[发明专利]紧凑式复合压缩系统

说明书

本发明公开了一种高性能紧凑式复合压缩系统，属于航空发动机领域。包括中介机匣、风扇转子和斜流转子，斜流转子位于风扇转子的后侧，风扇转子与斜流转子位于同一中心轴上，所述中介机匣将风扇转子出口分成上下两个部分，所述上半部分下游的与外涵道支板、外涵道扩压器构成外涵流道，所述下半部分与下游的斜流转子、内涵道扩压器构成内涵流道。在外涵道采用两列静子而非一列静子，其中第一列静子不承担扩压载荷，解决了在流道负曲率区间分离较大的问题，提高了外涵道的气动性能，进而提升了发动机的气动效率。

技术领域

本发明涉及一种航空发发动机压缩系统，具体讲是一种高性能紧凑式复合压缩系统，属于航空发动机领域。

背景技术

由于微小型涡喷发动机结构简单、成本低、推重比高等优点，目前集群无人机和智能巡飞弹药大多选择微小型涡喷发动机作为动力。然而，微小型化也会带来相对加工和装配误差大、相对叶尖间隙大、附面层占比大等不良影响，导致发动机的部件效率偏低、耗油率偏高，大大限制了飞行器性能的进一步提升。现有技术中常用的降低发动机耗油率的方法主要专注于提升部件性能，包括压比、效率等，但微型化、低成本等因素的限制会使得性能提升十分有限，技术难度巨大。

目前，在微小型涡喷发动机的基础上发展微小型涡扇发动机也是一种降低发动机耗油率的技术手段。相比于涡喷发动机，涡扇发动机零部件多、结构复杂、成本高，采用常规手段进行微型化设计并不会解决上述缺点，反而会带来结构设计技术难度大、推重比急剧下降等系列问题，因此涡扇发动机的微型化设计需要采用新的技术手段。

2017年6月13日，中国发明专利申请201710100868.2公开了一种用于微小型涡扇发动机的双压比压缩系统。其压缩机为整体式轮盘，采用高低叶片的台阶式出口实现内外涵双压比压缩，但整体式轮盘质量偏大，严重影响发动机的推重比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种结构紧凑，气动效率高的紧凑式复合压缩系统。

为了解决上述问题，本发明提供的紧凑式复合压缩系统，包括中介机匣、风扇转子和斜流转子，斜流转子位于风扇转子的后侧，风扇转子与斜流转子位于同一中心轴上，所述中介机匣将风扇转子出口分成上下两个部分，所述上半部分下游的与外涵道支板、外涵道扩压器构成外涵流道，所述下半部分与下游的斜流转子、内涵道扩压器构成内涵流道。

本发明中，所述风扇转子的叶片叶根处叶型的叶片转角Δβh处于10°～15°之间，50％叶高截面处叶型的叶片转角Δβm处于5°～10°之间。

本发明中，所述风扇转子的进口轮毂比r1h/r1t处于0.3～0.4之间，出口轮毂比r2h/r2t处于0.35～0.45之间。

本发明中，所述风扇转子叶片展由三个叶高截面的叶型积叠而成，分别为叶根、叶中与叶尖截面，所述叶尖截面与叶中截面的最大厚度相等，所述叶根截面的最大厚度为叶尖截面或叶中截面最大厚度的2-3倍。

本发明中，所述斜流叶轮采用大小叶片间隔设置，大小叶片前缘处均呈向叶片旋转方向的相反方向负弯结构。

本发明中，所述述斜流叶轮的叶片前缘积叠线设有分别位于叶尖、50％叶高与叶根三个控制点，所述50％叶高的控制点向旋转方向相反的方向偏移，偏移量为5％～10％的叶片前缘高度。

本发明中，所述外涵道支板由三个叶高截面的叶片积叠而成，分别为叶根、叶中与叶尖截面，所述不同截面叶型的出口角度均与进口角度相同。