北航-发动机原理(第2章压气机)

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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（导向器〕：叶片、机匣转子在前

2、、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dp0V3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；气流以绝对速度V2流出动叶。轴流压气机一级：U

3、1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W1V2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dp0W2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，同时靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力；

4、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=10,000~50,000rpm)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=1.1~1.4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´，静

5、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=1.8-2.23、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hSP2*P1*等熵多变理想压缩功多变压缩功12i22、主要参数增压比：流量：转速：多变压缩功：绝热效率：*k=0.82~0.87

6、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。