1、航空发动机电气控制系统作业 1基元级速度三角形轴流式压气机基元级速度三角形多级轴流式压气机由若干单级压气机组成，如图所示，由一排旋转工作叶片组成的轮子叫叶轮；由一排机制的整流叶片锁组成的圆环叫做整流环。叶轮和整流环交错排列。一个叶轮和一个整流环组成轴流式压气机的几个单级，它是多级式轴流式压气机的基本单元。在分析某一单级里的气体流动情形和增压原理是比较复杂的，为简化问题，可以做三个基本假设：(1) 空气流过压气机时，为绝热流动；(2) 当压气机工作状态一定时，气体为稳定流动；(3) 压气机同一截面上的个点参数数值相同。压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别的，但以平均半径处的流动情况最具
2、有代表性。为研究方便，将每一单级压气机分成 3 个截面，如下图所示：用一个压气机同轴线，其半径等于压气机平均半径的圆柱面去切割压气机，并将级的外径 Dt 级的内径 Dh径向间隙 轴向间隙 :叶轮进口截面:整流环进口截面，即叶轮出口截面: 整流环出口截面，即后一级叶轮进口截面w cu或 c wu所得的切面展成平面，则成如图所示情形，这样的平面叫做“平面叶栅” 。平面叶栅的形状是沿也高变化的，把平均半径处的平面叫做“基元级” 。某级压气机平均半径处的圆周速度为 u，则基元级转子的叶栅将以 u 的速度作等速平移运动。由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流经叶轮时的运动情况比较复杂，其运动是质
3、点的复合运动。根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即：c=w+u式中：c绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度；w相对速速， ，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到的空气流过工作叶轮的速度u牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮的旋转切向速度。这 3 种运动速度之间的关系可以用速度三角形表示为：空气以绝对速度 c 流入叶轮；而前脸速度就是叶轮旋转的圆周速度，即平面叶栅中以圆周速度 u 的大小作作等速直线运动的速度。因此，空气对叶轮的相对速度是w 。空气以相对速度 w 斜向进入叶轮。更具速度合成定理，相对速度 w 是绝对速度c 与牵连速度 u
4、的矢量差w =c -u在压气机中，气流进入叶轮的三个速度组成的三角型叫做叶轮“进口速度三角型” ，夹角 叫气流进口角。在设计工作状态下，w 方向应与叶片前缘方向（即叶片的中弧线前缘切线方向）一致。空气以相对速度 w 进入叶轮后，经过由叶片组成的弯曲扩张型通道，流动方向逐渐改变，相对速度逐渐减小，最后顺着弯曲的叶片通道以相对速度 w 自叶轮流出。夹角 叫“气流出口角” 。由图可看出， 。根据质点复合运动规律，空气在叶轮出口的绝对速度 c 可以由下式求出：w =c -u由上式中 3 个速度组成的三角型叫做叶轮“出口速度三角型” 。空气自叶轮流出，以绝对速度 c 流向整流环，经过整流叶片组成的扩散通
5、道，便沿着叶片后缘以速度 c 流出整流环，如图所示。在一般情况下，速度 c 的大小和方向大致与进口气流速度 c 相同c c 为了方便地研究单级压气机内气流速度的变化规律，常将叶轮进出口速度三角形组合在一起，形成级的速度三角形，如图所示。图上还用虚线画出了整流环出口气流速度 c 的大小，并标出了相对速度的切向变化量（ w n）和绝对速度的切线变化量（c n） 。这种变化量称为空气在叶轮中的“扭速” ，即：w u = w uw uc u =w uw u式中 Wu，Wu叶轮进出口相对速度的切线方向分速度；Cu，C u 叶轮进出口绝对速度的切线方向分速度；由于叶轮进出口圆周速度相等，所以，Wu=Cu扭
6、速是个很重要的物理量，它与压气机功和增压程度密切相关。气流以 w 方向流入通道，以 w 方向流出，这是由于叶片强迫气流改变方向的结果，w 与 w 之间形成的夹角 称为气流转折角。它的大小等于气流出口角与气流进口角之差= 决定速度三角形变化并对压气机工作有密切关系的主要参数有：工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向的分量 C，a。这个量的大小与进入压气机的空气流量 qm 有关。根据连续方程，当压气机进口空气状态一定时， C，a增大，流量 qm 也增大；若流量一定时，C，a 增大，则压气机面积减小。工作叶轮进口处绝对速度在切线方向的分量 C，u.。当空气进入第一级工作叶轮之前，在圆周方向就有绝对分速度时，说明气流有了预先的旋转。因此，切线分速度C， u 就叫预旋。如果 Cu 的方向与圆周速度的方向相同，则称为正预旋；如果C， u 的方向与圆周速度的方向相反，则称为反预旋。圆周速度 u，其大小与发动机的转速 n 有关：U=Dn60这个量直接影响叶片对空气加功量的大小，u 越大对空气的加功量越多。轴流式压气机主要是利用扩撒增压的原理来提高空气压力的。亚音速气流流过扩张通道时，速度减低，压力升高。基元级的叶栅通道均是扩张形的。气流变化参数是：在叶轮内绝对速度增大，相对速度减小，同时，总压，静压和总温，静温都升高;在整流器内，绝对速度减小，静压和静温提高，总压略有下降，总问保持不变。
