燃氣渦輪發動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。壓氣機由渦輪驅動,其主要效能引數有:轉速、空氣流量、增壓比和效率等。壓氣機出口空氣總壓與進口空氣總壓之比稱為壓氣機增壓比,增壓比相同時,理論上所需的壓縮功與實際消耗的機械功之比稱為壓氣機效率。壓氣機可分為離心式與軸流式兩大類,兼有兩類特點的稱為混合式壓氣機。按氣流流入壓氣機轉子葉片的相對速度,壓氣機又可分為亞音速的、跨亞音速的和超音速的三種。 離心式壓氣機 離心式壓氣機由導風輪、葉輪、擴壓器等組成空氣由進氣道進入壓氣機、經過與葉輪一起旋轉的導風輪的導引進入葉輪。在高速旋轉葉輪作用下,空氣由葉輪中心被離心力甩向葉輪外緣,壓力也逐漸提高,由葉輪流出的空氣進入擴壓器後速度降低,壓力再次提高,最後由出氣管流出壓氣機。 離心式壓氣機的空氣流量為數公斤至數十公斤每秒。亞音速離心式壓氣機的增壓比約為4.5,超音速離心式壓氣機可達8~10,效率約為0.78。 軸流式壓氣機 空氣在軸流式壓氣機中主要沿軸向流動。它由轉子和靜子兩部分組成。由一排轉子葉片和一排靜子葉片組成一級,單級的增壓比很小,為了獲得較高的增壓比,一般都採用如圖所示的多級結構。空氣在壓氣機中被逐級增壓後,密度和溫度也逐級提高。 軸流式壓氣機的空氣流量為幾公斤每秒到二百公斤每秒,單級增壓比一般約為1.1~2.0,效率約為0.85~0.88。多級軸流式壓氣機的增壓比可達25以上。軸流式壓氣機的面積小,增壓比和效率都高,已廣泛用於燃氣渦輪發動機中。 壓氣機特性 壓氣機都是按給定的進氣條件、轉速、增壓比和空氣流量設計的,但其工作狀態(工作環境的溫度、壓力、轉速和空氣流量等)實際上是變化的,壓氣機在各種工作狀態下的效能稱為壓氣機特性。在一定轉速下,當壓氣機的增壓比增大到某一數值時,壓氣機就會進入不穩定的工作狀態,很容易發生喘振,使整個系統產生低頻大振幅的氣流軸向脈動,甚至會發生瞬間氣流倒流的現象。壓氣機喘振可能導致葉片斷裂、結構損壞、燃燒室超溫和發動機熄火停車。為避免發生喘振可以採取下列措施: ①按轉速調節某幾級整流葉片的安裝角,使流入的氣流具有合適的迎角,避免氣流分離而造成喘振。 ②將多級壓氣機分成2個不同轉速的轉子,分別由高、低壓渦輪驅動。有些發動機採用3轉子結構。 ③多級軸流式壓氣機從中間級放氣,以增加前面各級的空氣流量,避免氣流的迎角過大,產生分離,出現喘振。 ④多級軸流式壓氣機在第一級壓氣機的機匣上開槽,使第一級工作輪葉片尖端部分的氣流透過機匣上的槽道產生迴流,減小氣流的迎角,這種方法稱為機匣處理。 葉片振動 壓氣機葉片常因振動而產生裂紋甚至斷裂。振動分為兩類:一類是在週期性外力作用下發生的葉片振動,稱為強迫振動。週期性的外力來自工作輪葉片和整流器葉片之間的相互干擾、工作輪葉片的旋轉失速等。另一類是由葉片自身的振動以及與相鄰葉片自身振動相互干擾而形成的,稱為葉片自激振動或葉片顫振。為了避免葉片顫振,工作輪上兩相鄰葉片可採用不同的厚度,以改變它們的固有頻率。
燃氣渦輪發動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。壓氣機由渦輪驅動,其主要效能引數有:轉速、空氣流量、增壓比和效率等。壓氣機出口空氣總壓與進口空氣總壓之比稱為壓氣機增壓比,增壓比相同時,理論上所需的壓縮功與實際消耗的機械功之比稱為壓氣機效率。壓氣機可分為離心式與軸流式兩大類,兼有兩類特點的稱為混合式壓氣機。按氣流流入壓氣機轉子葉片的相對速度,壓氣機又可分為亞音速的、跨亞音速的和超音速的三種。 離心式壓氣機 離心式壓氣機由導風輪、葉輪、擴壓器等組成空氣由進氣道進入壓氣機、經過與葉輪一起旋轉的導風輪的導引進入葉輪。在高速旋轉葉輪作用下,空氣由葉輪中心被離心力甩向葉輪外緣,壓力也逐漸提高,由葉輪流出的空氣進入擴壓器後速度降低,壓力再次提高,最後由出氣管流出壓氣機。 離心式壓氣機的空氣流量為數公斤至數十公斤每秒。亞音速離心式壓氣機的增壓比約為4.5,超音速離心式壓氣機可達8~10,效率約為0.78。 軸流式壓氣機 空氣在軸流式壓氣機中主要沿軸向流動。它由轉子和靜子兩部分組成。由一排轉子葉片和一排靜子葉片組成一級,單級的增壓比很小,為了獲得較高的增壓比,一般都採用如圖所示的多級結構。空氣在壓氣機中被逐級增壓後,密度和溫度也逐級提高。 軸流式壓氣機的空氣流量為幾公斤每秒到二百公斤每秒,單級增壓比一般約為1.1~2.0,效率約為0.85~0.88。多級軸流式壓氣機的增壓比可達25以上。軸流式壓氣機的面積小,增壓比和效率都高,已廣泛用於燃氣渦輪發動機中。 壓氣機特性 壓氣機都是按給定的進氣條件、轉速、增壓比和空氣流量設計的,但其工作狀態(工作環境的溫度、壓力、轉速和空氣流量等)實際上是變化的,壓氣機在各種工作狀態下的效能稱為壓氣機特性。在一定轉速下,當壓氣機的增壓比增大到某一數值時,壓氣機就會進入不穩定的工作狀態,很容易發生喘振,使整個系統產生低頻大振幅的氣流軸向脈動,甚至會發生瞬間氣流倒流的現象。壓氣機喘振可能導致葉片斷裂、結構損壞、燃燒室超溫和發動機熄火停車。為避免發生喘振可以採取下列措施: ①按轉速調節某幾級整流葉片的安裝角,使流入的氣流具有合適的迎角,避免氣流分離而造成喘振。 ②將多級壓氣機分成2個不同轉速的轉子,分別由高、低壓渦輪驅動。有些發動機採用3轉子結構。 ③多級軸流式壓氣機從中間級放氣,以增加前面各級的空氣流量,避免氣流的迎角過大,產生分離,出現喘振。 ④多級軸流式壓氣機在第一級壓氣機的機匣上開槽,使第一級工作輪葉片尖端部分的氣流透過機匣上的槽道產生迴流,減小氣流的迎角,這種方法稱為機匣處理。 葉片振動 壓氣機葉片常因振動而產生裂紋甚至斷裂。振動分為兩類:一類是在週期性外力作用下發生的葉片振動,稱為強迫振動。週期性的外力來自工作輪葉片和整流器葉片之間的相互干擾、工作輪葉片的旋轉失速等。另一類是由葉片自身的振動以及與相鄰葉片自身振動相互干擾而形成的,稱為葉片自激振動或葉片顫振。為了避免葉片顫振,工作輪上兩相鄰葉片可採用不同的厚度,以改變它們的固有頻率。