你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

只要是渦輪發動機,不管是渦輪風扇、渦輪螺旋槳、渦輪軸,軍方的民用的其核心壓氣機基本上就兩種形式。一種是離心式壓氣機,還有一種是軸流式壓氣機。但是其基本原理都是一樣的,伯努利的的連續性方程,動壓轉成靜壓,空氣流速減小,溫度升高。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

離心式和軸流式

離心式壓氣機

離心式壓氣機,由若干級組成,其中轉子葉片、定子擴壓氣和出氣蝸殼組成壓氣機中的一級。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

轉子離心葉片、定子擴壓器、出氣蝸殼

從字面意思上不難看出,其工作原理是利用離心葉輪產生離心力將空氣甩出從而獲得給空氣加速,但是同樣,離心葉輪也是擴散型根據伯努利流體原理截面積增大,動壓轉成靜壓,流速減小,溫度升高,但是這裡因為離心裡加速,空氣流速整體增加。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

離心機正面圖

擴壓器也同樣是擴散型,使動壓轉成靜壓溫度升高,但是空氣流速減小,因為擴壓器是固定的。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

出氣蝸殼

出氣蝸殼是從定子擴壓器接出來,並且具有整流作用,使空氣方向一致進入下一級進一步壓縮。

軸流式壓氣機

軸流式壓氣機由定子葉片和轉子葉片構成一級,但是沒有出氣蝸殼。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

轉子葉片和定子葉片

其原理也是伯努利原理,葉片呈擴散型,在旋轉過程中空氣被葉片向前推進,並且截面積增大,同樣空氣流速降低,動壓減小,靜壓增大,溫度升高,在這裡因為轉子葉片做工整體空氣流速增大。定子葉片同樣呈擴散型,空氣流速降低,動壓轉成靜壓,溫度進一步升高,軸流式壓氣機由若干級構成。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

若干級構成軸流式壓氣機

離心式壓氣機優缺點

優點:1 體積小重量輕可以作為小功率輸出的用途,比如作為飛機的APU(輔助動力裝置)直升機的動力引擎 。2 容易建造,不容易失速,並且葉片比較強壯不容易損壞。

缺點:與軸流式壓縮機相比有過低的壓縮效率,因此輸出功率過低,不能用於大型客機。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

離心式壓氣機的彎曲氣流

由於離心式壓氣機的特性,出氣蝸殼會彎曲空氣流,導致空氣減速從而損失能量,因此,離心式壓氣機比軸流式壓氣機有較低的壓縮效率。

軸流式壓氣機優缺點

優點:1 有更大的輸出功率,可以用於大型客機。2 有更多的動力/重量比。3 有更好的的壓縮效率達到了90%到95%,然而離心式壓氣機只有75%到80%。3 在改良下,壓縮效率可以達到更大。

缺點:體積過於龐大

總結

壓縮機可以分為多軸壓縮機,有雙軸的壓縮機,有三軸的壓縮機。

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

雙軸渦輪壓縮機

你真的瞭解航空發動機,之渦輪壓氣機

大涵道比的多軸壓氣機

大型客機的渦輪風扇發動機一般採用多軸軸流式壓氣機,其外部風扇連接在低壓軸壓氣機上面,低壓軸壓氣機轉速比較慢,因此更適合大涵道比的渦輪風扇發動機。

總體來說,渦輪壓縮機的原理是伯努利流體原理,構成上軸流式更優於離心式。

舉報/反饋



分享到:


相關文章: