本发明属于飞机(含直升机)环控、机载吊舱等系统技术领域,具体涉及一种新型的风机气动结构。
背景技术:
风机是一种用于输送气体的机械,被广泛应用于航空航天领域,从能量转换的观点来看,风机是把原动机的机械能转换为气体的动能和压强能的机械,保证工质克服流动的阻力,保证相应系统/设备工作正常。
随着航空技术的快速发展,受环境空间限制,对航空风机设备的发展提出了更高要求,要求风机结构紧凑、效率高、噪声低。目前广泛采用的气动结构主要有离心结构、子午加速结构和轴流结构,受旋转机械基本理论的约束,离心风机通常满足小流量、大压升的使用要求,效率高但噪声大、空间结构大;轴流风机通常满足低压、大流量的使用要求,一般效率低、噪声小、空间结构紧凑;子午加速介于离心和轴流之间。如何较好地同时利用离心风机和轴流风机的优点,设计出效率高、结构紧凑、噪声小的新型气动结构风机十分必要而有意义。
技术实现要素:
本发明旨在提供一种新型的风机气动结构,以解决“小流量、大压升”无法充分利用轴流风机的优点、不能满足机载设备“结构紧凑、噪声小以及轴向进/排气”的使用需求的问题。
本发明的技术方案实现如下:
一种风机气动结构,包括离心叶轮、径向导叶和轴向导叶;
所述径向导叶位于离心叶轮的离心叶片的出口;
所述轴向导叶位于径向导叶的出口;
气流依次经离心叶轮的离心叶片、径向导叶和轴向导叶,轴向进气,轴向排气。
优选的,所述离心叶片的叶根和径向导叶的叶根在同一平面,离心叶片的出口端和径向导叶的进口端错开。
优选的,所述离心叶片数量和径向导叶数量互为质数。
优选的,所述径向导叶数量为轴向导叶数量的一半。
优选的,所述径向导叶与轴向导叶的轴向距离等于(0.1~0.15)×轴向导叶的叶片弦长。
优选的,所述径向导叶和轴向导叶为翼型叶片或直叶片,由金属棒料整体机加成型。
优选的,风机比转速为50~60。
优选的,所述离心叶轮为闭式叶轮结构,离心叶轮的离心叶片数量为7片,径向导叶数量为12片,轴向导叶数量为24片。
优选的,所述离心叶轮排气口叶型角为50±3°。
优选的,所述离心叶轮的离心叶片前缘采用钝头结构,后缘采用斜切结构。这里的钝头结构即轮廓线为光滑过渡的圆弧曲线,斜切结构即轮廓线为直线段。
本发明的风机气动结构包括离心叶轮、径向导叶和轴向导叶,径向导叶位于离心叶轮出口,将离心叶轮出口的气流强制转为轴向流动,轴向导叶位于径向导叶的出口,进一步将气体的动能转换为静压能,提高风机的静压效率。整个气动结构为轴向进气,轴向排气。
优选的组合参数为:比转速为50~60,离心叶轮采用闭式叶轮结构,叶片数为7,出口叶型角为(50±3)°。
与现有技术比较,本发明提供了一种新型的风机气动结构,叶轮采用离心结构,轴向进气、轴向排气,可以有效的利用离心风机的优点,使空气动力学参数处在合理范围,在叶轮出口增加径向导叶,将叶轮出口的气流方向强制转为轴向,达到轴向排气目的,并有效利用了轴流风机结构紧凑的优点,解决了“小流量、大压升”风机不能轴向进/排气的的设计难题,为机载风机设计提供了一种新的思路。
附图说明
图1是本发明的风机气动结构立体示意图;
图2和图3是本发明离心叶轮的叶片结构图;
图4是本发明中气动结构轴向平面图以及气流流动示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明:
需要说明的是,在本实施例中,以离心叶轮的轴向为基准,离心叶片1分布在垂直于轴向的平面(离心叶轮端面)内,沿着平面内圆周径向布置,径向导叶2布置在垂直于轴向的平面圆周内,且圆周与离心叶轮同轴,轴向导叶3平行于轴向且沿着垂直于轴向的平面圆周布置。
如图1~图4所示,本发明提供的新型的风机气动结构包括离心叶轮、径向导叶2和轴向导叶3。离心叶片1是动叶,实际工作中按工作转速旋转,径向导叶2和轴向导叶3是静叶,不旋转,实际加工实物时采用金属棒料(铝合金)五轴整体机加成型。径向导叶2与轴向导叶3的最佳轴向距离=(0.1~0.15)×轴向导叶3的叶片弦长,本实施例中轴向间隙为10mm。径向导叶2位于离心叶轮的离心叶片1出口,主要功能是变换气体流动方向,轴向导叶3位于径向导叶出口2,主要功能是进一步提高静压效率。离心叶轮的离心叶片1数量和径向导叶2的数量互为质数,具体叶片数根据性能指标要求,结合空气动力学特性任意取值,最终满足指标需求即可,本实施例中离心叶轮的离心叶片1叶片数为7,径向导叶2叶片数为12,轴向导叶3叶片数为24
如图4,径向导叶2和离心叶轮的离心叶片1的叶根需处在同一平面内,沿圆周方向错开,也就是说离心叶轮的离心叶片1出口端和径向导叶2进口端错开,沿流动方向有1mm至2mm的间隙。轴向导叶3和径向导叶2的叶型通常采用翼型叶片或直叶片,具体气动参数根据性能指标设计。气流依次经离心叶轮的离心叶片1、径向导叶2和轴向导叶3,轴向进气,轴向排气。
如图4,风机为轴向进气、轴向排气。风机比转速为50~60,如图2和图3,离心叶轮采用闭式叶轮结构(闭合结构),离心叶片1的数量为7,出口叶型角为50°。采用本发明的气动结构,可以有效利用了离心风机和轴流风各自的优点,解决了“小流量、大压升”风机不能轴向进/排气的的设计难题,为机载风机设计提供了一种新思路。