２０１７年８月第４５卷第１５期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ａｕｇ.２０１７Ｖｏｌ.４５Ｎｏ.１５
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－３８８１.２０１７.１５.０２９
收稿日期：２０１６－０４－１１
作者简介：孟春潮（１９９１—），男，满族，硕士研究生，研究方向为透平压缩技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｃｈｕｎｃｈａｏ＠ｓｉｎａ.ｃｏｍ。
某微型涡喷发动机离心压气机设计
孟春潮，宋丹路，钱大兴
（西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳６２１０００）
摘要：单级离心压气机在微型航空发动机中有着十分广泛的应用，为了探索高速的离心压气机设计技术，利用参数造型方法完成了一台压比为３.２的离心压气机设计，总结了离心压气机的关键设计方法。主要的设计过程为：经过一维方案设计完成初始参数选择，再以二维流通计算为基础，通过调整叶片环量分布来完成叶轮三维造型，最后使用数值模拟软件来分析气动设计的性能结果。结果表明：离心压气机在设计工作点的内部流动参数分布合理，各项性能参数都能够满足设计要求。
关键词：离心压气机；气动设计；涡喷发动机；分流叶片
中图分类号： 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－３８８１（２０１７）１５－１１３－５
ＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＤｅｓｉｇｎｏｆａＭｉｃｒｏＴｕｒｂｏｊｅｔＥｎｇｉｎｅ
ＭＥＮＧＣｈｕｎｃｈａｏ，ＳＯＮＧＤａｎｌｕ，ＱＩＡＮＤａｘｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
ＭｉａｎｙａｎｇＳｉｃｈｕａｎ６２１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｇｌｅ-ｓｔａｇｅｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ；Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｓｉｇｎ；Ｔｕｒｂｏｊｅｔｅｎｇｉｎｅ；Ｓｐｌｉｔｔｅｒｂｌａｄｅ
０ 前言
压气机设计是燃气涡轮机组研制、透平压缩过程中最为关键、难度最高的技术之一。由于具有工作范围广、所需零件少并且可靠性高等诸多有利因素，离心压气机更是在小型、微型航空发动机设计中有着举
足轻重的地位［１］
。国外几个极具代表性的小型航空发动机研制单位如美国ＷｉｌｌｉａｍｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司、赛峰集团Ｍｉｃｒｏｔｕｒｂｏ公司以及奥地利ＲＯＴＡＸ公司等，微型发动机有德国ＪＥＴＣＡＴ系列发动机、荷兰ＡＭＴ系列以及台湾ＫｉｎｇＴｅｃｈ系列发动机，以上公司的喷气式航空发动机压气机多采用了单级离心压气机。
现代不单无人机产业发展迅猛，汽车用涡轮增压、离心增压泵等产业在国民经济中占有越来越高的比例。但是工作过程中高叶片负荷和较高的叶尖马赫数使得离心压气机的内部空气流动非常复杂，造成较
高的激波损失及附面层的干涉损失［２］
，严重降低了压气机的性能；另一方面，经过离心叶轮做功后使得叶轮出口速度较高，且存在射流和尾迹的不均匀流动，
另外离心压气机出口宽度一般很小，扩压器入口与对应的压气机出口很近，造成两者之间会发生强烈非定
常作用［３］
，使得离心压气机与其设计匹配更难，也限制了离心压气机的工作范围。
以上因素致使效率高性能好的离心压气机设计一直具有很大难度。从１９世纪初期开始，透平机械的
发展，建立了叶轮机械的基本理论和方程［４］
，直至２０世纪３０年代，离心压缩技术得益于航空工业的推动，得到迅速发展，得到了一系列设计方法，由二维叶轮到三维直纹叶片设计发展，后续的典型技术与方法有：多级串列叶轮技术、多分流叶片技术、后掠叶
片设计与可控涡设计方法［５］
。自此至今对高压比、大流量和高效率离心压气机的有效设计方法的探索一直是叶轮机械研究工作中的热点。
由于离心压气机设计是基于流动基本理论通过有效的试验验证不断修正发展而来，我国因起步较晚而落后于世界先进水平。虽然目前离心压气机应用较广，但是国内外对于用于离心压气机设计的基础设计
万方数据