压气机压气机是向气体传输机械能、完成发动机热力循环中气体工质压缩过程，以提高气体压力的机械装置，是涡轮喷气发动机的一个重要部件。压气机的主要作用是：将进入发动机的空气压力提高，为燃烧室提供高压空气，以提高发动机热力循环的效率。根据气流在压气机中的流动方向可将压气机分为轴流式压气机和离心式压气机。空气轴向地流入又轴向地流出压气机的称轴流式压气机；轴向流入而沿离心方向流出的称离心式压气机；由轴流式压气机与离心式压气机组合起来的称混合式或组合式压气机。按气流流动速度，压气机又可分为亚声速、跨声速和超声速压气机。表征压气机性能好坏的主要参数有：空气流量、增压比、效率和喘振裕度。这里重点讨论轴流式压气机，在第六章中再详细介绍离心式压气机。(1)轴流压气机的组成图4-10轴流压气机轴流压气机（图4-10）主要由不旋转的静子和高速旋转的转子组成，静子由机匣与装在它上面的一排排的静子叶片排组成；转子由多个轮盘、长轴或前、后轴颈与装在轮盘上的转动叶片组成。图4-11、4-12分别示出了压气机的转子与静子。压气机转子与涡轮轴相联，在涡轮的带动下高速旋转，叶片在高速转动中对空气做功使气体增压、增速。图4-11、轴流式压气机转子通常将转动叶片称为转子叶片或工作叶片，将静子叶片称为整流叶片，一排工作叶片后紧跟一排整流叶片，气流在整流叶片中将速度降低以进一歩提高压力，同时按一定的方向流入下一排工作叶片。一排工作叶片与其后的整流叶片为轴流压气机工作的基本单元，称为压气机的一级。由于单级增压比受到限制，发动机上实用的常是多级轴流压气机。图4-12、轴流式压气机静子在气流流过压气机的某一流线上，将叶片剖开，其剖面的型面与飞机机翼剖面的型面相似，如图4-13所示。工作叶片与整流叶片的叶身就是由多个这种型面按一定规律叠加而成的；两个叶片间形成的通道呈扩散形，即入口处面积比出口处面积小，气流在扩散通道中流过时，速度降低、压力提高。为保证叶片能很好的工作，叶片的叶型及各截面处叶型间的关系一定要设计得很好，并在制造中予以保证。由于叶片的设计精度要求非常高，它的制造难度很大，加工费用也较昂贵。图4-13、轴流式压气机二级叶片剖面(2)压气机工作原理轴流式压气机工作时，工作叶片以很高的速度旋转，对空气流作功，不仅使空气受到压缩、压强提高，而且使空气加速，以较大的速度向后排出。气流离开工作叶片后进入整流叶片中，整流叶片不仅按一定角度排列，而且叶片间的通道作成扩散形状。空气流在扩散形的整流叶片通道中，流速降低，根据物理学中的伯努利定律，在流道中，流速降低处压强必然升高，因此空气在整流叶片中得到进一步增压，增压后的空气以一定角度流出整流叶片进入下一级工作叶片。空气在压气机的一级中受到压缩的程度（或压强提高的程度）称为一级的增压比。在燃气涡轮发动机中，早期一级的增压比不大，约为1.1左右，满足不了发动机所需的高增压比，因此轴流压气机均由多级组成。空气在压气机中受压缩后，温度也随之增加。由于空气在压气机中一级级逐渐被压缩，空气体积逐渐减小，所以压气机由前向后的流道截面面积也随之逐渐减小，呈收敛形。因此压气机的第1级叶片最长，末级叶片最短。(3)压气机总增压比进入发动机的空气在压气机中压强的提高称为增压比，亦即压气机出口气流的压强与其进口气流的压强之比。有些发动机由一个、两个或三个压气机组依次串联，构成发动机的增压系统，此系统出口气流的压强与其进口气流的压强之比称为发动机的总增压比。总增压比的高低，在设计时根据发动机的需要来选定，它是影响涡轮喷气发动机工作性能的一个重要的循环参数，对发动机的单位推力和耗油率有较大的影响。一般地说，总增压比越高，发动机性能就越好（推重比大、耗油率低）。早期发动机的总增压比为3～5，后来逐渐提高。目前，先进军用涡轮喷气发动机的总增压比为8～12，涡轮风扇发动机总增压比在25～35之间，先进民用发动机的总增压比已高达45，更高总增压比（50～）的压气机正在研究之中。(4)压气机结构强度压气机工作时，转子以很高的转速旋转，—般均在每分钟00转以上（转速与发动机的大小有关，小发动机的转速可高达每分鈡几万转），转子上的工作叶片与轮盘均产生很大的离心力（与转速的二次方成正比）。工作叶片产生的离心力使叶片受到拉伸并通过叶片的根部传给轮盘，轮盘除承受本身的离心力外，还要承受工作叶片传来的离心力，因此轮盘的工作条件比叶片苛刻得多。设计中要保证工作叶片、轮盘有足够的强度。目前，对温度低于℃左右的前几级工作叶片与轮盘均用比重较小的钛合金来制造，以减轻重量；后几级温度较高，钛合金受不了，所以后几级工作叶片和轮盘都要用能耐高温的合金钢或高温合金制成。(5)压气机喘振压气机的气流通道是按照一定的工作条件来确定的，首先是流入发动机的空气流量、转子的转速，其次是飞机的飞行速度和高度。然而，随着飞行状态和发动机转速的变化，这些工作条件是变化的，这就带来了问题。通常，压气机的气流通道是按设计工况来设计的，沿流道每个点的截面积均正好与气流流量相适应，气流能够顺畅地吸进来，又顺畅地向后排出去。但是，当转速降低时，增压比跟着降低，而且效率也降低。如果进气压强不变，前面几级的压强降低还不显著，后面几级的压强降低就比较多了。压强降低，气体体积就变大，压气机后面几级的气流通道就显得“太小”了，流通不畅，气流被堵住而不能全部排出去，叶片的工作也就不正常。于是气体压强发生脉动式的忽高忽低的变化。当进入压气机前几级的气流向后流动时，如果后面通道被堵塞而不能全部流过，则气流会往前倒流；倒流使后面的气流通道被疏通，空气气流又被吸入压气机，向后流时又被堵塞，又向前倒流……如此反复变化，气流在压气机里来回窜动，并以忽大忽小、不稳定的压强和速度从出口流出去。这种不正常的现象就叫做“喘振”。“喘振”时常伴有涡轮前燃气温度突升和放炮声，造成发动机熄火停车，涡轮等热端部件和压气机出口几级叶片超温，甚至由机械振动而造成发动机损坏。此外，如果流经叶片的气流在叶背发生严重分离时，也能导致发动机“喘振”。(6)喘振边界和喘振裕度当压气机转速不变，反压（压气机出口压力）提高到一定程度(相当于通道被堵塞)时就会发生喘振，刚进入喘振状态的点称为该转速的喘振点。各转速所对应的喘振点的连线称为喘振边界(如图4-14)。图4-14、喘振边界示意图图中S为喘振点，P为工作点。压气机在一定转速下的共同工作线与喘振边界上对应点之间距离的度量称为喘振裕度。通常用下式表示：（4-3）式中：SM喘振裕度pK,S喘点增压比pK,P工作点增压比GB,P工作点空气流量GB,S喘点空气流量压气机必须具有足够的喘振裕度，才能保障发动机在整个飞行包线范围内和所有机动飞行状态下正常稳定可靠地工作。“喘振”是发动机工作中必须极力避免出现的状态。因此，在压气机上必须有防止压气机在非设计状态下喘振的措施。一般在压气机中间级处设置放气口，或采用多排可调静子叶片（即改变静子叶片的安装角），或将压气机作成两个转速不同的转子等措施来改变流道的流通能力。现代发动机在压气机上还设有“防喘”（防止压气机在工作中出现喘振）和“消喘”（在出现喘振时消除喘振）系统，以防止压气机喘振。图4-15、压气机的放气活门图4-15示出了一种典型的用于防止压气机喘振的放气活门。放气活门置于压气机中间偏后的某一级处，正常工作时，放气活门在高压空气的作用下处于关闭状态；当发动机转速降到某—设定值后，作动筒感受到应该打开放气活门的转速信号后，作动筒内的控制高压空气的阀门被关闭，放气活门在弹簧力的作用下被打开，—部分已被压缩的空气从中间级流出去（在涡轮喷气发动机中流入大气，在涡轮风扇发动机中流到外涵道内）。显然，对发动机而言，由放气活门流出的空气是一笔损失，但是它却换来了发动机在低转速下的稳定工作。图4-16示出了压气机用以防止喘振的可调静子叶片的结构图。它能使静子叶片绕其榫头轴线转动一定的角度，是改善压气机非设计状态性能和防止喘振的一项有效措施，能扩大其稳定工作范围，并显著改善发动机的起动性能和加、减速性能。图4-16、压气机的可调静子叶片（3级）(7)压气机引气和功率提取飞机在飞行过程中，需要从压气机引出一定量的高压空气，供飞机座舱增压、涡轮叶片等高温零部件冷却以及进气道防冰、除冰使用等。此外，从压气机转子轴上，还要通过伞形齿轮输出(提取)一定功率，以带动发动机的各种附件(如滑油泵、燃油泵、起动机等)以及飞机上的发电机和液压泵等。添加“航空之家”，

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