发动机原理(第二章压气机特性)

1、四、压气机特性四、压气机特性F1、特性的意义特性的意义 压气机在设计状态下具有符合设计要求的增压气机在设计状态下具有符合设计要求的增压比和较高的效率。一台设计完成的压气机压比和较高的效率。一台设计完成的压气机不可能总在某一特定条件（设计状态）下工不可能总在某一特定条件（设计状态）下工作。作。 当工作条件偏离设计状态时，压气机的增压当工作条件偏离设计状态时，压气机的增压比、效率会发生变化。比、效率会发生变化。 在非设计条件下工作时压气机性能参数（增在非设计条件下工作时压气机性能参数（增压比、效率）的变化为特性。压比、效率）的变化为特性。F主要参数主要参数 增压比：增压比： 流量：流量： 转速：转

2、速： 多变压缩功：多变压缩功： 绝热效率：绝热效率：kkadkkkkmakWWCpTWrpmnskgqpp/ 1)()()/(*1*1*1*2*引起性能参数变化的原因引起性能参数变化的原因F外界条件：进气总温、进气总压外界条件：进气总温、进气总压F工作转速工作转速F压气机空气流量压气机空气流量),(),(*1*12*1*11*TpnqfTpnqfmakmak2、压气机特性实验、压气机特性实验F实验设备（实验设备（P74）F实验过程实验过程在一定的压力、温度下：在一定的压力、温度下：u固定转速，改变容积固定转速，改变容积流量流量u测取进口和出口测取进口和出口 气流总温、总压气流总温、总压u流量测

3、量管测取流量流量测量管测取流量u压气机转轴扭矩压气机转轴扭矩),(),()(2*1*111nqfnqfqfVAqvkvkvamaF整理测取数据（整理测取数据（P75） 容积流量容积流量 增压比增压比 效率效率F一定进气条件的特性一定进气条件的特性 等转速线等转速线 等效率线等效率线 稳定边界线稳定边界线3、通用特性线、通用特性线F相似理论相似理论F相似准则相似准则 几何相似几何相似 运动相似运动相似u对应点速度方向相同，大小成比例对应点速度方向相同，大小成比例 动力相似动力相似u轴向轴向Ma相等相等u切向切向Mu相等相等),(),(2*1*uakuakMMfMMf由由：所以所以： 通用特性通用

4、特性11221*1111*1*160),()211()()(TnCkRTDnauMMMfMkTnTnMfqKApTquauaama),(),(*1*1*12*1*1*11*TnpTqfTnpTqfmakmak通用特性图通用特性图F相似流量为横坐标相似流量为横坐标F增压比为纵坐标增压比为纵坐标F相似转速为参变量相似转速为参变量F三种线三种线 等相似转速线等相似转速线 等效率线等效率线 不稳定边界线不稳定边界线F稳定工作范围稳定工作范围 边界线右下方边界线右下方F高效率区高效率区 等效率线中心等效率线中心F如果设计点在如果设计点在P点点相似流量变化相似流量变化u工作点工作点 Au工作点工作点 B相

5、似转速变化相似转速变化u工作点工作点 Cu工作点工作点 D)(11*1*1qkApTqma通用特性线的变化原因通用特性线的变化原因F当相似转速一定、减少当相似转速一定、减少相似流量将引起相似流量将引起V1下降下降 工作点工作点 AF正攻角、叶背分离正攻角、叶背分离F扭速增加，增压比增加扭速增加，增压比增加F效率先升后降效率先升后降F严重时严重时喘振喘振 低频、高振幅脉动低频、高振幅脉动 放放“炮声炮声” “吐火吐火”F后果：强烈振动、熄火后果：强烈振动、熄火喘振的发生：喘振的发生：F气流以大的正攻角进入动叶时，叶背严气流以大的正攻角进入动叶时，叶背严重分离，流通通道受阻，压气机增压能重分离，流

6、通通道受阻，压气机增压能力严重下降。由于后面高压气体始终有力严重下降。由于后面高压气体始终有一种回冲趋势，当气流前进的动能不足一种回冲趋势，当气流前进的动能不足以克服回冲趋势时，产生倒流。当产生以克服回冲趋势时，产生倒流。当产生倒流后，缓解了反压，气流在动叶推动倒流后，缓解了反压，气流在动叶推动下，又开始正向流动。但流量仍嫌少，下，又开始正向流动。但流量仍嫌少，攻角又加大，使后面气流再次回冲。如攻角又加大，使后面气流再次回冲。如此反复，压气机内气流轴向震荡此反复，压气机内气流轴向震荡喘振喘振通用特性线的变化原因通用特性线的变化原因F当相似转速一定、增加当相似转速一定、增加相似流量引起相似流量引

7、起V1增加增加 工作点工作点 BF负攻角、叶盆分离负攻角、叶盆分离F扭速减小，增压比下降扭速减小，增压比下降F效率下降效率下降F通道严重时堵塞通道严重时堵塞通用特性线的变化原因通用特性线的变化原因F当相似转速下降引起当相似转速下降引起 工作点工作点 C 增压比下降增压比下降 效率先增后降效率先增后降 压气机前面级正攻角压气机前面级正攻角叶背分离叶背分离 压气机后面级负攻角压气机后面级负攻角叶盆分离叶盆分离F当相似转速增加引起当相似转速增加引起 工作点工作点 D 增压比增加增压比增加 效率严重下降效率严重下降喘振裕度及防喘措施喘振裕度及防喘措施F喘振裕度：喘振裕度： SM （ 12%）F防喘措施防喘措施 中间级放气中间级放气 可转动静子导流叶片可转动静子导流叶片 进气机匣处理进气机匣处理 双轴、三轴双轴、三轴%1001)()(11*qqSMkk中间级放气防喘中间级放气防喘F在压气机中间级设计放气门，当通道堵塞时，打开在压气机中间级设计放气门，当通道堵塞时，打开放气门，放掉一部分气，使通道堵塞现象缓解，前放气门，放掉一部分气，使通道堵塞现象缓解，前面级进气速度增加，进气迎角减小，消除了叶背分面级进气速度增加，进气迎角减小，消除了叶背分离。离。可转动静子导流叶片防喘可转动静子导流叶片防喘F通过调节静子叶片角度，使动叶进口气流的绝通过调节静