只要是涡轮发动机,不管是涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴,军方的民用的其核心压气机基本上就两种形式。一种是离心式压气机,还有一种是轴流式压气机。但是其基本原理都是一样的,伯努利的的连续性方程,动压转成静压,空气流速减小,温度升高。
离心式和轴流式离心式压气机
离心式压气机,由若干级组成,其中转子叶片、定子扩压气和出气蜗壳组成压气机中的一级。
转子离心叶片、定子扩压器、出气蜗壳从字面意思上不难看出,其工作原理是利用离心叶轮产生离心力将空气甩出从而获得给空气加速,但是同样,离心叶轮也是扩散型根据伯努利流体原理截面积增大,动压转成静压,流速减小,温度升高,但是这里因为离心里加速,空气流速整体增加。
离心机正面图扩压器也同样是扩散型,使动压转成静压温度升高,但是空气流速减小,因为扩压器是固定的。出气蜗壳
出气蜗壳是从定子扩压器接出来,并且具有整流作用,使空气方向一致进入下一级进一步压缩。
轴流式压气机
轴流式压气机由定子叶片和转子叶片构成一级,但是没有出气蜗壳,
转子叶片和定子叶片其原理也是伯努利原理,叶片呈扩散型,在旋转过程中空气被叶片向前推进,并且截面积增大,同样空气流速降低,动压减小,静压增大,温度升高,在这里因为转子叶片做工整体空气流速增大。定子叶片同样呈扩散型,空气流速降低,动压转成静压,温度进一步升高,轴流式压气机由若干级构成。
若干级构成轴流式压气机离心式压气机优缺点
优点:1体积小重量轻可以作为小功率输出的用途,比如作为飞机的APU(辅助动力装置)直升机的动力引擎。2容易建造,不容易失速,并且叶片比较强壮不容易损坏。
缺点:与轴流式压缩机相比有过低的压缩效率,因此输出功率过低,不能用于大型客机。
离心式压气机的弯曲气流由于离心式压气机的特性,出气蜗壳会弯曲空气流,导致空气减速从而损失能量,因此,离心式压气机比轴流式压气机有较低的压缩效率。
轴流式压气机优缺点
优点:1有更大的输出功率,可以用于大型客机。2有更多的动力/重量比。3有更好的的压缩效率达到了90%到95%,然而离心式压气机只有75%到80%。3在改良下,压缩效率可以达到更大。
缺点:体积过于庞大
总结
压缩机可以分为多轴压缩机,有双轴的压缩机,有三轴的压缩机。
双轴涡轮压缩机大涵道比的多轴压气机大型客机的涡轮风扇发动机一般采用多轴轴流式压气机,其外部风扇连接在低压轴压气机上面,低压轴压气机转速比较慢,因此更适合大涵道比的涡轮风扇发动机。
总体来说,涡轮压缩机的原理是伯努利流体原理,构成上轴流式更优于离心式。