迎风面积大

33、故迎风面积大, 阻力大阻力大 航空发动机原理和结构二、二、 空气在离心式压气机中的流动空气在离心式压气机中的流动空气在导流器中的流动空气在导流器中的流动n单面进气的离心式压气机叶轮的进口直接与进气道的单面进气的离心式压气机叶轮的进口直接与进气道的出口相接出口相接n双面进气离心式压气机的进气装置一般由双面进气离心式压气机的进气装置一般由预旋片预旋片和和分分气盆气盆构成构成w预旋片的作用在于造成工作轮进口有一定规律的气预旋片的作用在于造成工作轮进口有一定规律的气流切向速度分布流切向速度分布w分气盆的作用则在于将经过预旋片的空气分为数层分气盆的作用则在于将经过预旋片的空气分为数层,以便将空气较均匀地

34、充满工作轮叶片的进口以便将空气较均匀地充满工作轮叶片的进口w进气装置中的流道做成略有收敛进气装置中的流道做成略有收敛,使空气经过它后使空气经过它后,速速度略有增大，以减少流动损失度略有增大，以减少流动损失 航空发动机原理和结构图图45 双面离心式压气机进气装置双面离心式压气机进气装置 航空发动机原理和结构空气在工作叶轮中的流动空气在工作叶轮中的流动 n工作叶轮的直径符号标注如图工作叶轮的直径符号标注如图4-6(a)所示。如果用某所示。如果用某直径直径D的圆柱面去截取工作叶轮的圆柱面去截取工作叶轮,并展为平面并展为平面,即得如即得如图图4-6(b)所示的图形。所示的图形。图图46 工作叶轮前的速

35、度三角形和导风轮扭转的作用工作叶轮前的速度三角形和导风轮扭转的作用 航空发动机原理和结构进口截面上速度三角形分析进口截面上速度三角形分析导风轮相关概念导风轮相关概念n对于直式导风轮，工作轮叶片的前缘与轮缘速度相垂直对于直式导风轮，工作轮叶片的前缘与轮缘速度相垂直,则空则空气微团势必和叶片相撞击因而引起过大的损失或工作不稳定。气微团势必和叶片相撞击因而引起过大的损失或工作不稳定。n叶片的前缘要有扭转角叶片的前缘要有扭转角,它的数值一般比相对速度的进口角大它的数值一般比相对速度的进口角大24,也就是攻角也就是攻角n由于沿半径增大而减小由于沿半径增大而减小,因此叶片前缘的扭转角也应沿半径增因此叶片前

36、缘的扭转角也应沿半径增大而减小大而减小 n为了便于制造和更换为了便于制造和更换,常把前缘扭转部分的叶片与叶轮分开常把前缘扭转部分的叶片与叶轮分开,前前者叫导风轮者叫导风轮,后者仍叫叶轮后者仍叫叶轮 22121211 rVuVw rrVuVtg11111常常数数 航空发动机原理和结构空气在工作叶轮中的流动空气在工作叶轮中的流动n气流经过导风轮气流经过导风轮,相对速度从进口相对速度从进口w1的的转为轴向转为轴向,进进入叶轮后沿径向向外流动入叶轮后沿径向向外流动,并有一定的扩压作用并有一定的扩压作用n进入叶轮之后气流由轴向转为径向进入叶轮之后气流由轴向转为径向,向外流动向外流动,以相以相对速度对速度w2离开叶轮离开叶轮 n假设此过程为定熵过程则假设此过程为定熵过程则222122222121uuwwdp 航空发动机原理和结构气体经过工作叶轮的扩压气体经过工作叶轮的扩压n离心式压气机静压增加主要在工作叶轮中实离心式压气机静压增加主要在工作叶轮中实现，增压比为现，增压比为2.5-3.0n工作叶轮中气体增压有两方面因素工作叶轮中气体增压有两方面因素w相对速度的变化相对速度的变化w圆周速度的变化（占据主导地位）圆周速