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离心式压气机VS轴流式发动机!

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对于涡轮发动机而言,压气机是极为关键的模块。压气机的主要作用是对流经压气机的空气进行做功,将压气机叶片所具有的机械能转化为空气的内能和压力位能,为后期的燃气膨胀做功创造条件。除发动机启动外,压气机均由膨胀的燃气驱动的涡轮通过相应的轴带动。

同时,值得注意的是由压气机产生的空气,除了应用于燃烧和作用于发动机机体产生推力外,它们还可以用于冷却热部件、用于机舱的空气调节、热除冰等。

根据压气机的结构形式和气体流动特点的不同人们通常将压气机的分为离心式压气机和轴流式压气机。下面我们对它们一一进行介绍。

离心式压气机

离心式压气机由四部分组成:进气装置,叶轮,扩压器,集气管等。

进气装置由漩涡叶片和导向叶片组成,空气经过漩涡叶片和导向叶片的矫正使气流均匀地流入叶轮中。由于导向叶间的通道是收缩的,在气体流过导向叶轮通道时会被压缩,加速从而防止了拐弯分离流的出现。

叶轮,也叫工作叶轮是离心式压气机的核心部件。它通常有两种形式:单面叶轮和双面叶轮,如下图:

由于双面叶轮能够两面进气,加大进气量,同时能够有效地减少由于叶片受力不均而造成的一列问题,双面叶片得到了更为广泛的应用。

与导向叶片间的通道不同,工作叶片间的通道是扩张的。工作时工作叶片高速旋转,空气由进气系统处理后流经靠近工作叶片轴心的部位,叶片对空气做功,空气沿叶片间的通道流离叶轮轴心。空气流速增加压力增加。

扩压器与工作叶片边缘部分相连接,其通道是扩张的,气体流过工作叶片后在扩压器的扩压通道中减速,大部分的动能转化为压力能。

流经扩压器的气体经集气管收集进入燃烧室中有燃气混合点燃。

通过以上介绍,我们不难发现离心式压气机的结构是简单的,由于级数较少,它的质量比较轻,长度也比较短。同时气体流过其中是经过多次的增压的,因此它的单级压缩比比较高。但它的流动损损失较大,尤其是级间的损失更大。因此,它不适合应用于多级压缩,这使离心式压气机进一步提高压缩比变得异常的困难。随着航空业的发展人们必须更强劲的发动机来驱动更大型的飞机,更强劲的发动机意味着需要更高的空气压缩比。寻找一种新的压缩方式,迫在眉急,轴流式压气机出现了。

轴流式压气机

轴流式压气机的构造比较简单,但由于它的级数比较多,因此就更重,更长。

轴流式压气机由带许多翼型截面叶片的一个或者多个转子和与机匣固定在一起不动的静子组成,静子也有许多翼型截面叶片。转子对空气做功,提高空气的压力,静子之间的通道是扩张的进一步提高了空气的压力。


和离心式压气机一样,为了保证压气机的工作稳定,需要保证进入压气机的气流是均匀的,因此需要在压气机工作叶片前加上进气口导向叶片。

经过压气机压缩的气流需要经过最后一排叶片的矫正,以去除空气中的旋流,使之以比较均匀的轴向速度流入燃烧系统。

轴流式压气机可以通过增加压气机的级数来增加空气的压缩比。由于轴流式压气机相对离心式压气机有较小的迎风面积,因此它的阻力比较小。

离心式压气机VS轴流式发动机

结构上,离心式压气机比轴流式压气机简单;制造成本上,离心式压气机较低;单级压缩比,离心式大于轴流式;阻力,离心式大于轴流式;启动功率,离心式小于轴流式;但轴流式能够通过增加级数提供较大的压缩比,轴流式的阻力较小。



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