1、第二章,发动机部件工作原理,第一节 压气机工作原理,一、功能、要求及分类 功能 对气流进行压缩,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 轴流式,离心式压气机,轴向进气，径向排气 离心增压 优点： 结构简单、零件少 级增压能力强(6-12) 性能稳定 轴向尺寸短 缺点： 效率 低，迎风面大 适合：小推力级,轴 流 式 压 气 机,轴向进气，轴向排气 优点：流通能力强、径向尺寸小、效率高 缺点：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多 适合：高推力级、高速飞行飞机发动机,二、轴流压气机增压原理,多级组成，每一级由工作轮与静子组成。 工作轮（转子：叶片、盘、轴 静子（
2、导向器：叶片、机匣 转子在前、静子在后，交错排列,1、亚音基元级增压原理,分解 级基元级平面叶栅 平面叶栅 动叶叶栅 静叶叶栅 截面编号 1 动叶进口 2 动叶出口（静叶进口） 3 静叶出口,(1)气流在静子叶栅中的流动,气体作绝能流动 伯努利方程dp0 V3 V2 对于亚音气流， 减速必须经过 扩张形通道。,利用叶型偏向轴线弯曲，使叶片之间形成扩张形气流通道；在静子叶片中的增压原理：减速增压,(2)气流在动叶叶栅中的流动,速度三角形 进口： 气流以V1流向动叶； 由于叶片转动切线速度U1； 气流以相对速度W1进入动叶。 出口： 气流以相对速度W2 流出动叶； 由于叶片转动切线速度U2； 气流
3、以绝对速度V2流出动叶。,轴流压气机一级：U1 U2将进、出口速度三角形叠画在一起，W和V均向转动方向发生偏转：W2 W1 V2 V1,伯努利方程 绝对坐标系轮缘功压缩功、动能增量、摩擦功 相对坐标系dp0 W2 W1 叶型弯曲形成扩张通道 相对速度减小，压力提高 两式相减，得： 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,为什么要加功增速,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。 级增压原理： 动叶加功增速，同时靠扩张
4、叶栅通道减相对速度，增加压力； 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。,要提高每一级的增压能力，要提高Wu 轮缘功Wu 动量矩原理推导出（见教材P63）U 切线速度 WU 扭速 U=f(n,D):高速旋转（n=10,00050,000 rpm)受强度、直径、相对速度等限制； 扭速：增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度扩张程度过大，气流易分离，损失增大。 亚音轴流压气机级增压比=1.11.4 多级,扭速,增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度，可以增加扭速。,2、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
5、 ，静压提高，然后气流转弯，速度降到W2 ，静压进一步提高。 Mw1=1.3-1.5, 总压损失=0.97-0.94 级增压比=1.8-2.2,3、压气机级,压气机级沿叶高由基元级叠加而成； 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； 沿叶高叶片是扭转的。,4、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。,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 实际情况：多变压缩,h,S,P2*,P1*,等熵,多变,理想压缩功,多变压缩功,1,2i,2,2、主要参数 增压比：流量： 转速： 多变压缩功： 绝热效率： *k=0.820.87,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） 环面附面层 漏气 潜流,攻角1k 几何进口角 1 进口气流角落后角2k 几何出口角 2 出口气流角,压气机实际压缩功,压缩功与进口气流总温、增压比成正比，与效率成反比。,
