黄生勤 谢宁军 安志强 查小晖

摘要：在常规双级离心压气机的基础上，提出了双级离心一体化压气机设计概念，可在不增加叶轮出口切线速度的前提下，用单个一体化离心叶轮实现双级离心压气机的增压比。对某原型双级离心压气机开展离心压气机一体化设计结果表明，重量（质量）可减少19%，设计点除效率略有降低之外，堵点流量与喘点压比与原型基本一致，同时缩短了转子系统27%的轴向长度，可显著改善转子动力特性，降低制造成本，具有较好的工程应用前景。

关键词：双级离心压气机;一体化离心叶轮，超紧凑，概念设计

中图分类号：V231.3 文献标识码：A

由于具有結构紧凑、压比高和稳定工作范围广等优点，离心压气机在中小型航空发动机上得到了广泛的应用[1～3]。从20世纪80年代末开始，由于离心压气机在性能水平上有了很大的进步，尤其是高压比、超跨声速离心压气机设计技术的突破，使大流量双级离心压气机研制成为可能，再加上其在零部件数量、结构简易与紧凑性以及环境适应能力方面的优势，新研制的2～5kg/s流量级、1000kW级涡轮轴发动机的压缩系统多采用双级离心压气机结构形式，如T800-LHT-800、MTR390等[4～6]。

从双级离心压气机的研制发展趋势来看，压气机向着更高的压比、效率、可靠性方向发展[7]。由于双级离心压气机总压比受到单级离心压气机增压能力的限制，而传统的单级离心压气机如果压比过高，就需要更高的叶轮出口切线速度，进而带来严重的强度问题，直接影响离心叶轮的寿命，而高的强度又需要更强更轻质的材料，往往新材料的发展又远远落后于技术进步的需要，因此，如何在现有工业基础上实现更高增压比，是叶轮机械领域必须面对的现实问题。……