高速電動渦輪-壓氣機的性能測試結(jié)果分析

高速電動渦輪-壓氣機的性能測試結(jié)果分析1、壓氣機/渦輪性能試驗

圖5和圖6分別為壓氣機實測效率和壓比曲線。圖7為渦輪實測效率曲線。

從試驗結(jié)果可以看出：

（1）壓氣機的實測效率曲線和壓比曲線變化趨勢與計算結(jié)果相同。

（2）壓氣機/渦輪的單獨測試性能與預(yù)期有一定差距。

這是因為該新組件以飛機吊艙環(huán)境控制系統(tǒng)為應(yīng)用目的，因此其徑向尺寸受到嚴格限制。作為轉(zhuǎn)軸上徑向尺寸最大的部件，壓氣機葉輪和渦殼的設(shè)計均較為困難，導(dǎo)致壓氣機性能偏低。

經(jīng)過反復(fù)修改，設(shè)計狀態(tài)下壓氣機的壓比和流量基本到達了設(shè)計要求，但效率仍有5%~10%的差距。渦輪在備選產(chǎn)品上的測試結(jié)果較好，但在新組件上的單獨測試結(jié)果卻不理想，其原因主要在組件的裝配上。2、組件整機性能試驗

根據(jù)測試結(jié)果，有如下發(fā)現(xiàn)：

（1）整個組件的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，而且經(jīng)過上百小時的測試，未發(fā)生重大故障，說明組件構(gòu)造、支撐軸承及其潤滑、電機的冷卻等設(shè)計是成功的。

（2）當組件中HSEM不工作時，渦輪的出口空氣溫度較高，導(dǎo)致組件的制冷性能較低。這是因為壓氣機、渦輪均按照轉(zhuǎn)速n0=24000r/min的要求設(shè)計的，而由于此時組件的驅(qū)動力小，實際轉(zhuǎn)速遠低于n0，使得壓氣機和渦輪工作嚴重偏離了設(shè)計點。

（3）當HSEM開啟工作時，組件軸的轉(zhuǎn)速顯著提高，壓氣機和渦輪的工作狀態(tài)接近設(shè)計點，渦輪的出口空氣溫度明顯降低，組件的制冷性能可明顯提高。例如，按照前述試驗控制參數(shù)工作的新組件，其制冷性能可提高1.5倍以上。

（4）盡管HSEM開啟工作時，組件軸的轉(zhuǎn)速顯著提高，但是由于前述徑向尺寸受限以及裝配工藝有待完善等原因，組件中壓氣機與渦輪的實測性能與設(shè)計參數(shù)仍有一定差距，其中壓機效率降低約20%，渦輪效率降低約15%。結(jié)論

（1）高速電動渦輪－壓氣機組件性能試驗的結(jié)果，一方面證明將高速電機引入傳統(tǒng)渦輪－壓氣機組件而形成的構(gòu)造方案具有較好的運行穩(wěn)定性和可行性，另一方面也說明高速電機的驅(qū)動作用可提高空氣循環(huán)機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，增大渦輪溫降，從而獲得更多制冷量。

（2）高速電動渦輪－壓氣機組件具有構(gòu)造緊湊、能量輸出能力強等優(yōu)點，可以根據(jù)需要方便地提供制冷空氣。由該組件構(gòu)成的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)可提高環(huán)境控制系統(tǒng)的可控性和節(jié)能效果，豐富空氣循環(huán)制冷的應(yīng)用領(lǐng)域，是一種很有前途的制冷通風設(shè)備。

（3）盡管試驗組件尚無法到達設(shè)計工作狀