【航发小知识05】压气机

导读：本期的航发小知识为大家介绍航空发动机中的压气机部件，分别从分类、结构、性能等方面展开。

一、压气机分类

按空气流方向分类：轴流式、离心式和混合式。轴流式压气机级数（简单来说就是一圈转子叶片及其对应的一圈静子叶片叫一级，）一般较多占用的轴向空间较长，单级增压比低，但是总的增压比很高。是现代民用客机军用战斗广泛采用的压气机结构。离心式压气机则是轴向空间占用少，它的径向尺寸比较大，单级增压比高，但是不宜串联多级离心压气机，通常采用两级左右，该结构主要应用与导弹、靶机等小型动力装置中。混合式则是采用了离心式与轴流式的组合，一般应用在涡轮轴发动机或涡轮螺旋桨发动机上。

离心式压气机

轴流式压气机（转子）

采用一级轴流一级离心式结构的涡轴8发动机

按转子数目分类：单转子压气机、多转子压气机、三转子压气机。所谓单转子即发动机从头到尾只有一根转轴将涡轮压气机连接起来，该前端连发动机压气机（可以是轴流式、离心式），轴后端连发动机涡轮，发动机工作时压气机涡轮同时转动且转速相同。双转子结构压气机（轴流），指的是发动机采用双转子结构，压气机又分为了高压压气机及低压压气机。高压压气机与高压轴连接，连着高压涡轮；低压压气机与低压轴连接，同时连着低压涡轮，发动机工作时两根轴都转动，但转速不同，高压轴转速快，低压轴转速慢。

涡轮风扇发动机（双转子）

三转子结构不常见，英国罗罗公司的RB—211涡扇发动机是世界第一种三转子结构的发动机，罗尔斯·罗伊斯是英国著名的航空发动机公司（又称劳斯莱斯），是世界航空发动机制造三巨头。RB—211发动机是L-1011飞机的动力装置，该飞机也因为其独特的外形被称作三星式客机。其次三转子发动机还有公司乌克兰的D-18T也是一款三转子发动机，其装配的安-225飞机是世界上最重、尺寸最大的飞机，安-225发动机装配了6台这样的三转子发动机。

L-1011飞机（三星式客机） 图片来源百度百科

安-225运输机

二、轴流式压气机结构

轴流式压气机转子结构，一般分为鼓式、盘式以及盘鼓式结构，结构如上图所示。鼓式转子的，有圆柱形、橄榄形以及圆锥形，该结构抗弯刚性好，但是转速大时离心载荷承受能力较差；盘式结构承受径向载荷能力强，但是抗弯刚性差；盘鼓式转子则是由轮盘和鼓筒结构组合而成，能承受离心载荷抗弯刚性也好，所以在目前广泛应用。

盘式转子

鼓式转子

盘鼓式转子

盘鼓式结构压气机转子实物图

接下来我们来了解下多级轴流式压气机的一些基本概念，动叶，如上图所示插在这轮盘上的一圈圈叶片就是动叶，每个轮盘以及上面安装的叶片我们称之为工作轮；静叶，固定在机匣上相对发动机静子不动的叶片，而我们把一圈静子叶片组成的这么个“环”叫整流器。对于压气机，从航空发动机的进气道往后看，总是一圈动叶后面跟一圈静叶，动叶负责“赚钱养家”拼命对空气做功，增加空气的动能，静叶负责“貌美如花”，捣拾捣拾把气流的动能转变为压力势能并将气流引导到下级动叶要求的进口方向就好了。 这就是压气机每一级的工作情况了。关于压气机的性能，作者简要说两点。

三、压气机性能参数

增压比，增是要增进入压气机的空气的压力势能，这个比就是用压气机出口截面的总压（关于总参数和发动机截面航发小知识前期的文章已经有介绍）比上压气机进口截面的总压，我们把这个比值称作为增压比。早期的涡轮喷气发动机 增压比不过在3左右，目前的大涵道比涡轮风扇发动机增压比可高达45~55，也就是想到于好几十个大气压哦，网上不流传说航发难造因为要抗“1700℃高温、3个三峡大坝、40吨离心力”，确实说夸张也不夸张哈。

压气机效率，也是衡量压气机好坏的一个参数，首先我们知道压气机是一个对外输出功的部件，动叶对空气做功，我们将压气机理想情况（等熵）下对空气做的压缩功比上实际情况下的压缩功的值定义为压气机的效率。这也不难，就好像咱拿的工资，税前就是理性情况（等熵压缩功），税后就是实际情况（实际加功量或轮缘功），它俩一比，就是这个压气机效率了

【作者：空天动力】

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