飞机压气机 案例.ppt

第三章 压气机 1. 概述 2. 离心式压气机 3. 轴流式压气机 压气机特性实验在一定的压力、温度下：固定转速，改变容积流量,用流量测量管测取流量。在不同转速下做这个实验，就可以得到每个转速下，空气流量与增压比之间的关系 通常，当压气机的设计压比不超过4－4.5时，因工况偏离设计工况不大，不采取防喘振措施各级还能协调地工作。 当设计压比达到6＝7时，如不采用中间放气或转动导叶等防喘振措施，则难以避免喘振。 当压比高达10～12时，就需要在好几个截面上放气，并且同时旋转好几级静叶，否则压气机在低转速工况下很难正常工作。如果压比更高，在单轴压气机中有时已无法有效地防止喘振，这时，往往需要采用双转子甚至三转子压气机结构。当然，它需要同时采用放气和压气机多级静叶可调的防喘措施。 4.压气机的一般维护注意事项 作用 将从涡轮传来的扭矩传给工作叶片，在高转速下带动叶片高效率工作（加功增压）。 结构 包括工作叶片、 轮盘或鼓筒等。 3.4.1 转子 基本结构形式： 鼓式转子 盘式转子 盘鼓式转子 3.4.1 转子 鼓式转子 就是一个圆柱形或圆锥形鼓筒。 鼓筒的前后分别与转轴连接在一起。 鼓筒外表面加工有安装压气机工作叶片的周向或轴向榫槽。 工作时，作用在转子上的负荷由鼓筒承受和传递。 鼓式转子特点 结构简单、零件数目少、加工方便、抗弯曲刚性好 转速受到限制(低于200米/秒) 只在低转速的低压转子上采用 盘式转子 由一个或一组盘与转轴组成 盘上加工有安装工作叶片的榫槽 为了提高转子的抗弯曲性，在盘式转子中，盘缘间增添了定距环，并将轴的直径加粗，称为加强的盘式 盘式转子特点 盘的强度高 多个盘连接后，弯曲刚性差、易产生振动 在实际发动机上单级盘式转子应用较多 混合式转子 由盘、鼓、轴组成，把盘和鼓做成一体 兼有鼓式转子刚性好和盘子转子 强度好的优点，因而应用广泛。 混合式转子 不可拆卸的转子－－销钉式、焊接式 混合式转子 可拆卸的转子－－长螺杆连接、短螺栓连接 工作叶片 转子叶片主要由叶身和榫头组成。 叶身 叶身扭转：叶尖处叶型弯 度小，安装角大，叶根处叶 型弯度大，安装角小 减振凸台：距叶根50%~70% 叶高处；避免发生共振或颤震。 榫头 作用：将叶片连接至轮盘（榫槽） 结构基本要求： 足够强度，避免应力集中； 结构简单，便于加工和更换； 保证工作叶片的准确定位和可靠固定 分类 销钉式 燕尾形 枞树形 榫头类型 销钉式： 目前常用的是采用凸耳铰接的方案。 优点：加工方便，可消除叶片危险性共振 缺点：承载小，尺寸、重量大 榫头类型 燕尾形（压气机上常使用周向燕尾形）： 优点：尺寸小，重量轻，承载较大，加工方便 缺点：受力面积小，易产生较大应力集中 榫头类型 枞树形： 优点：周向尺寸小，重量轻，接近等强度设计，承载能力较大 缺点：应力集中严重，工艺性较差，只在高压压气机末端使用。 叶片的槽向固定 作用：防止叶片沿槽向移动 固定方法：卡圈、锁片、挡销等。 典型叶片 宽弦叶片 由于减振凸台会增加叶片重量，使叶片离心负荷增大，现代发动机用宽弦叶片来替代。 叶片的弦长增加了40%左右 典型叶片 宽弦叶片 为减轻重量，采用了在蒙皮中加入蜂窝骨架的结构。 叶栅通道面积大，喘振裕度大，级效率高，减振效果好 典型叶片 可控扩散叶型：叶型厚度及曲率按最佳分布，基本消除附面层分离 。有效流通面积增加，提高压气机效率。 典型叶片 端部过弯叶片：考虑了端壁区域真实气流速度分布和端壁的二次流特征，减少叶片两端壁附面层所造成的二次损失 。 结构: 机匣、静子叶片（整流器） 承受负荷: 承受静子叶片轴向力、扭矩和振动负荷 传递转子支承所承受的各种负荷 静子承受气体的内压力和气体温升所引起的热应力 3.4.2 静子 机匣 既是发动机的主要承力壳体之一，又是气流通道的外壁。 轴流压气机一般由多级组成。压气机的每级都有自己的气动特性和工作特性，当把它们组成多级压气机后，相邻级的特性稍有不同。 在设计多级压气机时，通过合理选择级增压比、气流速度等，使各级之间相互匹配，减小损失。 3.2 轴流式压气机的特点 压气机的环形通道的截面积逐渐减小 由于空气被压缩后，密度逐渐增大，根据流量连续原理，如果压气机的通道不逐渐减小的话，在设计工作状态下，空气流动的轴向分速度就得逐渐减小，这样相对速度与工作叶片旋转面之间的夹角就会逐级减小。为了减小撞击损失，叶片的安装角就会越来越小。 实践证明，这样做将使工作叶片对空气做功量减少，级增压比降低，那么为了达到设定的增压比，就必须增加级数，从而使压气机尺寸和重量都增加。 压气机的环形通道的截面积逐渐减小 气