第8次课压气机(1)解析

由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流 经叶轮时的运动情况比较复杂，其运动是质点的复合运动。 根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动 速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即：
c=w+u
式中： c——绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度； w——相对速速，，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到 的空气流过工作叶轮的速度 u——牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮 的旋转切向速度。
航空发动机原理和结构 一、空气在轴流式压气机内的流动情形
平面叶栅的形状是沿叶高变化的，
把平均半径处的平面叫做“基元级”。 某级压气机平均半径处的圆周速度为u， 则基元级转子的叶栅将以u的速度作等 速平移运动。
图6－3 圆柱面上的基元级
图6－4
平面叶栅
航空发动机原理和结构 2、空气在基元级内的流动情形 1）空气在工作叶栅内的流动情形
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
增压比、效率、外廓尺寸和重量、工作可靠 性、制造和维修费用。
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2、对压气机设计的基本要求：
1）满足发动机性能的各项要求，性能稳定， 稳定工作范围宽； 2）具有足够的强度、适宜的刚度和更小的 振动； 3）结构简单，尺寸小，重量轻； 4）工作可靠，寿命长； 5）维修性、检测性好，性能制造成本比高。
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一、空气在轴流式压气机内的流动情形
高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一
级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，并
且每级的工作原理大致相同，可以通过研究压气机的 一级来了解其工作原理。
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一、空气在轴流式压气机内的流动情形
1、基本假设
（1）空气流过压气机时，为绝热 流动。 （2）当压气机工作状态一定时， 气体为稳定流动。 （3）压气机同一截面上的各点参 数值相同。
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第二节 轴流式压气机工作原理
压气机的功用是为了提高气体的压力，为燃气膨胀做
功创造条件，使燃料燃烧后发出的热能更好地被利用， 提高发动机的热效率，改善经济性和增大发动机的推力。 气体在压气机内进行的是压缩过程。在这个过程中， 一方面要提高增压能力；另一方面要设法减少各种流动
根据转子的数目： 单转子——WP6，WP8 双转子——WP7，WP13，斯贝 三转子 本课程主要研究轴流式压气机结构，对离心式和
混合式只做一般介绍。
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离心式
优点： 具有结构简单、工作可靠、稳
定工作范围较宽、单级增压比高； 缺点： 迎风面积大，难以获得更高的
总增压比。 应用于教练机，导弹、靶机等的小型动力装置 和飞机辅助动力装置中。
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3、压气机分类
压 气 机 基 本 类 型 离心式压气机 空气在工作叶轮内沿远离叶轮旋转中心的 方向流动。WP5 轴流式压气机 空气在工作叶轮内基本沿发动机的轴线方 向流动。WP6，WP8，WP7， WP13，斯贝 混合式压气机。ALF502
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3、压气机分类
损失。
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一、空气在轴流式压气机内的流动情形
多级轴流式压气机是由若干个单机压气机组成的。如图
6-1所示。由一排旋转的工作叶片所组成的轮子叫叶轮；由 一排静止的整流叶片所组成的圆环叫整流环。一个叶轮和 一个整流环组成轴流式压气机的一个单级，它是多级轴流 式压气机的基本单元。
图6－1
多级轴流压气机
图6－2 基元级
级的外径Dt 径向间隙δ
级的内径Dh Βιβλιοθήκη Baidu向间隙Δ
航空发动机原理和结构 一、空气在轴流式压气机内的流动情形
为更加清楚地认识轴流压气机如何对气体进行加功和增
压的工作过程和原理，将轴流式压气机的一级作进一步的
分解和化简。化简的方法：用两个与压气机同轴并且半径 相差很小的圆柱面，将压气机的一级在沿叶高方向截出很 小的一段，如图6－3和图6－4所示。并将所得的切面展成 平面，则成如图所示情形，这样的平面叫做“平面叶栅”。
航空发动机原理和结构
航空发动机核心机
压 气 机
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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
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航空发动机原理和结构
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
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轴流式
具有增压比高，效率高，单位面积空气质
量流量大，迎风面积小等优点，在相同的 外廓尺寸下可获得更大的推力。
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混合式
在中、小型发动机上，轴流式和离心式组 成混合压气机，发挥了离心压气机单级增压比 高的优点，避免了轴流式压气机叶片高度很小 时损失增大的特点。
图6－2
基元级
压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别 的，但以平均半径处的流动情况最具有代表性。为研究方 便，将每一单级压气机分成3个截面，如图6－2所示。
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一、空气在轴流式压气机内的流动情形
①－①:叶轮进口截面 ②－②:整流环进口截面，即 叶轮出口截面 ③－③: 整流环出口截面， 即后一级叶轮进口截面
航空发动机原理和结构 2、空气在基元级内的流动情形 1）空气在工作叶栅内的流动情形 这3种运动速度之间的关系可以用速度三角形表示为：
w
c u
或
c u
w
速度三角形
航空发动机原理和结构 1）空气在工作叶栅内的流动情形
空气以绝对速度c①流入叶轮；而牵连 速度就是叶轮旋转的圆周速度，即平面 叶栅中以圆周速度u的大小作作等速直
线运动的速度。因此，空气对叶轮的相
对速度是w①。空气以相对速度w①斜向 进入叶轮。根据速度合成定理，相对速 度w①是绝对速度c①与牵连速度u的矢量 差： w①=c①-u
航空发动机原理和结构 1）空气在工作叶栅内的流动情形
在压气机中，气流进入叶轮的三个 速度组成的三角型叫做叶轮“进口速度 三角型”，夹角β①叫气流进口角。在 设计工作状态下，w①方向应与叶片前 缘方向（即叶片的中弧线前缘切线方向 ）一致。空气以相对速度w①进入叶轮 后，经过由叶片组成的弯曲扩张型通道 ，流动方向逐渐改变，相对速度逐渐减 小，最后顺着弯曲的叶片通道以相对速 度w②自叶轮流出。