第5讲 压气机
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航空发动机原理第五讲 发动机部件工作原理---压气机
29 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
级增压原理： 动叶 加功增速 靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力； 静叶 使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通 道减速增压 同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向 ，为顺利进入下一级做准备
30 2014年10月12日
速度三角形（出口）：
气流流出动叶的相对速度为W2； 叶片转动切线速度为U2； 气流流出动叶的绝对速度为V2。
18 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 气体在动叶栅中的流动：
近似认为动叶前后切向速度不变U1 U2 气流在动叶中相对速度降低，W2 W1（减速增压） 气流流经动叶的绝对速度增加，即V2 V1（转子做功）
19 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 气体在动叶栅中的流动： 伯努利方程（相对坐标系）
dp W22 W12 W fr 0 dp 0 W 2 2 W1
1
2
叶型弯曲形成扩张通道，相对 速度减小，压力提高
20 2014年10月12日
32 2014年10月12日
四、热力过程及主要参数
1、热力过程 理想情况：绝热等熵压缩 实际情况：不可逆压缩（近似多变压缩）
h 2i
理想压缩功
2
P2*
P1*
等熵
实际压缩功
1 S
33 2014年10月12日
四、热力过程及主要参数
2、效率计算
等熵过程的关系式： 等熵压缩功：
T2i p2 i ( ) T1 p1
42 2014年10月12日
压气机工作原理
压气机工作原理压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在各种工业领域中都有着广泛的应用。
压气机的工作原理是通过机械运动将气体压缩，从而增加气体的压力。
在本文中，我们将详细介绍压气机的工作原理及其相关知识。
首先，我们来了解一下压气机的基本结构。
压气机通常由叶轮、壳体、驱动装置和控制系统等部分组成。
叶轮是压气机中最关键的部件，它通过旋转运动将气体压缩。
壳体则起到了固定叶轮和导向气体流动的作用。
驱动装置则提供了叶轮旋转所需的动力，而控制系统则用于监测和调节压气机的运行状态。
压气机的工作原理主要包括吸气、压缩和排气三个过程。
在吸气过程中，叶轮旋转，气体被吸入并被带动旋转。
随后，气体进入叶轮，叶轮的旋转运动将气体压缩，从而增加了气体的压力。
最后，在排气过程中，压缩后的气体被排出压气机，从而完成了整个工作循环。
在压气机的工作过程中，需要注意一些关键参数的控制。
首先是压气机的进气量和出气量，这直接影响了压气机的工作效率。
其次是压气机的压力比，即压缩前后气体的压力比值，这也是衡量压气机性能的重要指标。
此外，还需要关注压气机的温度和振动等运行状态参数，以确保压气机的安全稳定运行。
压气机的工作原理涉及到流体力学、热力学等多个学科知识。
在实际应用中，不同类型的压气机有着不同的工作原理和特点。
例如离心式压气机通过离心力将气体压缩，而螺杆式压气机则是通过螺杆的旋转将气体压缩。
不同类型的压气机在不同的工况下有着各自的优势和适用范围。
总的来说，压气机是一种非常重要的工业设备，它在许多行业中都有着广泛的应用。
了解压气机的工作原理对于正确使用和维护压气机至关重要。
通过本文的介绍，希望读者能对压气机的工作原理有一个更深入的了解，从而更好地应用于实际生产中。
在工业生产中，压气机扮演着至关重要的角色，它的工作原理和性能直接影响着生产效率和产品质量。
因此，对压气机的工作原理进行深入的了解和研究，对于提高生产效率和节约能源具有重要的意义。
压气机的原理和特性
15
主要气动参数
进出气角β1和β2 进口冲角
进出气角：气流进、出口相对流速与叶栅前、 进口冲角：叶栅的入口安装角与气流进气 后额线的夹角。 角之差。
i =β1j-β1
出口落后角 δ=β1j-β1 气流转折角 Δβ=β2-β1
气流转折角：气流出气角与进气角之差。
出口落后角：叶栅的出口安装角与气流出气角之差。
压气机的流量特性线：
通过实验测定并作出的压气机流量特性曲线。
压气机的特性线组：
不同转速下的压气机特性线绘在一起，所得到的曲线 组，称为压气机的特性线组。
2.单级轴流式压气机的特性线
25
特点
①每一转速下的压比均有一最大值 （最大压比点：左、右两支）； ②压气机的喘振 ——转速不变，流量降低到一定值 后，压气机内的气流轴向脉动引起 的整台机器的剧烈振动。 喘振边界点：压比不稳定无法 绘出时对应的流量点。 喘振边界线：各转速下喘振工 况点的连线。
入口安装角和出口安装角 ：叶型中弧线在前缘点和后 14 缘点的切线与叶栅前、后额线的夹角。
叶栅的几何参数
叶栅前后额线
叶型安装角γp 栅距t 入口安装角β1j 出口安装角β2j
叶栅前后额线：叶型前、后缘点的连线。
栅距t ：两个相邻叶型上同位点在圆周方向上的距离。 叶型安装角γp ：外弦线与圆周方向的夹角。
2.压气机的喘振
37
压气机喘振的特征
压气机的流量时增时减； 压力忽高忽低； 整个机组剧烈振动并伴随特有轰鸣声。
压气机喘振的原因
内因（根本原因和必要条件）—— 压气机失速； 外因—— 压气机下游存在容积较大的管网部件。
压气机
自行车轮胎的压力通常应维持在 0.25MPa左右，用手动打气筒向轮胎充气时 用湿毛巾包在打气筒外壁，会有什么结果？
p
p1
2T 2n 2s
p2 0
T
2n 2T 0
1 v
p2 2s
p1 1
s
工程上采用加气缸冷却水套、喷雾化水等措施，使过程尽量接近于等 温过程。另外一个方法：多级压缩、级间冷却。
10/18
5/18
热工基础
一、工作原理
1-2过程
p
p2
g
2
➢ 气体的参数发生变化(热力过程)
➢ 过程耗功量可由图中过程线1-2与V轴所 包围的面积表示。
f 0 V2
p1
1
pdV
V V1
有两种极限情况：
绝热过程1-2s 定温过程1-2T 实际压缩1-2n
6/18
热工基础
绝热过程1-2s 定温过程1-2T 实际压缩1-2n
1
2
n
n
1
RgT1
opt
n 1 n
1
14/18
热工基础
推广：若N级 p2 p3 p4 pN 1
p1 p2 p3
pN
opt
N
pN 1 p1
wc,1
wc,2
......wc,m
n
n
1
RgT1
n 1 n
1
wc,1
m
n
n
1
RgT1
n 1 n
1
15/18
热工基础
叶轮式压气机特点： 1、产气量大，气体速度高； 2、压比不高，摩擦高，设计制造难
离心式：中、小型产气量大，高转速，效率低 轴流式：多级安装，效率高，流量大
工程传热学-压气机的压气过程培训课件(共31张PPT)
p n 2 ( w ) vdp R T 1 s c , n g 1 1 n 1 p 1
2
3．多变压缩(过程1-2n)
n 1 n
n k q c T T c ( T T ) n 2 1 v 1 0 2 n 1
V V3 Vh V V e 4 1 V 4 v Vh Vh Vh V3 V 4 1 1 Vh V3
p3 p2 V 4 p p V 3 4 1
1 n
1 n
V3 p2 v 1 1 Vh p 1
k 1 1 . 4 1 k . 4 p 0 . 8 1 2 T T 290 525 K 2 1 p 0 . 1 1
Hale Waihona Puke T T 525 290 2 s 1 T T 290 584 K 2 1 0 . 8 c , s
2 4
p p p p v v v v 1 4 2 3 2 3 1 4
m m m m 1 2 3 4
( W m ( pdv p v p v ) s) c 1 1 1 2 2 1 m ( pdv p v p v ) 3 1 1 2 2 4
3 2
设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同。
余隙容积（clearance volume）： p1 p4 p2 p3 v2 v3 v1 v4 V3
m1 m2 m3 m4
压气功计算
( W ) W W W W s c 1 2 2 3 3 4 4 1 pdV p ( V V ) pdV p ( V V ) 2 3 2 1 1 4 1 3
第5讲 压气机
轴向进气，轴向排气 优点：流通能力强、径向尺寸小、效率高 缺点：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多 适合：高推力级、高速飞行飞机发动机
(2) 轴流式压气机
多级组成，每一级由工作轮与静子组成。 工作轮（转子〕：叶片、盘、轴 静子（导向器〕：叶片、机匣 转子在前、静子在后，交错排列
最大相对厚度Cmax及其相对位置e ：叶型中直径 最大的内切圆的直径为Cmax，其圆心到叶型前缘 的距离为e
2.叶栅的几何参数 在工程中，往往应用 叶栅稠度τ和几何进口 角β1K和几何出口角 β2K来表示。
3.气流与叶栅相对关系的几何参数 ①流入角β1和流出角β2 ：分别表示流入叶栅的 气流和流出叶栅的气流 与叶栅额线的夹角。 ②攻角i：流入叶栅的 气流方向与叶型中弧线 前缘切线之间的夹角。 ③落后角δ：流出叶栅 的气流方向与叶型中弧 线后缘切线之间的夹角 。
主要的防喘措施有以下三种
•①从多级轴流压气机的某一个或数个中间截面放气。当 压气机转速低于一定数值时将放气门打开，其目的是为了 增加前几级压气机的空气流量，避免前几级因攻角过大而 产生气流分离。中间级放气也避免了后几级压气机进口流 速过大，攻角过小，甚至为负值，使增压比和效率降低的 现象。 •②旋转一级或数级导流叶片。用这种方法防喘时，在第 一级压气机前面往往装有进口导流叶片。 •③采用双轴或三轴结构。将压气机分成二个或三个转子 ，分别由各自的涡轮来带动，于是一台高增压比的压气机 就成为二个或三个低增压比的压气机。
压气机旋转失速和喘振 失速区移动的原因是由于失速区把通道堵塞了一 压气机某一级出现失速，并不是沿整个环面同时 部分，使一部分气流向切线方向的前后分流，导致失 发生，而是在部分叶片中某个部位上首先发生，而且 速区后面叶片的正攻角加大，失速区前面叶片及失速 失速区不是固定在这些叶片上。失速区相对于工作轮 区叶片的攻角减小。于是失速区的叶片便解除了失速 叶栅向与旋转方向相反的方向移动。如果在地面上观 状态而失速区后面的叶片产生了失速。于是失速区就 察时，失速区附着在压气机工作轮上以较低的转速、 向叶片旋转相反的方向移动 。 相同的方向旋转运动，故称为旋转失速。
发动机原理-压气机
备。
汽车发动机中的压气机通常与 发动机曲轴联动，利用发动机
的旋转来驱动压气机工作。
为了提高效率和减少能耗，汽 车发动机中的压气机通常采用 高效的设计，如采用高效的叶 轮和良好的密封措施。
汽车发动机中的压气机也需要 定期维护和检修，以确保其正 常工作和可靠性。
其他领域的应用
01
02
03
04
除了航空和汽车领域，压气机 还广泛应用于工业领域，如压 缩机站、气体分离和液化等。
现代航空发动机通常采用多级轴流式 压气机，这种设计能够提供更高的压 缩效率，同时降低能耗。
压气机的维护和检修对于确保航空发 动机的安全和可靠性至关重要，需要 定期进行清洗、检查和更换损坏的零 件。
汽车发动机中的压气机
在汽车发动机中，压气机通常 被称为空气压缩机，用于压缩 空气以供应制动系统、气瓶、 空调和其他需要压缩空气的设
空气的压缩
总结词
压缩过程是压气机工作的核心，主要通过压气机的旋转叶片实现。
详细描述
吸入的空气在压气机的叶片作用下开始压缩，随着叶片的旋转，空气被逐渐压缩，压力和温度也随之升高。这个 过程中，空气的体积被减小，密度增大，以便于更有效地进行燃烧。
空气的排
总结词
排出过程是压气机工作的最后一步， 主要通过排气口实现。
压气机的种类
离心式压气机
离心式压气机利用旋转叶片的离心力将空气吸入并压缩。其结构简单，可靠性 高，但效率较低。
轴流式压气机
轴流式压气机利用高速旋转的叶片将空气吸入并沿轴向流动，通过叶片的多次 压缩达到高压。其效率较高，但结构复杂，维护成本较高。
压气机的工作原理
01
02
03
空气吸入
压气机通过进气道吸入空 气。
汽车发动机中的压气机通常与 发动机曲轴联动，利用发动机
的旋转来驱动压气机工作。
为了提高效率和减少能耗，汽 车发动机中的压气机通常采用 高效的设计，如采用高效的叶 轮和良好的密封措施。
汽车发动机中的压气机也需要 定期维护和检修，以确保其正 常工作和可靠性。
其他领域的应用
01
02
03
04
除了航空和汽车领域，压气机 还广泛应用于工业领域，如压 缩机站、气体分离和液化等。
现代航空发动机通常采用多级轴流式 压气机，这种设计能够提供更高的压 缩效率，同时降低能耗。
压气机的维护和检修对于确保航空发 动机的安全和可靠性至关重要，需要 定期进行清洗、检查和更换损坏的零 件。
汽车发动机中的压气机
在汽车发动机中，压气机通常 被称为空气压缩机，用于压缩 空气以供应制动系统、气瓶、 空调和其他需要压缩空气的设
空气的压缩
总结词
压缩过程是压气机工作的核心，主要通过压气机的旋转叶片实现。
详细描述
吸入的空气在压气机的叶片作用下开始压缩，随着叶片的旋转，空气被逐渐压缩，压力和温度也随之升高。这个 过程中，空气的体积被减小，密度增大，以便于更有效地进行燃烧。
空气的排
总结词
排出过程是压气机工作的最后一步， 主要通过排气口实现。
压气机的种类
离心式压气机
离心式压气机利用旋转叶片的离心力将空气吸入并压缩。其结构简单，可靠性 高，但效率较低。
轴流式压气机
轴流式压气机利用高速旋转的叶片将空气吸入并沿轴向流动，通过叶片的多次 压缩达到高压。其效率较高，但结构复杂，维护成本较高。
压气机的工作原理
01
02
03
空气吸入
压气机通过进气道吸入空 气。
工程热力学课件压气机热力过程
解 单级多变压缩时排气温度为
T 3T 1(p p1 3)nn 129 (0 6 .0 1)1.1 2 .2 157 .73 K 9
t3=300.790c 单级压缩时压气机消耗的功率为
N
Wc,n 3600
mn 3600n1RT1[1(
p3 p1
n1
)n ]
108.51.210.287290[1(
6
1.21
nn 1p 1 V 1 1 (p p 1 2)n n 1 － nn 1p 4 V 4 1 (p p 4 3)n n 1
p1p4,p2p3
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
Wt,34＝－ Wt,43
p3Βιβλιοθήκη 241Vc
Vh V1-V4
W c,nnn 1p1(V1V4)1(p p1 2)nn 1
V
式中，V1 - V4= m’v1 , m’为有余隙 容积时进入气缸的气体质量
有余隙容积压缩机示功图
压缩1kg 气体所消耗的功为： W c,nW m c,'n nn 1p1v11(p p1 2)nn 1
无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功为：
W' c,n
nn1p1v11(pp12)nn1
有余隙容积和无余隙容积时，压缩1kg 气体所消耗的功是相同的
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
1V Vh c(p p1 2)1 n111 n1
Vc Vh
p2 p1
称为压缩机的余隙比 称为压缩机的增压比
1
容积效率： V 1(n 1)
增大时，容积效率降低； 提高时，容积效率也降低。
3、增压比对容积效率的影响
p
压气机
两级压缩较单级压缩节省功＝ S2’23’’32’ 两级压缩较等温压缩节多耗功＝S122’1+S2’33’2’ 压缩级数越多，相较于单级压缩节省功越多，整个压缩过程也越接
近定温压缩。但级数过多会使机构复杂、造价增高、阻力损失增加
13
二、 级间压力的确定
两级压缩所需的总轴功为：
Ws Ws ,l Ws ,h
2－2’：气体在冷却器中定压冷却； 5－2’：冷却后气体吸入高压气缸过程
2’－3：高压气缸中气体压缩过程； 3－4：高压气缸排气过程；
12
2. 多级压缩和中间冷却的优点 （1）降低排气温度 单级压缩终了温度T3”>多级压缩和中间冷却终了温度T3
（2）节省功的消耗
单级压缩耗功＝S613’’46 两级压缩耗功＝ S61256 + S52’345
2S
1
1
(2) 按稳定流动能量方程计算： 因 QS 0 Ws、s H 2 H1
ห้องสมุดไป่ตู้
上式说明：绝热压缩消耗的轴功全部用于增加气体的焓，使气体 的温度升高。
6
5. 多变压缩轴功
(1) 将V p V /p 代入理论轴功计算式积分得 Ws、n
n 1 p2 n n n 1 Vdp p1V1 mR T1 T2 S12n341 p1 n 1 n 1 1 2n
（2）各级所消耗轴功相等
对于两级压缩,压缩1kg质量气体，各级消耗的轴功分别为 ws ,1 n n R T1 T2 p1v1 p2v2 n 1 n 1 n ws ,2 R T2' T3 n 1 T1 T2' , T2 T3 ws ,1 ws ,2
热工基础-5-(3)-热工基础的应用-压气机
1 单级活塞式压气机的工作原理和 理论耗功量
一、工作原理
f-1为气体引入气缸； 1-2为气体在气缸内进行压缩；
2-g为气体流出气缸，进储气筒。
其中，即进气和排气（f-1和2-g） 过程都不是热力过程，只是气体 的移动，气体状态不发生变化， 数量发生变化。
压缩过程情况分析: 过程极快，散热差，视为绝热过程1-2s； 过程缓慢，散热良好，气体的温度始终保持与初温 相同，可视为定温压缩过程1-2T。 实际过程在上述两者之间：有传热，温度也有升高， 即实际过程n介于1与k之间的多变过程1-2n。
过程，则完全与活塞式压气机无异，故对它的 工作过程作热力学分析时，和活塞式压气机是
一样的。
如果忽略通过机壳的向外散热，则气体压
缩过程可看作是绝热的。实际压缩过程有相当
大的摩擦损失，是不可逆的绝热压缩过程，过 程中气体的比熵增大。
耗功计算：
如图中1-2’所示，压气
机实际所需要的功为:
实际压缩多耗功为:
降低而压力提高，相邻导 向叶片间的通道相当于一 个扩压管。 气流经过每一级(由一排工作叶片和一排导向叶片所 构成)时连续进行类似的过程，使气体的压力逐级提 高，最后经扩压器从出口排出。流经扩压器时，气 流的余速亦有一部分被利用而提高其压力。
叶轮式压气机的工作原理虽与活塞式压气
机不同，但从热力学观点分析气体的状态变化
这时，各级的增压比相同，各级压气机耗功相同，且：
因此，按此原则选择中间压力可得以下有利结果： (1)每级压气机需功相等，有利于压气机曲轴的平衡； (2)每个气缸中气体压缩后所达到的最高温度相同，这 样每个气缸的温度条件相同； (3)每级向外排出的热量相等，而且每一级的中间冷却 器向外排出的热量也相等； (4)各级的气缸容积按增压比递减。 (5)分级压缩对容积效率的提高也有利。余隙容积的有 害影响随增压比的增加而扩大。分级后，每一级的增 压比缩小，故同样大的余隙容积对容积效率的有害影 响将缩小，使总容积效率比不分级时大。
《压气机特性》课件
未来压气机的发展趋势包括高能 效、轻量化、低噪音和智能化等 方向，以满足更加严格的环保和
能源效率要求。
面临的挑战包括如何进一步提高 压气机的能效和可靠性、如何降 低制造成本和提高生产效率等。
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压气机工作原理
总结词
压气机通过一系列的旋转或往复运动，将气体压缩并提高其压力。
详细描述
压气机有多种类型，但其基本原理都是通过某种形式的运动，如旋转或往复，来 压缩气体。在旋转式压气机中，叶片的旋转使气体在离心力的作用下被压缩。在 往复式压气机中，气体的压缩是通过活塞的往复运动实现的。
压气机分类
总结词
某型汽车发动机压气机优化设计
某型压缩机压气机优化设计
采用模拟退火算法对压气机涡轮进行优化 ，提高了发动机的燃油经济性和动力性。
采用梯度下降法对压气机叶轮进行优化， 提高了压缩机的效率和稳定性。
优化设计软件介绍
MATLAB
一款功能强大的数值计 算和数据分析软件，支 持多种优化算法和工具
箱。
Simulink
模拟退火算法
借鉴固体退火过程的物理现象 ，通过随机搜索来寻找最优解
。
梯度下降法
基于目标函数的梯度信息，沿 着函数值下降最快的方向寻找
最优解。
优化设计实例
某型航空发动机压气机优化设计
某型燃气轮机压气机优化设计
通过采用遗传算法对压气机叶片进行优化 ，提高了压气机的效率和可靠性。
采用粒子群优化算法对压气机流道进行优 化，降低了压气机的能耗和噪音。
一款基于图形的仿真软 件，可用于压气机系统
的建模和仿真分析。
ANSYS Fluent
一款流体动力学仿真软 件，可用于压气机的一款三维CAD软件，可 用于压气机的几何建模
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2.叶栅的几何参数
在工程中，往往应用 叶栅稠度τ和几何进口 角β1K和几何出口角 β2K来表示。
3.气流与叶栅相对关系的几何参数
①流入角β1和流出角β2 ：分别表示流入叶栅的 气流和流出叶栅的气流 与叶栅额线的夹角。
②攻角i：流入叶栅的 气流方向与叶型中弧线 前缘切线之间的夹角。
③落后角δ：流出叶栅 的气流方向与叶型中弧 线后缘切线之间的夹角 。
WP 5发 动 机
3.1 压气机 (2) 轴流式压气机
空气通过压气机基本上沿轴向流动，故称轴流压气机 。
轴向进气，轴向排气 优点：流通能力强、径向尺寸小、效率高 缺点：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多 适合：高推力级、高速飞行飞机发动机
(2) 轴流式压气机
多级组成，每一级由工作轮与静子组成。 工作轮（转子〕：叶片、盘、轴 静子（导向器〕：叶片、机匣
思考题 航空燃气轮机的主要性能指标有哪些？ 什么是sfc？ 发动机的使用性能包括哪些内容？ 什么是发动机的总效率？
计算
2 某涡喷发动机，当速度为900km/h时，尾喷管中 燃气完全膨胀，尾喷管出口燃气速度为600m/s。忽 略燃油流量，求通过该发动机每千克空气的可用功、 推进功和排气动能损失，以及发动机的推进效率。
③通过测量压气机轴的扭矩和转速来计算压气机功 ④测量压气机进、出口气流的总温，然后用下式计算
用此式计算，无论压气机效率高低，其结果 总是正确的
为了降低燃气轮机的耗油率，压气机的增压比需要不 断提高；为了减轻燃气轮机的重量，希望尽量减少压气机 的级数。于是提高压气机各级增压比就显得十分重要。
只有增加压气机基元级对单位质量气体所作的功，才 能提高压气机基元级的增压比。
转子在前、静子在后，交错排列
(2) 轴流式压气机
分解 级: 一排转子叶片 + 一排静子叶片 基元级:以ab为母线绕压气机轴旋转
所切割的压气机级称为基元级 平面叶栅: 在平面上展开的基元级叶栅 平面叶栅
动叶叶栅 静叶叶栅
截面编号
1 动叶进口 2 动叶出口（静叶进口） 3 静叶出口
1.叶型的几何参数 最大相对厚度Cmax及其相对位置e ：叶型中直径 最大的内切圆的直径为Cmax，其圆心到叶型前缘 的距离为e
•在静子叶片中的增压原理：减速增压
•在转子叶片中的增压原理：加功、增速、增压
压气机基元级对空气所作的功 ①用能量方程推导压气机压缩功
根据能量方程，在绝热的条件下，外界加入气体的 功等于气体静焓增量及动能增量之和：
气体静焓增加是由于相对运动速度减小以及在旋转 坐标系中气流所处半径变化所致
压气机基元级对空气所作的功
增加压气机基元级的切线速度可以增加加功量。但是 切线速度的增加，一方面受叶轮强度的限制；另一方面受 基元级进口相对运动速度w1的限制， w1过大会使基元级 效率降低。
使目u前2实>u际1，使可用以的增轴加流压气机基级元增级压的比加一功般量在。1.15～ 1.35左右。为了进一步提高轴流压气机级增压比，可以 采用超声级或跨声级压气机。
同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向，为顺利进入下 一级做准备。
超声级和跨声级压气机 如果压气机的某一级，沿叶高各基元级进口相对速度w1都是
为什么要加功增速
如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加程度充其 量等于来流总压；
动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能，使气流在其 后的静叶中有足够的能量减速增压；
排列顺序：动叶在前，静叶在后。 级增压原理：
动叶加功增速，同时靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力； 静叶使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通道减速增压。
基元级加功增压原理以及提高增压比的途径
气流通过基元级时，转子叶片给气流作功加压，使气流在 基元级出口处总压和总温都比进口处高。
气体在工作轮中得到切线 方向的加速度，其加速方向与 工作轮运动方向相一致，这说 明是工作轮叶栅对气流作了机 械功。将工作轮出口气流与进 口气流相比较，不仅增加了动 能，而且静焓h也增加了。
图为早期涡轮喷气发 动机上的一个双面进 气离心式压气机。它 由进气系统、叶轮、 扩压器和集气管等四 部分组成。压气机通 过中间轴与涡轮相连 接。为了增加进气量 ，采用双面进气的叶 轮，这对于平衡作用 在轴承上的轴向力也 有好处。
叶轮的进口部分，为迎合气流相对运动的速度方向，做成向旋转 方向前弯。工作轮叶片之间呈径向辐射状的通道，气流通过工作 轮增加速度和压力。
气流从工作叶轮流出后，进入扩压器。扩压器与叶轮பைடு நூலகம்间有较大 的缝隙，气流在缝隙中也起扩压作用，故也称缝隙扩压器。
从扩压器出来的气流，进入集气管进一步减速扩压，然后进入燃 烧室。
3.1 压气机 (1)离心式压气机
轴向进气，径向排气 离心增压 优点：
结构简单、零件少 工作可靠 级增压能力强(6-12) 性能较稳定 轴向尺寸短 缺点： 效率低，迎风面大 适合：小推力级
104800 J 43940 J
58.8 % 70.5 %
第3章 进气道、压气机和涡轮
Inlet 、Compressor and Turbine
3.1 压气机
一、功能、要求及分类
功能 对气流进行压缩,提高压力。 设计要求 流通能力强、效率高、稳定、重量轻 分类 离心式 轴流式
3.1 压气机 (1)离心式压气机
3 将上题中的涡轮喷气发动机改为涵道比为1的涡轮 风扇发动机，其飞行速度和燃气发生器的可用功相同 ，忽略能量传递过程中的各种损失，可用功均匀分配 给内外涵气流，求通过该发动机推进功和排气动能损 失，以及发动机的推进效率。
计算结果对比
可用功 推进功 动能损失 推进效率
涡喷 涡扇
87500 J 61250 J 148750 J
②用动量方程推导压气机压缩功 工作轮相对于发动机只有旋 转运动而没有轴向运动，因 此只有切向分力对气体作功 ，轴向分力不对气体作功。 单位时间内工作轮加于单位 质量气体的功
设计压气机时采用以上两个公式计算压气机基元级叶栅对 气流所作的压缩功，进而算出基元级可能达到的增压比。
压气机基元级对空气所作的功