[科普中国]-发动机增压比

简介

发动机增压比是指航空发动机压气机出口和进口的静压或总压之比，又称总压缩比（total compression ratio）。目前压气机多采用多级压缩，每级的压缩比称为级压缩比，总压缩比等于各级压缩比之乘积。

当前军用涡轮风扇发动机的增压比为25~30，先进的民用发动机的增压比已达45。增压比反映了压缩机对流动的压缩程度，提高发动机的增压比可以提高压缩效率和燃烧效率。增压过程将导致发动机的总压损失，总压损失接近0的增压比称为最佳增压比。在最佳增压比下，发动机的推力最大；在最经济增压比下，发动机的耗油率最低。2

提高压气机单级增压比的方法由压气机基本工作原理可知：压气机的级压缩功()越大，则压气机的级增压比越高。又由基元级工作原理可知

其中，为压气机旋转叶片基元级的圆周速度，与压气机转速成正比；为基元级的扭速，其大小取决于气流在叶片通道内流动的转折角，但气流在叶片通道内转折曲率太大时会导致压气机叶背气流分离和不稳定工作。

由此可知，提高压气机(或风扇)单级增压比的基本方法是：

（1）提高压气机转速；

（2）采用先进的叶型设计。

提高转速后，压气机(风扇)叶片前缘及叶片通道内将出现超声速流动，由于超声速气流的特点，为了减少激波损失和提高压气机工作稳定性，必须采用先进的叶片设计思想。因此，对于高转速、高扭速的压气机叶片设计，必须采用先进的全三维计算流体力学设计方法。3

燃油消耗率燃油消耗率的变化，主要取决于增压比和涡轮前燃气总温的变化。由于目前涡轴发动机的增压比一般都低于最经济增压比，因此，当发动机转速由低变高时，增压比不断提高，向最经济增压比靠近，使发动机的经济性得到改善，同时，涡轮前燃气总温升高，各种效率增大，也使发动机的经济性得到改善。所有这些影响的结果，都使燃油消耗率随发动机转速能增大而下降，但是，当转速超过设计值时，由于压气机效率和自由涡轮与排气管的组合效率随转速的增大而降低，对经济性起不利的影响，使燃油消耗率降低变得缓慢。4