技术领域本发明涉及离心压气机气动设计领域，特别地，涉及一种离心压气机。
背景技术：
航空燃气涡轮的辅助动力装置(APU)是一种小型涡轮发动机，在军民用飞机上已得到广泛应用。但是辅助动力装置主要为飞机主发动机起动和环控系统提供压缩空气，其工作特性决定了该发动机工作范围较大，从而使得离心叶轮工作时所需喘振裕度大。当辅助动力装置引气时，无论是主发起动模式还是环控引气模式，为满足工作要求，引气压力均较高，压气机工作点接近喘振边界；同时由于引气量变化不可预测(如在环控引气模式下，座舱气量变化不可预测)，使得出口负载变化，从而引起压气机工作点波动，当出口需气量减小时，有可能使工作点逼近喘振边界，进而引发喘振。由于辅助动力装置主要功能是引气，无论出口负载如何变化，始终要求保持引气的出口压力维持在一定范围，与大发动机喘振控制不同，不能采用诸如放气方法(将压力迅速降低，以低于引气压力要求)或切油降转退喘，因此如何尽可能地提高离心压气机喘振裕度是辅助动力装置一项重要研究内容。现有技术中，该发动机核心机传力路线采用典型的外传力路线。转动件上的负载通过轴承、轴承座传至压气机机匣，压气机机匣和燃烧室机匣等静止件上的负载通过安装节传出，故扩压器在形式上选择厚度大的楔形扩压器。常规的楔形扩压器为直叶片，加工简单，有良好的传力性，但效率较普通的叶片式扩压器效率低。且常规的楔形扩压器在保证高效率的同时很难满足辅助动力装置的喘振裕度要求，若为了满足大的喘振裕度要求，则会使效率大幅度降低。径向扩压器是离心压气机重要的组成部分，直接影响整个离心压气机的气动性能。离心叶轮与径向扩压器径向间隙较小，使得叶轮出口的不均匀流动对扩压器产生很大的影响，表现出强烈的非定常性。叶轮出口气流对下游扩压器产生非定常作用的同时，下游扩压器叶片对上游的叶轮存在非定常势干扰。离心叶轮与扩压器间的非定常作用对离心压气机的气动性能、稳定工作范围有很大的影响。离心压气机出口的不均匀流动以离心叶轮的出口处的气流角为最，其尖部气流角较根部的大10—15°，这对于本身工作攻角范围较窄的径向扩压器而言，本身就是不利的。
技术实现要素：
本发明提供了一种离心压气机，以在维持楔形扩压器效率不变或者效率小幅度下降的同时解决辅助动力装置的喘振裕度低的技术问题。本发明采用的技术方案如下：本发明提供一种离心压气机，包括用于将机械能转化为气体动能的离心叶轮；环绕离心叶轮设置，与离心叶轮形成第一气流通道的引气机匣；位于第一气流通道的出口处，用于将离心叶轮转化后的气体动能转化为压力能的径向扩压器；与径向扩压器相连，用于定位径向扩压器的扩压器内机匣；与引气机匣相连，用于盖住径向扩压器的扩压器外机匣；径向扩压器为楔形扩压器，径向扩压器包括前缘，前缘位于靠近离心叶轮一端，前缘位于靠近离心叶轮一端，前缘包括尖部及与尖部一体顺延的根部，根部位于靠近扩压器内机匣的一侧，尖部位于远离扩压器内机匣的一侧，尖部具有相对根部后掠的后掠面。进一步地，尖部相对根部后掠的角度为锐角。进一步地，尖部相对根部后掠的角度大小范围为1°—45°。进一步地，尖部靠近离心叶轮的一端具有一锥面，锥面与后掠面相连，锥面与扩压器外机匣之间形成一尖部间隙。进一步地，沿第一气流通道的宽度方向与锥面所成的夹角大小范围为0.1°—15°。进一步地，设定后掠面与锥面连接的一端为起始端，后掠面的另一端为终止端，尖部间隙长度为后掠面的起始端到扩压器外机匣的距离，则尖部间隙长度为径向扩压器的叶片进口处高度的0.01—0.3倍。进一步地，设定尖部间隙终止半径为后掠面的终止端的半径值，则尖部间隙终止半径与径向扩压器的进口处半径的比值在1.05—1.2之间。进一步地，离心压气机还包括：安装于扩压器内机匣上的轴向扩压器，轴向扩压器与扩压器外机匣之间形成与第一气流通道相连通的第二气流通道。进一步地，扩压器内机匣的横截面呈直角状，轴向扩压器轴向水平放置在扩压器内机匣的内壁上。进一步地，径向扩压器与扩压器内机匣一体成形设计。本发明具有以下有益效果：本发明提供的离心压气机，在传统的楔形扩压器基础上改变扩压器的前缘形状，使得扩压器的尖部相对根部后掠，改变后的前缘相比传统的楔形扩压器，能更好地适应离心叶轮出口气流，从而在有效地降低扩压器损失的同时扩展工作范围，提高喘振裕度。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明离心压气机优选实施例的结构示意图；图2为图1中A部分的局部放大示意图；以及图3是本发明离心压气机优选实施例的参数示意图。附图标注说明：10、离心叶轮；20、引气机匣；30、径向扩压器；31、前缘；311、尖部；3111、后掠面；3112、锥面；312、根部；40、扩压器内机匣；50、扩压器外机匣；60、轴向扩压器。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。参照图1和图2，本发明的优选实施例提供了一种离心压气机，包括用于将机械能转化为气体动能的离心叶轮10；环绕离心叶轮10设置，与离心叶轮10形成第一气流通道的引气机匣20；位于第一气流通道的出口处，用于将离心叶轮10转化后的气体动能转化为压力能的径向扩压器30；与径向扩压器30相连，用于定位径向扩压器30的扩压器内机匣40；与引气机匣20相连，用于盖住径向扩压器30的扩压器外机匣50；径向扩压器30为楔形扩压器，径向扩压器30包括前缘31，前缘31位于靠近离心叶轮10一端，前缘31包括尖部311及与尖部311一体顺延的根部312，根部312位于靠近扩压器内机匣40的一侧，尖部311位于远离扩压器内机匣40的一侧，尖部311具有相对根部312后掠的后掠面3111。本实施例提供的离心压气机，在传统的楔形扩压器基础上改变扩压器的前缘形状，使得扩压器的尖部相对根部后掠，改变后的前缘相比传统的楔形扩压器，增大了尖部与叶轮之间的间隙，从而使得尖部来流更多的参混，能更好地适应离心叶轮出口气流，从而在有效地降低扩压器损失的同时扩展工作范围，提高喘振裕度。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，对径向扩压器30的前缘31直线切削，以使尖部311相对根部312后掠，在本实施例中，切削后，尖部311相对根部312后掠的角度为а，а的大小范围为1°—45°。对于不同的离心压气机，有不同的а值使得径向扩压器30性能最优。本实施例提供的离心压气机，对径向扩压器的前缘直线切削，以致使根部相对尖部后掠的角度为最佳，从而使得径向扩压器的性能最优。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，对径向扩压器30的前缘31的尖部311直线切削，切削后，尖部311靠近离心叶轮10的一端具有一锥面3112，锥面3112与后掠面3111相连，锥面3112与扩压器外机匣50之间形成一尖部间隙。具体地，沿所述第一气流通道的宽度方向与所述锥面3112所成的夹角为β，β的大小范围为0.1°—15°，β值越大，裕度越大，径向扩压器损失越高。本实施例提供的离心压气机，为了扩展该离心级的喘振裕度，对径向扩压器前缘的尖部斜切，与扩压器外机匣形成尖部间隙，该间隙泄露流动可以有效地抑制扩压器吸力面的低能流体聚集，从而延缓径向扩压器的失速，达到扩展喘振裕度的目的。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，设定后掠面3111与锥面3112连接的一端为起始端，后掠面3111的另一端为终止端，尖部间隙长度TD为尖部间隙的起始端到扩压器外机匣50的距离，则尖部间隙长度在径向扩压器30的叶片进口处高度b3的0.01—0.3之间。TD值越大，喘振裕度越大，径向扩压器30损失越高。本实施例提供的离心压气机，将TD值设定在0.01—0.3b3之间，从而在有效地降低扩压器损失的同时扩展工作范围，提高喘振裕度。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，设定尖部间隙终止半径rt为后掠面3111的终止端的半径值，则尖部间隙终止半径rt与径向扩压器30的进口处半径r3的比值在1.05—1.2之间。rt/r3值越大，喘振裕度越大，径向扩压器30损失越高。本实施例提供的离心压气机，将rt/r3比值设定在1.05—1.2之间，从而在有效地降低扩压器损失的同时扩展工作范围，提高喘振裕度。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，还包括安装于扩压器内机匣40上的轴向扩压器60，轴向扩压器60与扩压器外机匣50之间形成与第一气流通道相连通的第二气流通道。本实施例提供的离心压气机，通过轴向扩压器与扩压器外机匣之间形成与第一气流通道相连通的第二气流通道，进一步扩展了扩压器的工作范围，提高喘振裕度。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，扩压器内机匣40的横截面呈直角状，轴向扩压器60轴向水平放置在扩压器内机匣40的内壁上。本实施例提供的离心压气机，扩压器内机匣采用直角状设计，从而降低了轴向扩压器的安装难度和维护成本。优选地，如图2和图3所示，本实施例提供的离心压气机，径向扩压器30与扩压器内机匣40一体成形设计。本实施例提供的离心压气机，径向扩压器与扩压器内机匣采用一体成形设计，降低了制造成本和安装难度。本实施例提供的离心压气机，对离心压气机三维CFD(ComputationalFluidDynamics，计算流体动力学)数值模拟计算，通过优化径向扩压器前缘形状参数、间隙的大小和半径，可获得较优的离心压气机性能，与现有叶片式扩压器相比，本实施例涉及的径向扩压器使得整个离心压气机的喘振裕度提高了5个百分点。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。