一种旋转冲压斜流离心组合压气机及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种旋转冲压斜流离心组合压气机及其应用，属于涡轮发动机技术领域，包括外机匣结构、内机匣结构、工作机构和扩压机构，所述外机匣结构和内机匣结构为回转体，所述内机匣结构位于外机匣结构内部，所述内机匣结构和外机匣结构构成工作腔，所述工作机构安装工作腔内，用于对气流进行增压。本发明专利技术与常规组合压气机的压缩方式相比，借鉴超音速进气道的增压方式，通过高速旋转使得气流相对于旋转叶轮的马赫数达到2以上，此时通过通道的收缩，构建一系列的弱斜激波，通过激波波系的增压获得了高效的压缩系统单级压比远高于常规的压气机，且结构紧凑、加工简单，使用寿命长。使用寿命长。使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转冲压斜流离心组合压气机及其应用


[0001]本专利技术属于涡轮发动机
，特别涉及一种旋转冲压斜流离心组合压气机及其应用。

技术介绍

[0002]离心压气机具有结构紧凑、级压比高、稳定工作范围宽广的技术特点，目前离心叶轮出口切线速度已经达到680m/s的量级，对压气机的结构强度和寿命设计提出了严峻的挑战。如图1所示，为一种现有的组合压气机，采用三级轴流压气机a与一级离心压气机b连接在一起，结合了轴流级适应大进口流量以及离心级适应小流量、单级压比高及稳定工作范围宽广的特点，可以满足流量和压比的双重要求。一般随着压比的变化常规组合压气机中轴流的级数随之发生改变，压比15量级左右以三级轴流加一级离心实现。
[0003]但是，现有的组合压气机为进一步提高压比，一方面可以提高叶轮出口切线速度，但受到材料的限制切线速度不能无限度提高，总压比提升潜力有限，此外，高切线速度对压气机的结构强度和寿命不利，另一方面，可增加轴流压气机级数，但压气机级数增加，压气机的尺寸、重量、零件数目、加工时间均增加，最后目前的轴流压气机的设计方法，限制了气流的速度所以单级压比较大一般不超过2.2。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提出一种旋转冲压斜流离心组合压气机及其应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种旋转冲压斜流离心组合压气机，包括外机匣结构、内机匣结构、工作机构和扩压机构；
[0007]所述外机匣结构和内机匣结构为回转体；<br/>[0008]所述内机匣结构位于外机匣结构内部，所述内机匣结构和外机匣结构构成工作腔；
[0009]所述工作机构安装工作腔内，用于对气流进行增压；
[0010]所述外机匣结构和内机匣结构均与扩压机构一端连接；
[0011]所述扩压机构包括第一扩压器和第二扩压器，所述第一扩压器用于沿外机匣结构径向扩压，所述第二扩压器用于沿外机匣结构轴向扩压。
[0012]优选地，所述外机匣结构包括依次连接第一外机匣、第二外机匣、第三外机匣、第四外机匣和第五外机匣；
[0013]所述内机匣结构包括第一内机匣、第二内机匣和第三内机匣；
[0014]所述第一内机匣位于第一外机匣和第二外机匣内侧；
[0015]所述第二内机匣位于第四外机匣内侧，且与第二内机匣连接；
[0016]所述第三内机匣位于第五外机匣内侧。
[0017]优选地，所述工作机构包括可调导叶、冲压转子、静子叶片和离心叶轮；
[0018]所述可调导叶安装在第二外机匣与第一内机匣之间；
[0019]所述冲压转子位于第三外机匣内侧，且位于第一内机匣和第二内机匣之间；
[0020]所述静子叶片安装在第四外机匣和第二内机匣之间；
[0021]所述离心叶轮安装在第五外机匣和第三内机匣之间。
[0022]优选地，所述第三外机匣表面开设有泄流孔，所述泄流孔朝向冲压转子。
[0023]优选地，所述第三外机匣外侧还设置有集气室，所述集气室表面设置有开关，所述开关用于打开或关闭集气室。
[0024]优选地，所述集气室与第三外机匣的两端搭接。
[0025]优选地，所述扩压机构包括第一壳体和第二壳体；
[0026]所述第一壳体一端与第五外机匣连接；
[0027]所述第二壳体与第一壳体远离第五外机匣的一端连接。
[0028]优选地，所述第一壳体与第二壳体搭接。
[0029]优选地，所述第一壳体沿第五外机匣径向设置，所述第二壳体沿第五外机匣轴向设置。
[0030]优选地，所述第一扩压器安装在第一壳体内部，所述第二扩压器安装在第二壳体内部。
[0031]一种旋转冲压斜流离心组合压气机的应用，用于燃气涡轮发动机；
[0032]所述燃气涡轮发动机包括回流燃烧室和单级轴流涡轮；
[0033]所述回流燃烧室一端与所述旋转冲压斜流离心组合压气机连接，另一端与单级轴流涡轮连接。
[0034]本专利技术的有益效果：
[0035]1、本专利技术与常规组合压气机的压缩方式相比，借鉴超音速进气道的增压方式，通过高速旋转使得气流相对于旋转叶轮的马赫数达到2以上，此时通过通道的收缩，构建一系列的弱斜激波，通过激波波系的增压获得了高效的压缩系统单级压比远高于常规的压气机，且结构紧凑、加工简单，使用寿命长；
[0036]2、在冲压段后增加斜流或离心压气机利用离心力进一步做功，增加压气机的总压比；
[0037]3、本专利技术的旋转冲压斜流离心组合压气机的单级压比远高于常规轴流压气机，且在进一步增加压比时，本专利技术只需增加冲压段进气口气流的相对马赫数便可实现；
[0038]4、本专利技术通过使用工作机构，以一级冲压加上一级离心的构型实现原3级轴流加1级离心的流量及压比的效果，大幅减少压气机的轴向长度、重量和零件数，同时由于旋转冲压压气机叶片数较少(一般三片左右)其加工时长也大幅减少。
[0039]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1示出了本专利技术的一种现有的组合压气机的结构示意图；
[0042]图2示出了本专利技术的一种旋转冲压斜流离心组合压气机的结构示意图；
[0043]图3示出了本专利技术的工作机构的模型图；
[0044]图4示出了本专利技术的组合压气机中冲压部分的马赫数云图示意；
[0045]图5示出了本专利技术的组合压气机中离心压气机的马赫数示意；
[0046]图6示出了本专利技术的旋转冲压斜流\离心组合压气机计算与试验特性线对比图一；
[0047]图7示出了本专利技术的旋转冲压斜流\离心组合压气机计算与试验特性线对比图二；
[0048]图8示出了本专利技术的一种旋转冲压斜流离心组合压气机的模型图；
[0049]图9示出了本专利技术的冲压转子的实物图；
[0050]图10示出了燃气涡轮发动机的结构图。
[0051]图中：1、第一外机匣；2、第二外机匣；3、第三外机匣；301、泄流孔；4、第四外机匣；5、第五外机匣；6、第一内机匣；7、第二内机匣；8、第三内机匣；9、可调导叶；10、冲压转子；11、静子叶片；12、离心叶轮；13、集气室；14、第一壳体；15、第二壳体；16、第一扩压器；17、第二扩压器；18、回流燃烧室；19、单级轴流涡轮。
具体实施方式
[0052]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转冲压斜流离心组合压气机，其特征在于，包括外机匣结构、内机匣结构、工作机构和扩压机构；所述外机匣结构和内机匣结构为回转体；所述内机匣结构位于外机匣结构内部，所述内机匣结构和外机匣结构构成工作腔；所述工作机构安装工作腔内，用于对气流进行增压；所述外机匣结构和内机匣结构均与扩压机构一端连接；所述扩压机构包括第一扩压器(16)和第二扩压器(17)，所述第一扩压器(16)用于沿外机匣结构径向扩压，所述第二扩压器(17)用于沿外机匣结构轴向扩压。2.根据权利要求1所述的一种旋转冲压斜流离心组合压气机，其特征在于，所述外机匣结构包括依次连接第一外机匣(1)、第二外机匣(2)、第三外机匣(3)、第四外机匣(4)和第五外机匣(5)；所述内机匣结构包括第一内机匣(6)、第二内机匣(7)和第三内机匣(8)；所述第一内机匣(6)位于第一外机匣(1)和第二外机匣(2)内侧；所述第二内机匣(7)位于第四外机匣(4)内侧，且与第二内机匣(7)连接；所述第三内机匣(8)位于第五外机匣(5)内侧。3.根据权利要求2所述的一种旋转冲压斜流离心组合压气机，其特征在于，所述工作机构包括可调导叶(9)、冲压转子(10)、静子叶片(11)和离心叶轮(12)；所述可调导叶(9)安装在第二外机匣(2)与第一内机匣(6)之间；所述冲压转子(10)位于第三外机匣(3)内侧，且位于第一内机匣(6)和第二内机匣(7)之间；所述静子叶片(11)安装在第四外机匣(4)和第二内机匣(7)之间；所述离心叶轮(12)安装在第五外机匣(5)和第三内机匣(8)之间。4.根据权利要求3所述的一种旋转冲压斜流离心组合压气机，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金海良，陈璇，李萍，邵春雷，谢建，仇冰清，银越千，史善广，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：