机载离心式制冷压缩机设计及特性分析

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1、2013年2月第39卷第2期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsFebruary2013V01．39No．2机载离心式制冷压缩机设计及特性分析高峰张兴娟袁修干(北京航空航天大学生物与医学工程学院，北京100191)(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京10019I)摘要：开发制冷量等级为50kW的超级小型化离心式制冷压缩机是发展新一代战斗机蒸发循环系统的关键技术．由于小流量特点，工业中使用的大型离心式制冷压缩机设

2、计经验不能完全适用于小型离心式制冷压缩机设计及工作特性的预测．基于试验，提出相关设计方案，通过建立小流量离心式压缩机效率、压比等的特性计算方程，对所设计的压缩机进行性能预测，经试验数据验证，计算结果与试验数据较为接近．该研究结果可为国内发展机载蒸发循环用离心式制冷压缩机提供技术支持．关键词：离心式制冷压缩机；蒸发循环制冷系统；特性计算中图分类号：V245．3+44文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)02-0164-04Airbornecentrifugalrefrigeratingcomp

3、ressordesignandCharaCteriStiCanalysisGaoFeng(SchoolofBiologicalScienceandMedicalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)ZhangXingjuanYuanXiugan(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandA

4、stronautics，Beijing100191，China)Abstract：Akeytechniquewhichiscriticaltodesignvaporcyclesystem(VCS)ofthenew-generationhigh-performancefighteraircraftistodevelopasuper-minicompressorwith50kWcoolingcapacity．Duetothesmallairrateflowingthroughtheminicompressor，

5、thedesigningexperiencewhichwasusedforthemassiveflow-ratecompressormostlycannotbecompletelyappliedtothedesigningandpredictionforthesuperminicentrifugalrefrigerationcompressor．Inlinewiththeexperimentaldata，designschemewasproposed．Theex-pressionstopicturethec

6、haracteristicsofthecompressor，suchasefficiencyandcompressionratio，werede‘veloped．Theanalyticalcalculationresultsareapproximationtotheexperimentalmeasurements．Allaforemen‘tionedstudiescansupplynecessarytechnicalsupporttothedesign，researchanddevelopmentofref

7、rigerationcompressorinVCSadoptedinhigh-performancefighteraircrafts．Keywords：centrifugalrefrigerationcompressor；vaporcyclesystem；characteristiccalculation现代高性能战斗机的电子设备发热量较以往机型剧增，同时，其对超音速巡航能力及隐身性能的高要求使空气热沉难以满足制冷需求，因此，采用蒸发循环系统对电子设备进行冷却成为当今机载环境控制系统的主要发展方向，制冷压缩

8、机是建立此环控系统的核心部件．从高性能战斗机的发展来看，其电子设备热载荷基本都在50kW内．离心式制冷压缩机具有重量轻、尺寸小、结构简单、工作可靠、制冷量易于调节等优点．该特点使其能满足机载制冷系统超级小型化的要求．压缩机的设计主要包括叶轮、扩压器、蜗壳三部分，其中叶轮的设计及合理选型最为重要．叶轮分二元及三元两种，在小型化要求背景下，由于三元叶轮改善效率优势不显著，而且有结构、加工复收稿日期：2011．12．1