1,,,第二章 压气机,2.1 离心式压气机 2.2 轴流式压气机 2.3 轴流式压气机转子的基本结构 2.4 鼓盘式转子 2.5 工作叶片 2.6 榫头 2.7 轴流式压气机静子 2.8 压气机防喘系统 2.9 防冰系统 2.10 封气装置,2,第二章 压气机,,压气机是用来提高进入发动机内的空气压力，供给发动机工作时所需要的压缩空气，也可以为座舱增压、涡轮散热和其他发动机的起动提供压缩空气 评定压气机性能的主要指标是增压比、效率、外面尺寸和重量、工作可靠性、制造和维修费用对于航空发动机来讲．最重要的指标之一是外面尺寸它用单位空气质量流量来衡量，即通过发动机单位面积的空气质量流量 对压气机结构设计的基本要求： (1)满足发动机性能设计提出的各项要求，性能稳定，稳定工作范围宽 (2)具有足够的强度、适宜的刚度和更小的振动； (3)结构简单．尺寸小，重量轻； (4)工作可靠．寿命长； (5)维修性、检测性好．性能制造成伞比高3,,离心式压气机 轴流式压气机 混压式压气机,,在航空燃气涡轮发动机中．一船采用了3种基本类型的压气机：,第二章 压气机,4,2.1离心式压气机,,转动部分 导风轮、离心叶轮、转轴等 静止部分 进气装置、叶轮前壁、后壁、扩压器、机匣组等,5,,典型的离心式压气机的叶轮,2.1离心式压气机,6,,2.1离心式压气机,优点 单级增压比高，一级的增压比可达4：1—5：1，甚至更高；同时离心式压气机稳定的工作范围宽；结构简单可靠；重量轻，所需的启动功率小，多用于小型燃气涡轮发动机。
缺点 流动损失大，尤其是级间损失更大，不适于用多级，最多两级，正因为这样，离心式压气机的效率较低一般离心式压气机的效率最高只有83％—85％，甚至不到80％另外，离心式压气机单位面积的流通能力低，故迎风面积大，阻力也大7,,2.2轴流式压气机,轴流式压气机转子 转子是一个高速旋转对气流做功的组合件在双转子涡喷发动机中，压气机又分为低压转子和高压转子；在双转子涡扇发动机中．低压转子就是风扇转子．或者是风扇转子和低压压气机转子的组合压气机转子一船是简支的，也有些是悬臂,轴流式压气机静子 静子是静子组合件的总称，包括机匣和整流器在单转子涡喷发动机中，压气机机匣由进气装置、整流器机匣和扩压器机匣组成在双转子压气机中，在风扇和压气机之间还有一个分流机匣，将内、外涵道的气流分开；在高、低压压气机之间有一个中介机匣，将气流由低压压气机顺利引入高压压气机8,,空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作轮轴．所以称为轴流式压气机：它的流动特点使其在结构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的增压压力比获得较高的压气机总增压压力比一般每级的增压压力比在1．15～1．35之间，使得空气流经每级叶片通道时无需急剧地改变方向，这样就减少了流动损失，因而压气机效率高。
特别是大流量时，轴流式压气机较离心式压气机更容易获得较高的压气机效率，一般轴流式压气机效率可达87％以上，而离心式压气机效率最高在84％—85％、与离心式压气机相比，多级轴流式压气机还具有大流量，高效率、小迎风面积等优点．所以现代航空用燃气涡轮发动机中多采用多级轴流式压气机2.2轴流式压气机,9,,2.2 轴流式压气机,10,,2.3 轴流式压气机转子的基本结构,压气机转子的基本型式有三种： 鼓式转子、盘式转子、鼓盘式转子,11,,,鼓式转子的基本构件是一圆柱形、橄榄形或圆锥形鼓简(视气流通道形式而定)，借安装边和螺栓与前、后半轴联接在鼓筒外表面加工有环槽或纵槽，用来安装转于叶片作用在转子上的主要负荷(叶片和鼓筒的离心力、弯矩和扭矩)由鼓简承受和传递鼓式转子的优点是抗弯刚性好、结构简单，但是承受离心载荷能力差，故只能在圆周速度较低(不大于180-200 m／s)的条件下使用如早期的压气机、现代大流量比涡扇发动机的低压转子上民用期贝发动机低压压气机转子为鼓式转子．,2.3 轴流式压气机转子的基本结构,12,,2.3 轴流式压气机转子的基本结构,鼓式转子,13,,,盘式转子由一根轴和若干个轮盘组成，用轴将各级轮盘联成一体。
盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片盘心加工成不同的形式．即用补同的方法在共同的铀上定心和传扭转子叶片和轮盘的离心力由轮盘承受．转子的抗弯刚性由轴保证盘式转子的优点是承受离心载荷能力强．但是抗弯刚性差为了提高转于的抗弯刚性．在盘式转于中，盘缘间增添了定距环，并将轴的直径加租，称为加强的盘式转子2.3 轴流式压气机转子的基本结构,14,,加强的盘式转子,2.3 轴流式压气机转子的基本结构,15,,,鼓盘式转子由若干个轮盘，鼓简和前、后半轴组成盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片级间联接可采用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆转子叶片、轮盘和鼓简的离心力由轮盘和鼓筒共同承受．扭矩经鼓筒逐级传给轮盘和转子叶片，转子的横向刚性由鼓筒和连接件保证2.3 轴流式压气机转子的基本结构,16,,鼓盘式转子,17,,鼓盘式转子兼有鼓式转子的抗弯刚性和盘式转子的承受大离心载荷的能力，因而得到广泛应用．特别是在现代涡扇发动机的高压压气机上鼓盘式转子的结构方案繁多，按其级间联接的特点，可分为不可拆卸的转子、可拆卸的转子和部分不可拆卸部分可拆卸的混合式转子三大类2.4 鼓盘式转子,18,,1．不可拆却的鼓盘式转子 不可拆卸的鼓盘式转子的级间联接常用圆柱面紧度配合加径向销钉联接和焊接两种方法．这两种方法在完成装配后都不可能再进行无损分解。
在先进的F119发动机上是直接整体加上成型 WP6．WP7、WP8，WPl 3发动机的压气机都采用了圆柱面紧度配合加径向销钉联接的鼓盘式转子这种结构利用热胀冷缩原理使圆柱面配合后产生紧度，圆柱而加径向销钉保证转子级间联接后的定心，靠径向销钉和配合而摩擦力传递扭距2.4 鼓盘式转子,不可拆卸的转子重量轻、结构简单、有足够的横向刚性，能良好地定心和可靠地传力，因而曾被广泛采用在结构许可的条件下，采用焊接或整体加工成型的转子，有利于减轻转子重量，提高工作可靠性，改进转子的平衡性，便于生产中的质量控制，是重要的发展方向 随着焊接技术的发展，在现代先进发动机中采用焊接式转子的逐渐增多,19,,20,,V2500焊接式转子,21,,2.4 鼓盘式转子,2．可拆却的鼓盘式转子 将在装配以后可以根据使用和维修的需要再进行无损分解的转子称为可拆卸转子 可拆卸的鼓盘式转子有用拉杆联接、短螺栓联接和长铀螺栓联接等几种 用拉杆联接的可拆卸鼓盘式转子是用若干根拉杆将轮盘、鼓简和半轴等基本构件联成一体工作时，转子各级间联接的可靠性和整体刚度依靠拉杆的拉紧力来保证22,,23,,2.4 鼓盘式转子,24,,2.4 鼓盘式转子,3．混合式的鼓盘传子 所谓混合式的压气机转子是由若干大段组成，每一大段是由若干级焊接而成的不可拆卸转子、而大段之间是通过短螺栓联接组成可拆卸的转子。
这种形式的转子结构，兼有可拆卸转子和不可拆卸转子的优点．对制造技术和装配工艺的要求不太高、同时也给设计者提供了广阔的选择空间对于级数较多的压气机，由于压气机前后的温差比较大．所以要用不同的材料制造另外．从检查、维修和更换方便的角度考虑，整体式不可拆卸的转子也多有不利之处所以，目前在现代发动机的高压压气机转子中，较多的还是采用混合式转子在焊接的转子上，当前、后段由不同材料制成时，目前均采用螺纹联接方案25,,2.4 鼓盘式转子,26,,2.4 鼓盘式转子,27,,2.5 工作叶片,工作叶片是轴流式压气机重要零件之一，它直接影响压气机的气动性能、工作可靠性、重量及成本等由于它不仅受较高的离心负荷、气动负荷、大气温差负荷及振动的交变负荷影响．同时还受到发动机进气道外来物的冲击，受风沙、潮湿的侵蚀等、因而在使用中压气机工作叶片比压气机的其他零部件故障要多得多因此，无论在设计、制造，还是使用维修中，在叶片方面耗费的劳动较多，成本也高压气机叶片的机身是扭转的,在叶片较长的情况下，为了避免发生危险的共振或颤震，叶身中部常常带一个减振凸台一般减振凸台位于距叶根约50％一70％叶高处目前，已有些发动机(如RB211-535E4，V2500等)用宽叶弦的风扇叶片取代有减振凸台的窄叶弦的风扇叶片，叶片的弦长较原来增加了40％左右。
为了解决重量问题，采用了将钛蒙皮在真空中利用活性扩散粘合刑枯合在钻蜂窝骨架上的特殊结构28,,2.5 工作叶片,29,,2.5 工作叶片,30,,为了进一步提高压气机级效率,扩大压气机稳定裕度范围，在一些近期投入使用和正在研制的发动机(如RB211 535E4，V2500，PW2037，PW4000等)中，普遍采用可控扩散叶型及端部过弯叶身的叶片，收到良好的效果 采用了可控扩散叶型、叶型厚度及曲率按最佳分布，基本消除了附面层的分离，增加了压气机有效流通面积，提高了压气机效率另外，这种叶型的叶弦较宽．前、后绿较厚，因而抗腐蚀和抗冲击性好． 端部过弯叶身是为了减少叶片两端壁附面层所造成的二次损失，因而将叶身(包括静子叶片叶身)尖端和根部前、后绕特别地加以弯曲 采用了可控扩散叶型．并将叶身两端的前、后缘过度地弯曲，形成了新一代的高效能叶片，使压气机的级效率及压气机的特性得到了进一步的提高2.5 工作叶片,31,,2.5 工作叶片,32,,2.5 工作叶片,33,,2.6 榫头,工作叶片通过榫头实现与轮盘的联接因此，对榫的主要设计要求是：,1)在尺寸小，重量轻的条件下，将叶身所受的负荷可靠地传递给轮盘； 2)保证工作时片的准确定位和可靠固定； 3)应有足够的强度、适宜的刚性及合理的受力状态，尽量避免应力集中 4)结构简单、装拆方便。
目前铀流式压气机转子叶片榫头形式有三种: A）燕尾式 B）销钉式 C)枞树式,34,,2.6 榫头,A)燕尾形榫头燕尾形榫头依榫槽的走向不同有两种形式燕尾形榫头的优点是榫头尺寸小，重量较轻并能承受较大的负荷；纵向榫槽可采用拉削加工，生产率高，加工方便，所以在压气机上普遍采用它的主要缺点是槽底的受力面积小，不能承受过大载荷或安装更多时片35,,2.6 榫头,下图所示的榫头形式广泛应用于英、美发动机上其上面专门作出平台包容叶根型面在平台与燕尾型榫头之间有一段过渡段，称为中间叶根，各转接面间均用四角过渡．以减小应力集中36,,2.6 榫头,B)销钉式榫头目前轴流式压气机购销钉式榫头多采用凸耳铰接的方案销钉式榫头的优点是工艺装配简单，不用专门设备加工，对于单个生产和试验用的发动机有一定的优越性同时铰接的销钉式榫头是消除叶片危险性共振的有效措施之一但这种样头承载能力有限，尺寸和重量大37,,2.6 榫头,C)枞树型榫头 这种榫头呈楔形，轮缘部分呈倒楔形，从承受拉伸应力的角度看接近等强度，因而这种样头与其他形式的榫头相比，周向尺寸小、重量轻，能承受较大的载荷但是它靠多对择齿传力、应力集中严重，工艺性较差。
由于金属材料在低温时对应力集中更加敏感，而压气机工作叶片一般离心力又较小，所以这种榫头在压气机中的应用比较少，只在负荷较大的前几级或温度较高的高压压气机的末端几级，且叶片和轮盘都用钢(或铁)制成时．才有应用38,,2.6 榫头,39,,2.6 榫头,槽向固定的方式很多，通常采用卡圈、锁片、档销等锁紧方式或复合方式，也可利用其他结构件固定，如封严环、径向销钉等要根据具体结构和槽向力的大小来选择固定方式40,,2.6 榫头,41,,2.7 轴流式压气机静子,一、整流器机匣 整流器机匣是发动机的主要承力壳体之一，又是气流通道的外壁因此，对机匣结构设计的要求是： 1）在重量轻的条件下，具有足够的轻度，可靠承受各种载荷； 2）具有足够的刚度，保证在各种载荷作用下，机匣的径向变形 和横向变形在允许范围内； 3）保证各段机匣之间的同心和机匣与转子的同心； 4）具有包容性，保证在叶片折断或轮盘破裂不被击穿； 5）采取措施减少漏气损失和与转子之间的径向间隙，提高 压气机效率； 6) 装配方便，工艺性好还要维修性好，并具有可检测性。