[实用新型]一种扩压及整流一体化扩压器

说明书

本实用新型公开了一种扩压及整流一体化扩压器，包括一体成型的离心压气机轮盘和径向管式扩压段，其中：离心压气机轮盘的周向均布有若干整流叶片，相邻两整流叶片之间形成气流整流通道；沿径向管式扩压段的周向自内而外开设有若干分散的通孔，通孔与径向管式扩压段的径向夹角为20‑30°。本实用新型提供的扩压及整流一体化扩压器，可有效降低因扩压引起的压力损失，提高燃烧室的工作效率，同时整流叶片的形状设计限制了气流的流动方向，从而缩短了扩压器通道的总体结构尺寸，进一步提高工作效率；且一体化成型的结构设计，降低了扩压和导流的装配难度，减轻了发动机整体重量，大大提升了发动机的燃油经济性和总体性能。

技术领域

本实用新型涉及涡桨发动机技术领域，尤其涉及一种扩压及整流一体化扩压器。

背景技术

航空发动机中的压气机、涡轮和燃烧室为三大核心部件，一般情况下，航空发动机压气机出口的空气绝对速度达到120-220m/s，而在现代先进航空发动机中，为了进一步提高压气机增压比，气流速度甚至更高。这部分动能必须有效地转换为静压能，同时需要收集及引出导流气体，所以在压气机和燃烧室之间增加扩压器，扩压器引出的气体进入火焰筒助力燃油稳定而高效的燃烧，使得燃油的化学能稳定的转化为热能，推动涡轮做功，最终将燃油的化学能转化为发动机装置的机械能。

然而，扩压器的气流流经燃烧室时，由于存在摩擦、扩压、进气、掺混以及燃烧加热等一系列物理化学过程，不可避免地会使气流的总压下降。总压损失是不可避免的，但希望它尽可能小一些，因为任何总压损失都会降低气流在涡轮及尾喷管内膨胀做功的能力，使得发动机的推力及经济性下降。燃烧室的总压损失包含没有热释放情况下的“冷”损失及有热量释放过程中附加的热损失组成；其中冷损失是主要的组成部分，它由火焰筒的压力损失和扩压器损失扩压损失组成，其中火焰筒的总压损失对于燃烧过程和稀释过程是有利的，可称为有用损失，而扩压引起的任何压力损失都对燃烧过程没有任何作用，只会降低燃烧室的工作效率，称为无用损失。

如中国已公开专利CN108386389A披露了一种叶片与机匣和轮毂相融合的离心压气机扩压器结构，其主要技术方案是通过将径向扩压器与轴向扩压器连成一体和将前缘设计为锐边来降低损失，减小扩压器外径，并将叶片与扩压器机匣和轮毂相融合来减小扩压器叶片的扭曲程度，方便叶片设计和加工。该压气机扩压器结构可直接应用于小型航空发动机，能够在不增加加工成本和不降低压气机性能的前提下减小发动机外径，提高发动机推重比。但其存在扩压过程中仍不可避免引起较大的压力损失，严重降低燃烧室的工作效率。

又如中国已公开专利CN109139262一种航空发动机燃烧室扩压器，为一体式结构，由外环、内环及空心支板组成，通过24个沿周向均匀分布的空心支板连接外环和内环构成。从压气机出来的高速气流通过扩压器的环形扩张通道进行减速增压，以达到燃烧室稳定燃烧所需的流速，根据计算选取合适的扩压器长度和扩张角度来获取低的总压损失，总压损失仅为1.2％。但其存在装配难度上升、制造工艺复杂、总体尺寸较大以及重量过大的缺陷。

因此，针对现有技术中所存在的缺陷，如何降低扩压损失、是否可以通过优化扩压器的设计降低重量提升发动机的推重比已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术中扩压器压力损失大的缺陷，提出的一种扩压及整流一体化扩压器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的第一个方面是提供一种扩压及整流一体化扩压器，包括一体成型的离心压气机轮盘和径向管式扩压段，其中：

所述离心压气机轮盘的周向边缘均布有若干整流叶片，相邻两所述整流叶片之间形成气流整流通道；

沿所述径向管式扩压段的周向自内而外开设有若干分散的通孔，所述通孔与所述径向管式扩压段的径向夹角为20-30°。