发动机原理：第二章4节压气机
发动机原理-压气机
压气机尽可能提供连续的、均匀的气流，以确保燃料的稳定燃烧，避免燃烧不完全和火 灾等问题。
3 降低燃油消耗
通过提高发动机的压缩比，压气机可以降低燃油消耗，使发动机更加节能环保。
压气机的工作原理
1
压缩
2
旋转的叶片将空气压缩，使其体积变小。
3
循环往复
4
空气经过多级压缩，不断循环往复，达 到更高的压缩比。
高效节能
未来的压气机将更加注重提高燃 烧效率，降低对环境的影响。
电动化
随着电动飞机的发展，压气机将 逐渐转向电动驱动。
创新设计
压气机的设计将不断创新，以提 高效率和性能。
结论和要点
1 压气机是发动机的核心组成部分，负责将空
气压缩并提供给燃烧室。
3 压气机的应用领域广泛，涵盖航空、动力工
程、汽车工业和军事装备等。
压气机的应用领域
航空领域
喷气式飞机和直升机等航空器的发动机都需要 压气机来提供压缩空气。
汽车工业
柴油发动机、涡轮增压器和气动制动系统等都 离不开压气机的应用。
动力工程
发电厂、船舶和工业设备等动力系统中的内燃 机也需要压气机。
军事装备
各类军用飞机、坦克、导弹系统等军事装备中 都需要压气机。
压气机的发展趋势
进气
压气机通过进气口吸入大量空气。
弹动能
离心力带动压缩的空气弹出，形成高速 气流。
压气机的种类
1 离心式压气机
2 轴流式压气机
利用离心力来压缩空气， 适用于低压缩比的发动机。
通过叶片的轴向流动来压 缩空气，适用于高压缩比 和高效率要求的发动机。
3 混流式压气机
结合了离心式和轴流式的 优点，兼具高压缩比和高 效率。
航空发动机工作原理
航空发动机工作原理
航空发动机是现代飞机的核心部件之一，它的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理。
下面将阐述航空发动机的工作原理，以及其主要组成部分的功能和作用。
航空发动机通过燃烧内燃机燃料，产生高压高温的气体，并将其排出，产生向后的推力，从而使飞机获得动力。
整个过程可以简要地分为以下几个步骤：
1. 压气机：航空发动机的压气机主要负责将空气压缩，以提高进气量和气体压力。
压气机由多级转子叶片组成，通过转子的旋转来增压。
2. 燃烧室：压缩后的空气经过喷油器喷入燃烧室，与燃料混合并点火燃烧。
燃料燃烧产生的高温高压气体通过增大压力和温度来释放更多能量。
3. 高压涡轮：高温高压气体通过高压涡轮，使其转动，驱动压气机和涡轮扇叶。
4. 喷气扇：喷气扇位于发动机前端，是航空发动机产生推力的重要组成部分。
其主要作用是将一部分空气通过扇叶加速排出喷管，产生向后的推力。
同时，喷气扇还能通过副扇气流提供辅助推力。
5. 喷管：喷管是航空发动机的尾部部分，其形状和尺寸对喷气流产生限制和控制，进一步提高推力效率。
通过以上的工作原理，航空发动机能够在短时间内产生大量的推力，使飞机获得前进的动力。
为了提高效率和性能，航空发动机还采用了涡轮增压器、可变导向喷管、燃油喷嘴等辅助装置。
总之，航空发动机的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理，通过压缩空气、燃烧燃料、喷出高速气流，产生向后的推力，为飞机提供动力。
第二章压气机
2.5 工作叶片
31
2.5 工作叶片
32
2.6 榫头
工作叶片通过榫头实现与轮盘的联接。因此，对榫的主 要设计要求是： 1)在尺寸小，重量轻的条件下，将叶身所受的负荷可 靠地传递给轮盘； 2)保证工作时片的准确定位和可靠固定； 3)应有足够的强度、适宜的刚性及合理的受力状态， 尽量避免应力集中 4)结构简单、装拆方便。 目前铀流式压气机转子叶片榫头形式有三种: A）燕尾式 B）销钉式 C)枞树式
6
2.2轴流式压气机
轴流式压气机转子 转子是一个高速旋转对气流做功的组合件。在双转子涡 喷发动机中，压气机又分为低压转子和高压转子；在双转子 涡扇发动机中．低压转子就是风扇转子．或者是风扇转子和 低压压气机转子的组合。压气机转子一船是简支的，也有些 是悬臂 轴流式压气机静子
静子是静子组合件的总称，包括机匣和整流器。在单 转子涡喷发动机中，压气机机匣由进气装置、整流器机匣 和扩压器机匣组成。在双转子压气机中，在风扇和压气机 之间还有一个分流机匣，将内、外涵道的气流分开；在高、 低压压气机之间有一个中介机匣，将气流由低压压气机顺 利引入高压压气机。
13
2.3 轴流式压气机转子的基本结构
加强的盘式转子
14
2.3 轴流式压气机转子的基本结构
鼓盘式转子由若干个轮盘，鼓简和前、后半轴组成。 盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片。级间联接可采 用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆。转子叶片、轮盘和 鼓简的离心力由轮盘和鼓筒共同承受．扭矩经鼓筒逐级传 给轮盘和转子叶片，转子的横向刚性由鼓筒和连接件保证。
37
2.6 榫头
38
2.6 榫头
槽向固定的方式很多，通常采用卡圈、锁片、档销等锁紧 方式或复合方式，也可利用其他结构件固定，如封严环、径向 销钉等。要根据具体结构和槽向力的大小来选择固定方式。
压气机原理
压气机原理
压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在航空、化工、能源等领域都
有着广泛的应用。
压气机的工作原理基本上是通过动态和静态两种方式来实现的，下面我们将从这两个方面来详细介绍压气机的工作原理。
首先，我们来看一下压气机的动态工作原理。
压气机通过动态压力来增加气体
的压力。
当气体通过压气机的转子叶片时，叶片将气体加速，使其动能增加，同时使气体的静压降低。
在叶片后面的扩压器中，气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
这种动态工作原理使得压气机能够以较高的效率来增加气体的压力，因此在航空发动机等领域得到了广泛的应用。
其次，我们再来看一下压气机的静态工作原理。
压气机通过静态压力来增加气
体的压力。
在压气机中，气体通过静叶片时，叶片将气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
在静叶片后面的扩压器中，气体的静压进一步增加，从而实现了对气体压力的增加。
这种静态工作原理使得压气机能够在一定范围内实现对气体压力的精确控制，因此在化工、能源等领域得到了广泛的应用。
除了动态和静态工作原理之外，压气机还有一些其他的工作原理，如离心压气
机的离心力原理、轴流压气机的轴流原理等。
这些工作原理都是基于动态和静态原理的基础上进行的进一步发展和应用，使得压气机能够更好地满足不同领域的需求。
总的来说，压气机的工作原理主要是基于动态和静态两种方式来实现的，通过
这些工作原理，压气机能够实现对气体压力的增加和控制，从而在航空、化工、能源等领域发挥着重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对压气机的工作原理有一个更加深入的了解。
压气机工作原理
压气机工作原理压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在各种工业领域中都有着广泛的应用。
在飞机的发动机中，压气机起着至关重要的作用，它能够将空气压缩，提高空气压力，为燃烧提供必要的氧气，从而推动飞机飞行。
那么，压气机是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍压气机的工作原理。
首先，压气机的工作原理可以简单地理解为通过叶片的旋转来增加气体的压力。
当空气进入压气机时，它会被叶片所围绕，随着叶片的旋转，空气被迫不断地受到挤压，从而增加了空气的压力。
这种方式类似于风扇的工作原理，但压气机的压缩效果更为显著。
其次，压气机的工作原理还涉及到了多级压缩的概念。
在压气机内部，通常会设置多个级别的叶片，每个级别都会对空气进行一次压缩，最终将空气的压力提高到所需的水平。
这种多级压缩的设计能够有效地提高压气机的效率，使得压缩过程更加充分和均匀。
另外，压气机的工作原理还包括了适当的冷却和润滑措施。
由于压气机在工作过程中会产生大量的热量，如果不及时散热，就会对设备造成损坏。
因此，压气机通常会采用冷却系统来降低温度，确保设备的正常运行。
同时，润滑系统也是不可或缺的，它能够减少叶片之间的摩擦，延长设备的使用寿命。
最后，压气机的工作原理还与叶片的设计和材料选择有关。
为了能够更好地实现空气的压缩，压气机的叶片通常会采用空气动力学设计，以确保空气能够在叶片上得到充分的压缩。
同时，叶片的材料也需要具有较高的强度和耐磨性，以承受高速旋转和持续的压缩工作。
综上所述，压气机的工作原理涉及到了空气压缩、多级压缩、冷却润滑和叶片设计等多个方面。
这些原理的相互作用，共同确保了压气机能够稳定、高效地工作，为各种工业设备和飞行器提供了必要的气体压力。
希望本文能够帮助大家更好地理解压气机的工作原理，为相关领域的工作者和爱好者提供一些参考和借鉴。
压气机工作原理
压气机工作原理
压气机工作原理是指利用机械能将气体压缩的过程。
其主要原理是通过增加气体分子的密度，使气体分子之间的相互作用增强，从而达到增加气体压力的目的。
压气机一般由压气机机身、气缸、曲轴、连杆和阀门等组成。
当压气机启动时，曲轴开始旋转，带动连杆上下运动。
在气缸内，活塞与气缸壁之间形成工作腔。
当活塞下行时，工作腔内的压缩空气被压缩，从而增加了气体的密度和压力。
在压缩空气的流动过程中，压气机需要配备适当的阀门来实现气体的进出控制。
通常情况下，压缩时打开进气阀门，使气体进入气缸，然后关闭进气阀门，打开排气阀门，将压缩空气排出。
通过连续的循环压缩和排气过程，压气机可以将气体压缩到所需的压力范围内。
压缩后的气体可以用于各种工业和生产领域，例如空压机、汽车引擎、空调系统等。
总之，压气机工作原理基于机械能转化为压缩气体能量的过程，通过压气机的运转，将气体压缩到所需压力范围，满足不同工业和生产领域的需求。
航空燃气涡轮发动机原理
航空燃气涡轮发动机原理
航空发动机是飞机的心脏，它直接影响着飞机的性能和安全。
它是利用燃气产生的推力来使活塞做往复运动，从而产生升力和推力。
航空发动机按工作原理可分为压气机、燃烧室、涡轮、喷管和尾喷管等部分，下面就来介绍一下航空发动机的基本工作原理。
1.压气机
压气机是用来产生空气动力的机械，通常在飞机中扮演着压缩空气的角色。
与飞机其他机械相比，发动机具有体积小、重量轻、推力大、推重比高等特点。
1.燃烧室
燃烧室是用来引燃燃料和空气以产生高温高压燃气的部分。
燃烧室是发动机的核心部件，其容积大小直接决定着发动机的最大推力。
1.涡轮
涡轮是航空发动机中转动部件之一，它将发动机排出的高温高压气体做功，使之变成具有一定速度的高压气体。
在航空发动机中，涡轮又是推动活塞运动的动力装置。
涡轮是由电动机或燃气轮机驱动的，其传动方式有齿轮传动和齿轮-轴传动两种。
涡轮旋转时带动轴旋转，产生一个与轴方向相反的推力，这就是推力矢量控制技
— 1 —
术（IFCV）。
— 2 —。
飞机发动机压气机的原理
飞机发动机压气机的原理飞机的发动机是由多个组件组成的复杂系统，其中压气机是发动机中的一个重要组成部分。
压气机的主要功能是将外部空气吸入并加压，然后将加压后的空气送往燃烧室，与燃料混合并燃烧，从而产生动力。
下面我将详细介绍飞机发动机压气机的原理。
发动机压气机一般由多级压气机级组成，每级压气机级包括一个叶轮和一个固定的导叶组成。
叶轮是通过发动机燃烧室内高温高压燃烧气体的作用，旋转并将气体压缩，使其压力和温度提高。
导叶则通过控制气流的导向，将气体引导到下一个级别的叶轮上。
压气机的原理可以分为离心式压气机和轴流式压气机两种。
离心式压气机通过叶轮的旋转将来流的气体旋转，使气体的动能转化为压力能。
其工作原理类似于离心泵，气体在叶轮的作用下产生离心力，从而加速向外移动，形成高压气体。
轴流式压气机是通过叶轮和导叶交替排列的方式将来流的气体进行压缩。
当气体通过导叶时，导叶将气体的流向转换，使其与叶轮切向速度匹配。
叶轮通过高速旋转将气体捕获，并将其压缩。
在压缩过程中，气体不仅受到力的作用，还受到叶轮的切向速度的传递，进而提高了气体的压力和能量。
无论是离心式压气机还是轴流式压气机，叶轮都是压气机的核心组件。
叶轮通常由多个叶片组成，叶片的形状和角度是根据气体流动的特性和压缩效率进行设计的。
叶轮的旋转速度和叶片的数量也会影响压气机的性能。
另外，压气机的工作需要大量的能量，并且需要确保空气的流量和压力达到发动机的要求。
为了实现这一点，压气机通常会采用多级结构，每级压气机级都有不同的气流加压效果，并且通过多级压缩来提高气体的压力。
一些大型发动机甚至会采用多级轴流式压气机和离心式压气机的组合。
除了上述的压气机原理，飞机发动机的压气机还包括一些附加的设计和控制元件。
例如，可以通过调整导叶和叶轮的角度来控制气体的流动和压缩效果，以达到不同工况下的需求。
此外，还需要确保压气机的可靠性和稳定性，因此对压气机的飞行性能和工作状态进行监控和控制也是必要的。
飞机发动机原理与结构—压气机
举例：CFM56 发动机低压压气机的转子采用的就是鼓式转子。
一. 轴流式压气机的结构
（1）鼓式转子
CFM56低压压气机的转子
一. 轴流式压气机的结构
（2）盘式转子
结构形式：盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成，用轴将各级轮盘联成一体。
2
转子叶片
3
压气机静子
4 轴流式压气机的工作原理
二.转子叶片 1. 叶片叶身特点
特点：数量多，尺寸形状复杂 组成：叶身 + 榫头
二.转子叶片 1. 叶片叶身特点
（1）叶身扭转：叶尖处叶型弯度小，安装角大，叶根处叶型弯度大，安装角小； （2）减振凸台：减振；减小空气流量,效率下降，离心力增加； （3）加强筋：减震的一种形式； （4）宽弦叶片：叶栅通道面积大，喘振裕度大，级效率高，减振效果好；
二. 转子叶片
2. 榫 头
周向燕尾形榫头
——简单，加工费用低，允许单独更换，所以一般用于压气机后几级 （叶片小，相应的离心负荷小）。
周燕尾型榫头叶片
周燕尾型榫槽
二. 转子叶片
3. 叶片的槽向固定
（a）榫头凸块和锁片固定
作用：防止叶片沿槽向
移动。
固定方法：
• 卡圈 • 锁片 • 挡销
（b）挡销和锁片固定 （c）（d）锁片固定 （e）弹簧卡圈固定 （f）锁丝固定
优点：
• 增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶片根部的弯 曲扭转应力。
• 减震凸台结合面上喷涂耐磨合金，当叶片发生振动时， 结合面互相摩擦，可起阻尼减振的作用。
缺点：
• 增加叶片的重量，使叶片的离心负荷加大； • 连接处局部加厚，使流道面积减少2%，减少发动机的
发动机的所有工作原理
发动机的所有工作原理
发动机是一种将化学能转化为机械能的装置，其工作原理如下：
1. 进气过程：在每个循环的开始，活塞向下运动，汽缸内的活塞腔扩大。
此时，进气门打开，使气缸内的空气燃料混合物通过进气道进入汽缸。
2. 压缩过程：活塞开始向上运动，进气门关闭。
气缸内的空气燃料混合物被压缩，使其体积减小，温度和压力增加。
3. 点火过程：当活塞接近上死点时，点火塞发出高压电火花，引燃压缩的空气燃料混合物。
爆炸产生的高温和高压气体将活塞向下推，并通过连杆传递动力。
4. 排气过程：活塞再次向上运动，将燃烧产生的废气通过排气门排出汽缸，完成一个循环。
随后，排气门关闭，进气门打开，进入下一个进气过程，循环往复。
发动机的工作原理基于内燃机原理，其中火花点火发动机（汽油发动机）和压燃点火发动机（柴油发动机）稍有不同。
但无论是哪种类型，它们都基于燃烧和压力变化的原理，通过连续不断的循环提供动力输出。
发动机原理(第二章压气机特性)
2、压气机特性实验和通用特性 、
实验设备及实验过程（ 实验设备及实验过程（P74） ） 相似理论和相似准则
– 几何相似 – 运动相似
对应点速度方向相同， 对应点速度方向相同，大小成比例
*
通用特性
π k = f1 ( ηk = f 2 (
*
qma T1* p1
*
,
n T1* n T1
*
)
– 动力相似 轴向M 轴向 a相等 切向M 切向 u相等
主要参数 – 增压比： 增压比： – – – – 流量： 流量： 转速： 转速： 多变压缩功： 多变压缩功： 绝热效率： 绝热效率：
* πk =
* p2 * p1
qma (kg / s) n(rpm) Wk = CpT1*[(π k )
γ −1 * γ
* − 1] / ηk
ηk = Wkad / Wk
节
主要参数（增压比、效率、压缩功等） 主要参数（增压比、效率、压缩功等） 压气机通用特性
– 三种线 等相似转速、等效率、稳定工作边界 三种线(等相似转速 等效率、稳定工作边界) 等相似转速、 – 特性线变化原因 – 喘振及主要防喘措施
qma T1* p1
*
,
)
通用特性图
相似流量为横坐标 增压比为纵坐标 相似转速为参变量 三种线
– 等相似转速线 – 等效率线 – 喘振边界线
稳定工作范围
– 边界线右下方
高效率区
– 等效率线中心
如果设计点在P点 如果设计点在 点
–相似流量变化 相似流量变化 工作点 → A 工作点 → B –相似转速变化 相似转速变化 工作点 → C 工作点 → D
通过调节静子叶片角度，使动叶进口气流的绝 通过调节静子叶片角度， 对速度向转动方向偏斜， 对速度向转动方向偏斜，相对速度的方向与设 计状态相接近，进气攻角恢复到“ 计状态相接近，进气攻角恢复到“零”，消除 了叶背分离， 了叶背分离，因此防止了喘振发生
压气机工作原理
压气机工作原理压气机是一种将气体压缩成高压气体的机器。
它是工业生产和生活中经常使用的一种设备，用途广泛，包括空气压缩、气体输送、化工生产、冶金制造等领域。
本文将介绍压气机的工作原理。
压气机的工作原理可以简单地概括为：利用机械能将气体压缩，使其体积缩小，密度增大，从而提高气体的压力。
压气机的主要部件包括压缩机、电机、冷却器、气体分离器、控制系统等。
其中，压缩机是压气机的核心部件，它负责将气体压缩成高压气体。
压缩机的工作过程可以分为四个阶段：吸气、压缩、放热和排气。
在吸气阶段，压缩机的气体进口阀门打开，气体通过吸气管道进入压缩机的气缸内。
在压缩阶段，气缸内的活塞开始向上运动，将气体压缩成高压气体。
在这个过程中，气体的体积减小，密度增大，温度也随之上升。
在放热阶段，压缩机的冷却器开始工作，将压缩机内部的热量散发出去。
最后，在排气阶段，压缩机的气体出口阀门打开，高压气体通过排气管道排出压缩机。
压缩机的工作原理和性能与气体的物理性质密切相关。
在实际应用中，需要根据不同的气体类型和工作需求来选择不同类型的压缩机。
常见的压缩机类型包括往复式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机等。
不同类型的压缩机有着不同的工作原理和适用范围。
除了气体的物理性质之外，压气机的工作性能还与压缩机的结构设计、工作状态、维护保养等因素有关。
例如，压缩机的密封性能对其工作效率和稳定性有着重要影响。
压缩机的运行状态也需要得到及时监测和调整，以保证其正常工作和延长使用寿命。
总之，压气机是一种非常重要的工业设备，其工作原理和性能对于各种领域的生产和应用都有着重要的影响。
通过深入了解压气机的工作原理和特点，可以更好地选择和使用压缩机，提高生产效率和质量。
- 1 -。
第8次课-压气机-PPT
离心式压气机
压 空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的
气 方向流动。WP5
机 轴流式压气机
基
本
空气在工作叶轮内基本沿发动机的轴线方
类
向流动。WP6，WP8，WP7， WP13，斯贝
型 混合式压气机。ALF502
5
3、压气机分类
根据转子的数目： 单转子——WP6，WP8 双转子——WP7，WP13，斯贝 三转子
分(c22－c32)/2 进一步转化成为空气的压力势能，使气
体的压力进一步增高。
37
3、如何提高轴流式压气机的性能
1）多级轴流式压气机的主要参数
（1） 轴流压气机的增压比
压气机的增压比定义为
:p压k 气机出口截面的总压；
p:压1k气机pp进1k 口截面的总压；
* ：号表示用滞止参数（总参数）来定义。
第8次课 压气机
主要内容
第一节 概述 第二节 轴流式压气机工作原理 第三节 压气机构造 第四节 压气机附属装置 第五节 离心式压气机
2
第一节 概述 一、压气机功用
对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，
供给发动机工作时所需要的压缩空气。也可以为
坐舱增压、涡轮散热和其他发动机的起动提供压
缩空气。
1、评价指标
上式表明，压气机对1kg气体所做的压气机功是用
来克服流动损失，提高气体的压力和增加气体的动
能。 39
1）多级轴流式压气机的主要参数
（2） 压气机功 lc
影响压气机功的因素：
A、lcn —多变压缩功
B、l损 — 损失功 a、摩擦损失： b、分离损失 c、对涡损失 d、漏气损失
lc
lcn
c22
c12 2
第二章航空燃气轮机的工作原理
第2章航空燃气轮机的工作原理Principle of Aero Gasturbine Engine第2.1节概述Introduction涡轮喷气发动机是航空燃气轮机中最简单的一种，它是飞机的动力装置。
涡轮喷气发动机在工作时，连续不断地吸入空气，空气在发动机中经过压缩、燃烧和膨胀过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出，流过发动机的气体动量增加，使发动机产生反作用推力（图2.1.1）图2.1.1 单轴涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机（图2.1.2）作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能。
涡轮喷气发动机同时又作为一个推进器（，它利用产生的机械能使发动机获得推力。
图2.1.2 表示热机和推进器的单轴涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机，作为热机，它和工程中常见的活塞式发动机一样，都是以空气和燃气作为工作介质。
它们的相同之处为：均以空气和燃气作为工作介质。
它们都是先把空气吸进发动机，经过压缩增加空气的压力，经过燃烧增加气体的温度，然后使燃气膨胀作功。
燃气在膨胀过程中所作的功要比空气在压缩过程中所消耗的功大得多。
这是因为燃气是在高温下膨胀的，于是就有一部分富余的膨胀功可以被利用。
它们的不同之处为：•进入活塞式发动机的空气不是连续的；而进入燃气轮机的空气是连续的。
•活塞式发动机中喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里，称为等容燃烧，而燃气轮机则在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流动损失，则燃烧前后压力不变，故称为等压燃烧。
下面给出了涡轮喷气发动机的简图，图中标出了发动机各部件名称和各个截面的符号。
对于单轴和双轴涡轮喷气发动机的尾喷管，若为收敛性喷管，其出口截面9在临界或超临界状态下成为临界截面，故也可以标注为8。
0---远前方，1---发动机进气道入口，2---压气机入口，3---燃烧室入口,4---涡轮入口，5---尾喷管入口，8---尾喷管临界截面,9---尾喷管出口图 2.1.3涡轮喷气发动机各部分名称请记住上图涡轮喷气发动机各个截面符号的含义。
发动机原理(第二章压气机)
δ = β2k − β2
β2k 几何出口角 β2 出口气流角
压气机实际压缩功
W k = CpT
* 1 * [( π k )
γ −1 γ
* − 1] / η k
压缩功与进口气流总温、 压缩功与进口气流总温、增压比 成正比， 成正比，与效率成反比
动叶叶栅速度三角形
一级： 一级：
U1 ≈U2
将进、 将进、出口 速度三角形 叠画在一起， 叠画在一起， W和V均向 和 均向 转动方向发生 偏转： 偏转： W2 < W1 V2 > V1
动叶增压原理
伯努利方程(机械能守恒 伯努利方程 机械能守恒) 机械能守恒
2
相对坐标系 dp>0 W2< W1 > 叶型弯曲形成扩张 通道， 通道，相对速度减 小，压力提高
γ −1 * γ
* − 1] / η k
绝热效率等于理想压缩功与实际压缩功之比。 绝热效率等于理想压缩功与实际压缩功之比。 损失
叶型损失
流动 分离 尾迹 激波
环面损失 (二次流损失 二次流损失) 二次流损失
环面附面层 漏气 潜流
攻角
i = β1k − β1
β1k 几何进口角 β1 进口气流角 落后角
4、全台压气机 、
沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度 沿压气机轴向，随气体不断被增压， 加大，气流通道逐级缩小， 加大，气流通道逐级缩小，叶片变短
三、热力过程及主要参数
1、热力过程 、
– 理想情况：绝热等熵压缩 理想情况： – 实际情况：多变压缩 实际情况：
h 2i
理想压缩功 等熵
2
多变
扭速
∆Wu = W1u − W2u
增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度， 增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度，可以增加扭速
发动机部件-压气机
宽弦叶片
宽弦叶片将钛蒙 皮在真空条件下 粘合在蜂窝骨架 上，大大改善叶 片减振特性。与 带减振凸台的窄 弦风扇叶片比， 具有流道面积大， 喘振裕度宽，及 效率高和减振性 好的优点。
阻尼台
对于长叶片， 为了避免发生 危险的共振或 颤振，在叶身 中部带一个减 振凸台。
CFM56—7风扇叶片
盘式
由轴和若干盘组成，用轴将各级盘联接在一 起。 优点：承受离心载荷能力强，但抗弯刚性差
• 鼓盘式 • 由若干个轮盘，鼓筒和前、后半轴组成
鼓式
鼓盘式Βιβλιοθήκη 鼓盘式转子 按级间联接特点:
不可拆卸的转子 可拆卸的转子 混合式转子
不可拆卸的转子
• 盘鼓式转子的级 间联接常用圆柱 面紧度配合加径 向销钉联接和焊 接两种方法，在 完成装配后不可 能再进行无损分 解。
对于长叶片为了避免发生危险的共振或压气机静子为压气机中不旋转的部件由机匣和静子叶片整流叶片组成分段式整体式在铸造的分半式机匣内由于机匣壁较厚整流叶片可以用各种形式的榫头直接固定在机匣内壁机械加工的特形环槽中
飞机发动机原理
— 发动机部件
发动机部件
五大部件（component） 进气道（inlet duct） 压气机（compressor） 燃烧室（burner） 涡轮（burbine） 尾喷管（nozzle）
单转子
双转子
三转子
转子基本结构
主要特点：转速高
优点：压气机在尺寸小，重量轻的条件下得 到需要的性能
缺点：高负荷，易振动
• 压气机转子的基本类型
鼓式
基本构件是鼓筒，借安装边和螺栓与前、后 半轴联接，在鼓筒外表面加工有环槽或纵槽。 优点：抗弯性能好，结构简单；但是承受离 心力载荷能力差。故只能在转速较低的条件 下使用。
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– 气流流出动叶的绝对速度为V2。
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在动叶栅中的流动：
– 近似认为动叶前后切向速度不变U1 U2 – 气流在动叶中相对速度降低，W2 W1（减速增压） – 气流流经动叶的绝对速度增加，即V2 V1（转子做功）
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•否 • 如果不对气体作功，只靠减速增压，压力
增加程度充其量等于来流总压； • 动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能
，使气流在其后的静叶中有足够的能量减 速增压； • 排列顺序：动叶在前，静叶在后。
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三、轴流式压气机增压原理
级增压原理：
• 动叶
– 加功增速 – 靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力；
– 转子（工作轮）：叶片、盘、轴 – 静子（导向器）：叶片、机匣
• 转子在前、静子在后，交错排列
静子
转子 2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 分解
– 级基元级平面叶栅
• 平面叶栅
– 动叶栅 – 静叶栅
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 截面编号
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理
• 气体在动叶栅中的流动：
• 速度三角形（进口）：
– 气流流向动叶的绝对速度V1；
– 叶片转动切线速度为U1； – 气流进入动叶的相对速度为W1。
• 速度三角形（出口）：
– 气流流出动叶的相对速度为W2；
– 叶片转动切线速度为U2；
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在动叶栅中的流动： • 伯努利方程（相对坐标系）
2
1
dp
W22
W12 2
Wfr
0
• dp0 W2 W1
叶型弯曲形成扩张通道，相对 速度减小，压力提高
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理
• 气体在动叶栅中的流动：
– 1 动叶进口 – 2 动叶出口（静叶进口） – 3 静叶出口
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 静叶栅
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气流在静叶栅中的流动 伯努利方程
3
2
dp
V32
V22 2
Wfs
0
dp0 V3 V2
对于亚音气流，减速 必须经过扩张形通道
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气流在静叶栅中的流动
– 利用叶型偏向轴线弯曲，使叶片之间形成扩张 形气流通道；
– 气体流经扩张通道减速增压（亚音速）；
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 动叶栅
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一、生活中的叶轮机
小涵道比涡轮风扇发动机
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二、功能、要求及分类
• 功能 加功增压，即对气流进行压缩以提高压力
• 设计要求 流通能力强、效率高、稳定、重量轻
• 分类 离心式和轴流式
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三、轴流式压气机增压原理
1、组成 • 多级组成，每一级由转子与静子组成。
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第二章 发动机部件工作原理
• 第一节 气动热力基础 • 第二节 进气道 • 第三节 尾喷管 • 第四节 压气机 • 第五节 涡轮 • 第六节 燃烧室
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第四节 压气机
一、生活中的叶轮机
风车、水车、电风扇、鼓风机、汽轮机、水轮机、 水泵、螺旋桨（飞机、轮船）……
第二章 发动机部件工作原理
内容回顾
• 进气道
– 功能和要求 – 进气道的性能参数：总压恢复系数与冲压比 – 亚音速进气道和超音速进气道的基本工作原理 – 超音速进气道的三种基本类型及优缺点 – 超音速进气道的三种工作状态 – 超音速进气道的调节
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内容回顾
• 尾喷管
– 功能和要求 – 尾喷管的分类(纯收敛型、收敛-扩张型) – 纯收敛型尾喷管的三种工作状态和推力公式 – 收敛-扩张型尾喷管四种主要类型
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一、生活中的叶轮机
• 电脑芯片的风扇：
– 由微型电机驱动，向散热器提供冷却空气
• 发动机的压气机：
– 由涡轮驱动，向燃烧室提供高压空气
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一、生活中的叶轮机
• 压气机
1.5个大气压 3个大气压 30个大气压
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一、生活中的叶轮机
大涵道比涡轮风扇发动机
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 压气机叶栅
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在轴流压气机中的参数变化
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三、轴流式压气机增压原理
3、超音叶栅增压原理
• 进口超音速气流W1 经激波后降为亚音 流W2’ ，静压提高
• 伯努利方程（绝对坐标系）
•
Wu
2 1
dp
V22
V12 2
两式相减，得：
Wfr Wu
V22
V12 2
W12
W22 2
压气机对气体作轮缘功＝绝对动能增量+相对动能增量
动叶增压原理：加功、增速、增压
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 流动本质：
– 气体在动叶和静叶中的流动过程，本质上都是 亚音速气体的减速增压过程。
• 静叶
– 使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通 道减速增压
– 同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向 ，为顺利进入下一级做准备
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三、轴流式压气机增压原理
4、压气机级 • 叶片扭转
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三、轴流式压气机增压原理
5、全台压气机 • 沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体
密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短
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三、轴流式压气机增压原理
思考：是否可以只采用静子叶片减速增压？ 可否取消动叶？
• 然后气流转弯速度 降到W2 ，静压进 一步提高
• Mw1=1.3-1.5, 总压恢复系数=0.97-0.94
级增压比=1.8-2.2
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三、轴流式压气机增压原理
4、压气机级 • 叶片扭转
因沿叶高的切线速度大小不同 相对速度大小和方向均不同 速度三角形不同；
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