單級壓比
氣流在進入離心式壓縮機時的直徑遠遠小於離開時的直徑,(根據尤拉公式)因此壓比可以非常高,單級壓比超過2的渦輪在汽車上一點都不罕見,而實驗室中離心式壓縮機單級可以達到13倍壓比,軸的動態效能是主要瓶頸。
軸流式壓縮機因為氣流進入和離開葉片流場時直徑幾乎沒變化,所以葉片做功壓縮能力很有限。
理論上亞音速壓氣機單級不可能超過1.8倍壓比,而跨音速葉片可以達到1.8,但以現在人類的科技水平也到此為止,再高的速度會帶來更高的損失和對葉片結構、材料更大的挑戰。
亞音速壓氣機葉片靠流體轉向來做功壓縮:
跨音速壓氣機葉片的超音速區靠激波來壓縮:
效率
因為離心式壓縮機從轉子出來的氣是帶旋的,需要一個整流消除氣體自旋(汽車渦輪很多都省去了這個步驟)。其次,從轉子出來的氣是徑向向外流動的,不管接下來是繼續壓縮還是要匯入燃燒室或者什麼需要將氣體轉向。這麼長的流道,還要流體導向,降低了整機效率。
而軸流式壓縮機,氣流經過了轉子馬上就是定子然後就是下一級轉子,這樣效率當然高多了。
成本
雖然效能優良的離心式壓縮機造價不菲,但是軸流式壓縮機更貴啊!
一臺航空發動機可以有上千甚至幾千片壓縮機葉片,這玩意都是精鍛鈦合金的(除了最後後一級是鎳基合金或鈦鋁合金)。就算是整體加工的,或者把葉片摩擦焊搞到一起做成整體葉盤,依舊非常昂貴!
而且因為聲學和軸動態效能的原因,軸流式壓縮機的設計難度遠高於離心式。
其它
因為離心式壓縮機本來是個大餅子,再加上還得接一個徑向擴張的流道,這玩意迎風面積很大,在現代幹線客機發動機上不存在任何應用,以及現代主流空優戰鬥機也沒有用它的。但是在小的航空發動機,或者老一些的型號,這東西也很常見。
離心式壓縮機還有一個優勢,喘振裕度比軸流式大得多,翻譯一下就是,皮實,用起來不嬌氣。
那喘振是啥呢?
單級壓比
氣流在進入離心式壓縮機時的直徑遠遠小於離開時的直徑,(根據尤拉公式)因此壓比可以非常高,單級壓比超過2的渦輪在汽車上一點都不罕見,而實驗室中離心式壓縮機單級可以達到13倍壓比,軸的動態效能是主要瓶頸。
軸流式壓縮機因為氣流進入和離開葉片流場時直徑幾乎沒變化,所以葉片做功壓縮能力很有限。
理論上亞音速壓氣機單級不可能超過1.8倍壓比,而跨音速葉片可以達到1.8,但以現在人類的科技水平也到此為止,再高的速度會帶來更高的損失和對葉片結構、材料更大的挑戰。
亞音速壓氣機葉片靠流體轉向來做功壓縮:
跨音速壓氣機葉片的超音速區靠激波來壓縮:
效率
因為離心式壓縮機從轉子出來的氣是帶旋的,需要一個整流消除氣體自旋(汽車渦輪很多都省去了這個步驟)。其次,從轉子出來的氣是徑向向外流動的,不管接下來是繼續壓縮還是要匯入燃燒室或者什麼需要將氣體轉向。這麼長的流道,還要流體導向,降低了整機效率。
而軸流式壓縮機,氣流經過了轉子馬上就是定子然後就是下一級轉子,這樣效率當然高多了。
成本
雖然效能優良的離心式壓縮機造價不菲,但是軸流式壓縮機更貴啊!
一臺航空發動機可以有上千甚至幾千片壓縮機葉片,這玩意都是精鍛鈦合金的(除了最後後一級是鎳基合金或鈦鋁合金)。就算是整體加工的,或者把葉片摩擦焊搞到一起做成整體葉盤,依舊非常昂貴!
而且因為聲學和軸動態效能的原因,軸流式壓縮機的設計難度遠高於離心式。
其它
因為離心式壓縮機本來是個大餅子,再加上還得接一個徑向擴張的流道,這玩意迎風面積很大,在現代幹線客機發動機上不存在任何應用,以及現代主流空優戰鬥機也沒有用它的。但是在小的航空發動機,或者老一些的型號,這東西也很常見。
離心式壓縮機還有一個優勢,喘振裕度比軸流式大得多,翻譯一下就是,皮實,用起來不嬌氣。
那喘振是啥呢?
航空發動機防喘振放氣裝置為什麼要安置在壓氣機中部?