壓氣機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)部件，利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣做功來(lái)增加空氣壓力。壓氣機(jī)葉輪葉片的前端是彎曲的，稱為導(dǎo)輪其作用是將氣體無(wú)沖擊地引入工作葉輪，減少氣流的沖擊損失。小型增壓器的壓氣機(jī)葉輪一般將導(dǎo)輪與工作葉輪合為一體。壓縮機(jī)的葉輪出口處有一個(gè)擴(kuò)壓器，使氣體在葉輪中獲得的動(dòng)能盡可能地轉(zhuǎn)化為壓力。擴(kuò)散器分為葉片式和狹縫式。壓縮機(jī)的外殼具有空氣入口和空氣出口。一般進(jìn)口軸向布置，流道略呈錐形，以減少進(jìn)氣阻力。出口一般設(shè)計(jì)成蝸殼，沿圓周方向有逐漸擴(kuò)大的流道，這樣高速氣流可以在那里繼續(xù)擴(kuò)大，提高增壓器的整體效率。壓縮機(jī)由渦輪驅(qū)動(dòng)，其主要性能參數(shù)為：轉(zhuǎn)速、流量、空氣流量、增壓比和效率等。

壓氣機(jī)

壓縮機(jī)出口處的總氣壓與入口處的總氣壓之比稱為壓縮機(jī)增壓比當(dāng)增壓比相同時(shí)，理論上所需的壓縮功與實(shí)際消耗的機(jī)械功之比稱為壓縮機(jī)效率。壓縮機(jī)可分為離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)，兼有兩種特性的稱為混合式壓縮機(jī)。根據(jù)氣流進(jìn)入壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的相對(duì)速度，壓氣機(jī)可分為亞音速、跨音速和超音速的三種形式。

壓氣機(jī)

離心式壓縮機(jī)由風(fēng)輪導(dǎo)向、葉輪、擴(kuò)壓器等組成(圖1)空氣通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入壓縮機(jī)、經(jīng)過(guò)

與葉輪一起旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪被導(dǎo)入葉輪。在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪作用下，空氣被離心力從葉輪中心甩向葉輪外緣，壓力逐漸增大從葉輪流出的空氣進(jìn)入擴(kuò)壓器后，速度降低，壓力再次升高，最后通過(guò)出氣管流出壓縮機(jī)。

離心式壓縮機(jī)的空氣流量從每秒幾公斤到幾十公斤不等。亞音速離心壓氣機(jī)的增壓比約為4.5超音速離心壓縮機(jī)可達(dá)8 ~ 10，效率約為0.78。

軸流壓縮機(jī) 空氣在軸流壓縮機(jī)中主要沿軸向流動(dòng)。它由轉(zhuǎn)子（也稱為工作輪，圖2中的彩色部分）和靜子（又稱整流器，圖2 無(wú)色部分）兩部分組成。一級(jí)由一排轉(zhuǎn)子葉片和一排定子葉片組成，單級(jí)的增壓比很小為了獲得更高的增壓比，一般采用如圖所示的多級(jí)結(jié)構(gòu)。空氣在壓縮機(jī)中逐級(jí)加壓后，密度和溫度也逐級(jí)升高。

軸流壓氣機(jī)的空氣流量為每秒幾公斤到每秒200公斤，單級(jí)增壓比一般在1左右.1～2.0，效率約為0.85～0.88。多級(jí)軸流壓氣機(jī)的增壓比可達(dá)25以上。軸流壓氣機(jī)因其面積小壓比高效率高，在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。

壓縮機(jī)都符合給定的進(jìn)氣條件、轉(zhuǎn)速、壓力比和空氣流量，但其工作狀態(tài)（工作環(huán)境的溫度、壓力、速度和氣流等）實(shí)際上是變化的，壓縮機(jī)在各種工況下的性能稱為壓縮機(jī)特性。在一定轉(zhuǎn)速下，當(dāng)壓氣機(jī)壓比增大到一定值時(shí)，壓氣機(jī)就會(huì)進(jìn)入不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，容易發(fā)生喘振，使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生低頻大幅度的氣流軸向脈動(dòng)，甚至出現(xiàn)瞬時(shí)氣流反向的現(xiàn)象。壓縮機(jī)喘振可能導(dǎo)致葉片斷裂、結(jié)構(gòu)損壞、燃燒室溫度過(guò)高，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。為避免喘振，可采取以下措施：

1根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)整某些級(jí)整流葉片的安裝角度，使流入的氣流有合適的攻角，避免氣流分離引起的喘振。

2將多級(jí)壓縮機(jī)分成兩個(gè)不同轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，從高速到低速、低壓渦輪驅(qū)動(dòng)。一些發(fā)動(dòng)機(jī)具有3轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

③多級(jí)軸流壓氣機(jī)從中間級(jí)排出空氣，以增加前幾級(jí)的空氣流量，避免攻角過(guò)大造成的分離和喘振。

④多級(jí)軸流壓氣機(jī)將第一級(jí)壓氣機(jī)的機(jī)匣開(kāi)槽，使第一級(jí)工作輪葉尖的氣流通過(guò)機(jī)匣上的槽回流，從而減小氣流的攻角這種方法被稱為套管處理。

葉片振動(dòng) 壓縮機(jī)葉片經(jīng)常因振動(dòng)而開(kāi)裂甚至斷裂。振動(dòng)分為兩類：一種是周期性外力作用下的葉片振動(dòng)，稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。周期性外力來(lái)自工作輪葉片和整流葉片的相互干涉、工作輪葉片的旋轉(zhuǎn)失速等。另一類是葉片本身的振動(dòng)與相鄰葉片本身的振動(dòng)相互干擾形成的，稱為葉片自激振動(dòng)或葉片顫振。為了避免葉片顫振，工作輪上相鄰的兩個(gè)葉片可以采用不同的厚度來(lái)改變其固有頻率。

軸流式壓縮機(jī)的主要部件

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)“工作循環(huán)”工作。它從大氣中吸取空氣，空氣被壓縮和加熱

在這個(gè)過(guò)程之后，空氣在2000英尺的高空獲得了能量和動(dòng)量/秒(610米/秒)或者大約1400英里/小時(shí)(2253公里/小時(shí))速度從推進(jìn)噴嘴排出。當(dāng)高速射流從發(fā)動(dòng)機(jī)流出時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)壓氣機(jī)和渦輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，以維持“工作循環(huán)”渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械布局比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樗话瑑蓚€(gè)主要的旋轉(zhuǎn)部件，即壓氣機(jī)和渦輪，以及一個(gè)或幾個(gè)燃燒室。然而，并不是這種發(fā)動(dòng)機(jī)的所有方面都有這種簡(jiǎn)單性，因?yàn)闊釂?wèn)題和空氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更加復(fù)雜。這些問(wèn)題是由燃燒室和渦輪的高工作溫度引起的、通過(guò)壓縮機(jī)和渦輪葉片的不斷變化的氣流、以及排出燃料氣體并形成推進(jìn)噴流的排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

壓氣機(jī)喘振是氣流沿壓氣機(jī)軸線的低頻高幅振蕩現(xiàn)象。這種低頻高幅的氣流振蕩是一種很大的激振力，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)零部件強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)和熱端過(guò)熱，并在短時(shí)間內(nèi)造成零部件的嚴(yán)重?fù)p壞，所以任何情況下都不允許壓縮機(jī)在喘振區(qū)工作。

發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音從尖銳的汽笛聲變成了低沉的汽笛聲；發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)增加；壓縮機(jī)出口總壓和流量波動(dòng)較大；轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，推力突然下降，波動(dòng)很大；發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度升高，導(dǎo)致過(guò)熱；嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生爆鳴，氣流中斷，導(dǎo)致熄火停車。因此，一旦出現(xiàn)上述現(xiàn)象，必須立即采取措施，使壓縮機(jī)退出喘振工作狀態(tài)。

由于攻角過(guò)大，氣流在葉片后部分離并且這種氣流分離嚴(yán)重?cái)U(kuò)展到整個(gè)葉片側(cè)通道。

1、為氣動(dòng)設(shè)備提供氣源 2、輪胎）膨脹 3、噴漆、噴涂 4、好氧發(fā)酵罐中的曝氣（經(jīng)過(guò)殺菌、過(guò)濾）5、用于等離子切割的氣體源6、氣動(dòng)工具氣源等。

離心式

由進(jìn)氣系統(tǒng)、葉輪、擴(kuò)壓器、集氣管等四部分組成

在葉輪的中央(入口)空氣被吸入，離心力使空氣從徑向高速進(jìn)入擴(kuò)壓器通道在擴(kuò)壓器中，氣流速度減慢，壓力上升

取決于壓力，轉(zhuǎn)子和擴(kuò)散器的葉片具有各種形狀-速度特性需要選擇

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，性能穩(wěn)定

缺點(diǎn)：效率低，迎風(fēng)面積大

50年代以后，除了小卷軸、除了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，離心式壓縮機(jī)不再使用

與軸流壓縮機(jī)配合，作為壓縮機(jī)的末級(jí)

所研究的離心壓縮機(jī)的增壓比可以達(dá)到12以上

離心式壓縮機(jī)的最小流量受喘振狀態(tài)的限制，最大流量受堵塞狀態(tài)的限制

可以采用變轉(zhuǎn)速、進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流和可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉用于調(diào)節(jié)操作條件范圍

阻塞：氣流由于葉片的作用和流線的彎曲而收縮，

在進(jìn)氣道附近形成局部超音速區(qū)，超音速擴(kuò)展到整體

喉道截面為5時(shí)，氣體流量達(dá)到最大，不能再增加的現(xiàn)象

軸流式

軸流式壓氣機(jī)

氣體在軸向附近流動(dòng)的壓縮機(jī)通常稱為軸流式鼓風(fēng)機(jī)；動(dòng)葉加速

流體和靜止葉片起到擴(kuò)散器的作用，將速度轉(zhuǎn)化為壓力上升。類似于反動(dòng)式渦輪機(jī)的相反過(guò)程

軸流式壓縮機(jī)廣泛用于燃?xì)廨啓C(jī)裝置中、高爐鼓風(fēng)、空氣分離、天然氣液化、重油催化和其他裝置中的加壓空氣和其他氣體

軸流壓縮機(jī)的級(jí)= 一排轉(zhuǎn)子葉片 （緊接著的）一列靜子葉列

轉(zhuǎn)子葉片固定在滾筒上，定子葉片固定在圓筒上

葉片，動(dòng)能流體，壓力略有增加；定子鏈，流體的壓力進(jìn)一步增加

高壓比裝置，壓縮機(jī)級(jí)20

進(jìn)口導(dǎo)葉，無(wú)壓力上升，不屬于壓氣機(jī)第一級(jí)。

目的：當(dāng)氣流進(jìn)入第一級(jí)時(shí)，得到所需的流場(chǎng)分布

空氣被軸流壓縮機(jī)不斷壓縮，空氣的比容減小、密度增加。因此軸流壓氣機(jī)通道的截面積逐級(jí)減小，呈收斂狀，壓氣機(jī)出口的截面積遠(yuǎn)小于進(jìn)口的截面積

壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪與渦輪轉(zhuǎn)輪

截面積↗?減速、助推器 的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為助推器

截面積↘?增速、降壓 動(dòng)能增加

注意：相對(duì)速度

當(dāng)氣流通過(guò)初級(jí)時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片做功對(duì)氣流加壓，使得初級(jí)出口處氣流的總壓和溫度高于入口處的總壓和溫度

壓縮機(jī)初級(jí)效率：獲得相同的總增壓比，

理想絕熱壓縮功 / 實(shí)際壓縮功

壓氣機(jī)元件級(jí)的流動(dòng)參數(shù)沿葉片高度方向變化很大，因?yàn)椋?/p>

工作輪基本單元級(jí)的切線速度u沿葉片高度不相等，使得工作輪對(duì)氣流所做的功沿葉片高度不相等。

工作輪后的空氣旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)中不可避免地存在徑向壓差半徑越大，靜壓越高，使氣體微團(tuán)簇產(chǎn)生向心加速度

?改變?nèi)~片形狀（工作輪和導(dǎo)流板的葉片扭曲）

軸流壓氣機(jī)某一級(jí)的失速并不是沿著整個(gè)環(huán)面同時(shí)發(fā)生的，而是首先發(fā)生在某些葉片的某一部分，失速區(qū)并不固定在這些葉片上。失速區(qū)相對(duì)于工作側(cè)區(qū)沿與旋轉(zhuǎn)方向相反的方向移動(dòng)。

多級(jí)軸流壓縮機(jī)在以下兩種情況下容易發(fā)生喘振：

在一定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，如果出口背壓增大，空氣流量減小到一定程度，就會(huì)發(fā)生喘振

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況，降低轉(zhuǎn)速時(shí)，容易發(fā)生喘振

設(shè)計(jì)一臺(tái)低壓多級(jí)軸流壓氣機(jī)，進(jìn)出口截面積變化小，不容易發(fā)生喘振

當(dāng)喘振發(fā)生時(shí)，存在強(qiáng)烈的不穩(wěn)定工作現(xiàn)象：流經(jīng)壓氣機(jī)的氣流沿壓氣機(jī)軸向產(chǎn)生低頻高幅的強(qiáng)烈振蕩，壓氣機(jī)出口平均壓力急劇下降，造成出口總壓、流量、流速波動(dòng)較大，并伴有強(qiáng)烈的射擊聲

1從多級(jí)軸流壓氣機(jī)的一個(gè)或幾個(gè)中間段放出空氣

當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速低于一定值時(shí)，空氣釋放閥將被打開(kāi)，以增加壓氣機(jī)前幾級(jí)的空氣流量，避免前幾級(jí)攻角過(guò)大造成的氣流分離。中間級(jí)放氣也避免了壓氣機(jī)后級(jí)進(jìn)口速度過(guò)大，攻角過(guò)小，甚至為負(fù)值，降低壓比和效率的現(xiàn)象

簡(jiǎn)單，不經(jīng)濟(jì)（把壓縮空氣放到周圍大氣中，就失去了壓縮這部分空氣的機(jī)械功）

②第一級(jí)采用可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉和靜葉在低速時(shí)，他們可以關(guān)閉 ，以提高氣流的軸向速度，防止失速，使其接近最佳工況。可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)向葉片和固定葉片也可用于最后幾級(jí)）

③采用雙軸或三軸結(jié)構(gòu)

單級(jí)增壓比很小1.15~1.35，為了獲得更高的壓比，一般采用多級(jí)結(jié)構(gòu)。空氣在壓縮機(jī)中逐級(jí)加壓后，密度和溫度也逐級(jí)升高

軸流壓縮機(jī)主要性能參數(shù)：壓力、流量、功率、效率、轉(zhuǎn)速。

最小流速受喘振狀態(tài)的限制，最大流速受阻塞狀態(tài)的限制。可以采用變轉(zhuǎn)速、進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流和可調(diào)靜子葉片用于調(diào)節(jié)，以擴(kuò)大操作范圍

離心式壓氣機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：壓氣機(jī)級(jí)壓比高、具有良好的工作范圍、在工作范圍內(nèi)可以保持良好的效率 容易制造、低成本 重量輕

缺點(diǎn)：截面積大，損耗隨級(jí)數(shù)增加 ，最多2級(jí)

軸流式壓氣機(jī)

優(yōu)：峰值效率高，多級(jí)低損失，小截面積，大質(zhì)量流量，可實(shí)現(xiàn)高增壓比

缺：效率好，工作范圍窄，制造成本高，重量大，起動(dòng)功率大（可能）較高。