CN104675510A - 一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，包括转子总成，以及由前至后安装在转子总成上的低压端压气机壳合件、前支撑总成、高压端压气机壳合件、后支撑总成和涡轮蜗壳。所述转子总成中，涡轮、高压压气机叶轮和低压压气机叶轮分别由前至后同轴安装在涡轮轴上。涡轮通过涡轮轴同时带动所述高压压气机叶轮和所述低压压气机叶轮转动，即1T2C的结构形式。且将水冷系统与进回油系统设置后支撑总成内；同时采用非等环量设计方法设计的具有较低毕渥数的低热惯性蜗壳。本发明的优点在于：实现了增压系统的高功率密度、小型化、快速响应和高转子稳定性；温度变化响应快，具有较低的温度迟滞性和热惯性。

Description

一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器

技术领域

本发明涉及航空活塞发动机涡轮增压技术领域，具体来说，是一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器。

背景技术

飞行器在高空飞行时，由于海拔升高，大气压力下降，空气密度减小，空气中含氧量降低，平均气温下降，其结果是进入发动机的空气量减少，发动机的功率下降，为了恢复发动机功率，必须要在航空发动机上安装涡轮增压器，以满足飞行器高空、长航时和飞行可靠性的要求。

涡轮增压器本身不是一种动力源，它是利用发动机排气中的剩余能量来工作的。发动机气缸排出的废气推动涡轮转动，再带动压气机叶轮转动，将经空气滤清器过滤的空气加压后送入气缸，从而使发动机产生更大的功率，因此涡轮增压器被广泛作为动力辅助装置使用。

用于航空活塞动力的涡轮增压器与用于地面活塞动力的增压器是有很大区别的，由于高空的空气密度非常稀薄，在压气机端，进入到涡轮增压器离心压气机的空气总温、总压及密度要小得多，要保证发动机进气的质量流量，则体积流量随飞行高度增加而迅速增大，因此，航空用涡轮增压器有着自己独有的技术特点，如高空环境的适应性及高安全性、涡轮增压器性能对高空低雷诺数的敏感性、涡轮增压器体积的小型化和重量的轻量化、多级涡轮增压器的匹配和控制等。另外，由于飞机在起飞、巡航、降落等过程中，增压器处于不同的工作状态，尤其是部分转速状态，因而要求航空涡轮增压器有较高的失速裕度，可以使增压器在不同流量和高度下稳定可靠并高效的工作。其关键指标也具有特殊性，如在不同高度快速机动时的动力系统随飞机机动能力的综合指标--高度适应系数，考虑系统安全性的堵转流量、风车阻力系数等指标。而地面活塞动力增压技术多数是对发动机性能的强化，很少考虑环境高度变化对匹配的影响，尤其是3000米以上高空。

常规的航空涡轮增压器通常采用一个涡轮带动一个压气机的单级增压形式(1T1C)或者两个涡轮分别带动两个压气机的串联形式(1T1C+1T1C)，前者对飞行器飞行高度的提升十分有限，后者在占用较大体积的同时会显著增加发动机的质量，不利于高空飞行。

此外，现有的航空活塞发动机用增压器还存在以下问题：

1.发动机低转速下增压器响应慢，导致低转速下加速性能差。

2.传统的浮动轴承机械效率低、抗冲击性差、对高空低雷诺数的敏感性差。

3.蜗壳多采用铸造成型，质量大且热惯性高。

4.润滑方式单一，柔性差。

5.涡轮和压气机轮盘腔内流场和压力场不稳定，导致增压器轴向力不稳定。

6.工作在8000米以上高度时，压气机效率、总压比较低，导致发动机功率恢复程度不够，无法满足高空飞行的要求。

为了解决或改善以上问题，发明了一种由一个涡轮同时带动两个压气机工作的适用于高空环境的结构紧凑的两级涡轮增压器(1T2C)。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种结构简单、重量轻、高可靠性、满足高空密封要求的1T2C两级涡轮增压器。

本发明低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，包括转子总成，以及由前至后安装在转子总成上的低压端压气机壳合件、前支撑总成、高压端压气机壳合件、后支撑总成和涡轮蜗壳。

所述转子总成包括涡轮、涡轮轴、低压压气机叶轮和高压压气机叶轮。涡轮、高压压气机叶轮和低压压气机叶轮分别由前至后同轴安装在涡轮轴上。前支撑总成位于高压压气机叶轮和低压压气机叶轮之间。后支撑总成位于涡轮和高压压气机叶轮之间，内部集成有水冷系统与油气润滑回路系统。

涡轮蜗壳采用薄壁不锈钢材料的低毕渥数焊接式不等环量蜗壳，包括流道组件、出口外壳体组件和定位组件。其中，流道组件由上流道壳体、下流道壳体和进口法兰组成；上流道壳体和下流道壳体焊接为一体，形成蜗壳流道，进口法兰直接焊接在蜗壳流道的进口端面上。上述流道组件中靠近蜗壳流道进口的位置设有放气孔。

出口外壳体组件由外壳体、放气阀基体、放气阀、出口异形法兰和蜗壳出口壳体构成。其中，外壳体侧壁开有放气阀安装孔；放气阀基体作为放气阀的载体，焊接在放气阀安装孔处，用来安装放气阀。蜗壳出口壳体为渐变收缩口筒状结构，截面形状从圆弧过渡为直线；蜗壳出口壳体焊接在外壳体底部。出口异形法兰焊接在外壳体顶部。上述出口外壳体组件底部与流道组件焊接成一体。

定位组件由轴向定位板、径向定位环和补气管构成；径向定位环预留有补气管的定位孔。径向定位环外圆柱面预留有定位槽，定位槽作为轴向定位板和径向定位环连接的轴向和径向定位基准，进而将轴向定位板通过定位槽与径向定位环精确定位后，同轴与径向定位环焊接成一体；定位组件与流道组件中下流道组件焊接成一体；

所述高压端压气机壳合件包括高压压气机壳、高压流形板、压气机壳连接板；低压端压气机壳合件包括低压压气机壳和流量调节阀阀座；其中，高压压气机壳后端安装压气机壳连接板；压气机壳连接板的前侧面周向布置有个消旋叶片，消旋叶片的外弧面搭接在高压流形板的前侧外弧面上；高压流形板与高压压气机壳间固定；所述高压压气机壳的流道内周向均布有凹槽，分别用于安装导流叶片；

低压端压气机壳合件包括流量调节阀座、流量调节阀机械合件；其中，流量调节阀阀座为具有内部空腔的环形结构，套在低压压气机壳的压气机进口的外圆柱面上。在低压压气机壳靠近压气机进口的外圆柱面上均布有个级间放气孔；通过级间放气孔使压气机进口与流量调节阀阀座的内腔联通。所述低压压气机壳上有沿其内壁的周向均匀布置有扩压叶片。

上述高压压气机壳上靠近压气机出口的位置沿高压压气机壳轴向设计有放气通道A；低压压气机壳上设计有与放气通道A同轴的放气通道B，使放气通道A、放气通道B以及流量调节阀阀座的内腔联通，形成了气流通道，内部安装有流量调节阀机械合件。

所述流量调节阀机械合件包括流量调节阀阀体、柱塞、步进电机支架、步进电机；其中，流量调节阀阀体通过外螺纹与流量调节阀阀座的内螺纹连接，柱塞设置在流量调节阀阀体的内孔，柱塞与步进电机主轴连接柱塞一端设有堵盖；上述步进电机通过步进电机支架与流量调节阀阀体相连。

本发明的优点在于：

(1)本发明增压器采用了一个涡轮带动两个压气机的结构，既满足了飞行器高空飞行的要求，又减轻了发动机重量，具有高可靠性，密封性好等特点，实现了增压系统的高功率密度、小型化和高转子稳定性，可以满足高空飞行要求；

(2)本发明增压器中1T2C的结构及三点内支撑的支撑方式使增压器的转子较短，降低了整机重量和体积，同时增加了轴的刚性，提高了转子的动力学特性；轴承不妨碍气体的流动，低压压气机能够轴向进气，流阻损失减小；在相同轮廓尺寸的情况下，通过压气机的空气流量增大；

(3)本发明增压器中涡轮蜗壳和后支撑总成均摒弃了传统的铸造成型，采用薄壁不锈钢焊接的成型方式，降低了整机质量，提高了功率密度；

(4)本发明增压器中后支撑总成内部设有辐射喷溅式水冷结构，可对后轴承座进行冷却，防止后轴承过热；

(5)本发明增压器中涡轮蜗壳为具有较低毕渥数的低热惯性蜗壳，与铸造式厚壁蜗壳相比，薄壁不锈钢材料的蜗壳具有相对较低的厚度和较高的导热系数，这决定了该蜗壳具有相对较低的毕渥数，因而温度变化响应快，具有较低的温度迟滞性和热惯性，同时降低了增压系统的热惯性，提高了温度响应速度。

(7)本发明增压器中涡轮蜗壳改变传统的涡轮蜗壳的等环量气动设计为非等环量设计，对绝热等环量蜗壳的涡轮进口截面进行了修正，降低了涡轮的气动惯性；

(8)本发明增压器中星形轮盘式的涡轮结构，轮盘流道入口处收缩，在降低了涡轮的质量和机械惯量，使涡轮的动态响应快，扩大了增压器对发动机工作的转速适用范围；涡轮叶片的压力面和吸力面布置的小翼，减小了泄露损失，提高了涡轮效率，抑制了吸力面叶背间隙附近涡旋的产生，提高了叶片的实际做功能力；

(9)本发明增压器中对于有叶扩压和管式扩压的混合扩压形式，通过调整有叶扩压和无叶扩压的比例，降低了压气机气动惯性；

(10)本发明增压器中压气机壳后支撑连接板装有周向均布的消旋叶片，可有效降低压缩空气的不平衡动量矩，提高压气机效率；

(11)本发明增压器中通过共轴背靠背的离心压气机级间匹配设计技术、压气机与涡轮的匹配技术解决了一级和二级压气机共同工作匹配问题，实现负载均衡，在整个工作范围内工作协调；

(12)本发明增压器中组合式压气机壳装有控制精确、工作可靠的防喘振阀，能够有效避免涡轮增压器喘振；

(13)本发明增压器中后支撑总成采用了多层薄壁不锈钢焊接的结构形式，增大了零件间的内摩擦，降低了后支撑刚度，使后支撑总成类化为库伦阻尼器，有效降低了转子对轴承的振动冲击并控制了转子各截面的位移，保证转子工作稳定；

(14)本发明增压器中涡轮和涡轮轴的连接方式为异种材料轴向摩擦焊，具有较高的焊接强度且易得到可靠的焊接点；

(15)本发明增压器中组合式压气机壳降低了成型难度，提高了组合精度，降低了气动阻力损失；“部分装配→机加工→整体装配”的组合式压壳机加工工艺方法保证了低压端和高压端两个压壳流道的同轴度，提高了流道圆弧面的组合精度；

(16)本发明增压器中前轴承和前轴承座之间装有径向阻尼器，可缓解转子的径向冲击，且轴承座带有锁紧结构，可防止阻尼器脱落；

(17)本发明增压器中前支撑总成内部设有可将高压压气机叶轮的盘背腔和低压压气机叶轮的盘背腔连通的流道，可利用高、低压压气机盘背腔内的压差将部分高压气体从高压压气机流道引回低压压气机流道，从而在盘腔内实现二次空气循环，平衡盘腔的轴向力；

(18)本发明增压器中蜗壳在靠近涡轮轮背盘腔的位置配有补气管，通过外接气源可对涡轮轮背盘腔进行补气，保证盘腔内流场和压力场的稳定，可有效提高增压器轴向力的稳定性；

(19)本发明增压器中压气机壳还采用级间270度大回转变截面通道叶管混合扩压技术，保证全流量范围抑制流动分离，使喘振裕度达22.5％。

附图说明

图1是本发明增压器总体结构示意图；

图2是本发明增压器的转子总成示意图；

图3是本发明增压器的涡轮叶片小翼示意图；

图4是本发明增压器的前支撑总成结构示意图；

图5是本发明增压器的前支撑总成中多孔式流道示意图；

图6是本发明增压器的后支撑总成结构示意图；

图7是后支撑总成中后轴承座组件结构示意图；

图8是后支撑总成中阻尼协调组件结构示意图；

图9是后支撑总成水冷系统设计方式示意图；

图10是后支撑总成中进回油路导通方式示意图；

图11是后支撑总成中进回油路走向示意图；

图12是本发明增压器的涡轮蜗壳结构示意图；

图13是涡轮蜗壳中流道组件结构示意图；

图14是涡轮蜗壳中放气阀结构及安装方式示意图；

图15是本发明增压器的压气机壳结构示意图；

图16是压气机壳中压气机壳连接板安装位置示意图；

图17是压气机壳消旋叶片位置示意图；

图18是级间放气孔位置示意图；

图19是扩压叶片位置示意图；

图20是导流叶片位置示意图；

图21是压气机壳内的流动示意图。

图22是流量调节阀阀座202上的密封圈示意图。

图中：

1-转子总成                  2-低压端压气机壳合件        3-前支撑总成

4-高压端压气机壳合件        5-后支撑总成                6-涡轮蜗壳

7-流量调节阀机械合件        101-涡轮                    102-涡轮轴

103-低压压气机叶轮          104-高压压气机叶轮          105-密封环座

106-涡轮叶片                107-压力面小翼              108-吸力面小翼

201-低压压气机壳            202-流量调节阀座            203-级间放气孔

204-放气通道B               205-扩压叶片                206-密封槽

301-前支撑连接件            302-前轴承座                303-前滚动轴承

304-压紧板                  305-前阻尼器                306-前轴承径向阻尼器

307-多孔式流道              401-高压压气机壳            402-高压流形板

403-压气机壳连接板          404-消旋叶片                405-放气通道A

406-导流叶片                501-阻尼协调组件            502-后轴承座组件

501a-水套                   501b-支承座                 501c-隔热板

501d-隔板                   501e-前端盖                 501f-进水管

501g-回水管                 501h-分进水管               501i-分回水管

501j-进油管                 501k-回油管                 501l-水腔

501m-第二进油通道           501n-回油通道               501o-第二回油腔

501p-挡板                   501q-进水腔                 501r-回水腔

502a-后轴承座               502b-后轴承座套A            502c-后轴承座套B

502d-连接法兰               502e-进油腔                 502f-第一回油腔

502g-第一进油通道           502h-第一回油孔             502i-第一进油孔

502j-油孔                   601-流道组件                602-出口外壳体组件

603-定位组件                601a-上流道壳体             601b-下流道壳体

601c-进口法兰               601d-放气孔                 602a-外壳体

602b-放气阀基体             602c-放气阀                 602d-出口异形法兰

602e-蜗壳出口壳体           602c1-放气阀曲柄            602c2-放气阀柱销

602c3-放气阀门              602c4-摇臂焊合              602c5-开口销

602c6-弹性挡圈              603a-轴向定位板             603b-径向定位环

603c-补气管                 701-流量调节阀阀体          702-柱塞

703-步进电机支架            704-步进电机

具体实施方式

下面通过附图对本发明作进一步说明。

本发明低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，如图1所示，包括转子总成1，以及由前至后安装在转子总成1上的低压端压气机壳合件2、前支撑总成3、高压端压气机壳合件4、后支撑总成5和涡轮蜗壳6。

所述转子总成1包括涡轮101、涡轮轴102、低压压气机叶轮103和高压压气机叶轮104，如图2所示。涡轮101、高压压气机叶轮104和低压压气机叶轮103分别由前至后同轴安装在涡轮轴102上。其中，涡轮101和涡轮轴102通过摩擦焊的方式连接成一体；高压压气机叶轮104和低压压气机叶轮103与涡轮轴102间均通过过盈配合的方式连接。在涡轮轴102上，位于涡轮101与高压压气机叶轮104之间套接有一个密封环座105，同时在高压压气机叶轮104和低压压气机叶轮103之间套两个密封环座105，通过密封环座105实现涡轮轴102的保护。涡轮轴102的端部具有定位螺头，用于拆卸转子总成时，通过与扳手配合实现涡轮轴102的定位。上述低压压气机叶轮103、高压压气机叶轮104与涡轮轴102间均通过锁紧螺母锁紧。上述转子中，涡轮101通过涡轮轴102同时带动所述高压压气机叶轮104和所述低压压气机叶轮103转动，即1T2C的结构形式，对空气进行两次压缩，实现了增压系统的高功率密度、小型化、快速响应和高转子稳定性。上述涡轮101与涡轮轴102的材料分别采用K418B和42CrMoV，考虑到两种材料在高温下的物理性能相差较大，因此两者间采用两级摩擦方式，即第一级在相对较低的摩擦压力下先进行一定时间的摩擦，然后增大摩擦压力进行二次摩擦。当摩擦加热阶段结束后，摩擦焊接端面己形成了一层热化物，这时迅速停车进行加压顶锻即形成焊接接头。为了消除摩擦焊过程中产生的粗大的焊口组织，在焊接完成后立即对涡轮轴102焊合件回火并保温，以保证转子总成1的焊接质量。本发明中涡轮101材料为高温合金K418B，涡轮轴102材料为优质合金钢42CrMoV，涡轮101和涡轮轴102的连接方式为异种材料轴向摩擦焊，焊接完成后对涡轮轴焊合件回火并保温。且涡轮101采用星形轮盘式的涡轮结构，轮盘流道入口处收缩，在降低了涡轮的质量和机械惯量，使涡轮的动态响应快，扩大了增压器对发动机工作的转速适用范围；同时涡轮101还采用一种抑制间隙泄露的向心涡轮叶片106结构，涡轮叶片106的压力面和吸力面背部均构造有小翼，分别为压力面小翼107与吸力面小翼108，如图3所示；压力面小翼107与吸力面小翼108的宽度为叶片厚度1-1.5倍，厚度为涡轮叶片106厚度的0.8-1.2倍，且与涡轮叶片106曲面圆角过渡，末梢呈楔形并有圆角。涡轮叶片106叶背压力面布置压力面小翼107有效地抑制了气体从叶片压力面通过涡轮101背部间隙泄露到涡轮叶片106吸力面，减小了泄露损失，提高了涡轮101效率；吸力面布置吸力面小翼108有效地抑制叶背吸力面间隙附近涡旋的产生，提高了涡轮叶片106的实际做功能力。

本发明涡轮101增压气的支承方案采用了内支承的方式，后支撑总成5作为主支承位于涡轮101和高压压气机叶轮104之间，采用两个后滚动轴承背靠背的安装形式安装在涡轮轴102上。前支撑总成3作为辅助支承位于高压压气机叶轮104和低压压气机叶轮103之间，由一个前滚动轴承303安装在涡轮轴102上。

其中，前支撑总成3包括前支撑连接件301、前轴承座302、前滚动轴承303、压紧板304、前阻尼器305、前轴承径向阻尼器306，如图4所示。前支撑连接件301和前轴承座302间通过周向均布的六角圆柱头螺钉连接，前滚动轴承303安装在前轴承座302的内孔中，前滚动轴承303通过由铆钉铆接在前支撑连接件301上的压紧板304限位。前滚动轴承303前端设置有前阻尼器305，前阻尼器305通过前轴承座302前端周向限位台肩定位。前滚动轴承303与前轴承座302侧壁间装有前轴承径向阻尼器306，材料为聚四氟乙烯，前轴承径向阻尼器306与前轴承座302的连接方式为小过盈配合，阻尼器外柱面周向设有缓冲槽，可缓解转子的径向冲击；前轴承座带有锁紧结构，可防止阻尼器脱落。

上述结构前支撑总成3套接在涡轮轴102上，前轴承两端分别通过位于高压压气机叶轮104和低压压气机叶轮103之间的两个密封环座105限位。

如图5所示，前支撑总成3内部设有多孔式流道307，将高压压气机叶轮104的盘背腔(高压压气机叶轮104的轮盘的背部与前支撑总成3端面间形成的狭长腔体)和低压压气机叶轮103的盘背腔连通(低压压气机叶轮103的轮盘的背部与前支撑总成3端面间形成的狭长腔体)，利用高、低压压气机盘背腔内的压差将部分高压气体从高压压气机流道引回低压压气机流道，从而在盘背腔内实现二次空气循环。由于盘背内气体的流动，“抽真空”效果大大减小，从而缓解了周期性脉动的轴向力；由于将高压气体补入低压压气机叶轮103的盘背腔，减小了两级压气机叶轮间的压差，从而使叶轮间的轴向力趋于平衡。所述多孔式流道走向需保证平滑，存在拐角处角度不大于90度，且多孔式流道307不影响零件的强度和性能。

所述后支撑总成5是一种可实现刚度阻尼协调的薄壁不锈钢焊接式结构，具有重量轻、结构紧凑的特点，包括阻尼协调组件501和后轴承座组件502，两者间通过内六角螺栓3连接，如图6所示，且内部集成有辐射喷溅式水冷系统与油气润滑回路系统。

后轴承座组件502包括后轴承座502a、后轴承座套A502b、后轴承座套B502c、连接法兰502d，如图7所示。后轴承座502a为耐热不锈钢棒料机加工成型，其内孔为轴承安装孔，安装有两个后滚动轴承。后轴承座502a顶部周向上设计有连接法兰502d，用来实现与阻尼协调组件501间的连接。后轴承座套A502b套在后轴承座套B502c外侧，后轴承座套A502b与后轴承座套B502c顶端周向均与连接法兰502d底面焊接。后轴承座套A502b底端周向与后轴承座套B502c中部周向焊接；后轴承座套B502c底端周向与后轴承座502a底端周向焊接；且使后轴承座套A502b与后轴承座套B502c间具有一定空间，作为进油腔502e；同时，使后轴承座套B502c与后轴承座502a间具有一定空间作为第一回油腔502f。上述进油腔502e通过周向上设计的第一进油通道502g与后轴承座502a的内孔导通；第一回油腔502f通过后轴承座502a底部周向上开设的油孔502j与后轴承座502a的内孔导通。后轴承座套A502b和后轴承座套B502c均为薄壁冲压回转体，降低后支撑总成5刚度。上述连接法兰502d平面上周向均布有两层通孔，两层通孔的周向位置对应；其中，内层通孔作为第一回油孔502h，均与第一回油腔502f导通；外层通孔作为第一进油孔502i，均与进油腔502e连通。

阻尼协调组件501包括水套501a、支承座501b、隔热板501c、隔板501d、前端盖501e、进水管501f、回水管501g、分进水管501h、分回水管501i、进油管501j、回油管501k，如图8、图9所示。其中，支承座501b为耐热不锈钢棒料机加工成型，具有中心轴孔，沿径向依次设计有大台阶、中间台阶与小台阶三个面积由小到大的台阶结构，形成安装配合面，分别用来安装隔热板501c、隔板501d与前端盖501e。前端盖501e为具有大直径段与小直径段的筒状结构；前端盖501e的小直径段与大台阶外圆周向焊接。隔板501d为圆环板，外圆周向具有环形侧壁，內圆与中间台阶外圆周向焊接；环形侧壁与前端盖501e下部大直径段周向侧壁间焊接，使隔板501d、大台阶以及前端盖501e上部小直径段间形成第二回油腔501o。隔热板501c为圆环板，隔热板501c外圆周向具有环形侧壁；隔热板501c內圆向隔热板501c内侧收缩，使內圆的轴向位置低于外圆轴向位置，形成收缩口结构；隔热板501c內圆与小台阶外圆焊接，隔热板501c外圆与隔板501d顶面贴合，使隔热板501c与隔板501d间形成水腔501l。上述大台阶周向上，沿大台阶径向均匀分布有L形的第二进油通道501m；且在大台阶的轴向开设有回油通道501n，并使回油通道501n与第二回油腔501o导通。所述隔热板501c、隔板501d、前端盖501e均为薄壁不锈钢板冲压折弯成形。

上述后轴承座组件502与阻尼协调组件501间通过下述方式连接：在后轴承座组件502中连接法兰502d上周向均设螺栓孔；阻尼协调组件501中支承座501b大台阶平面周向均设与螺栓孔位置对应的螺纹孔；由此，将后轴承座组件502中连接法兰502d平面与阻尼协调组件501中大台阶平面贴合，使各螺栓孔分别与各螺纹孔位置对应，通过六角圆柱头螺栓穿过螺栓孔后拧入螺纹孔，实现后轴承座组件502与阻尼协调组件501间的连接；此时，保证连接法兰502d平面上的第一进油孔502i分别与在大台阶平面上的第二进油通道501m导通，进而使第二进油通道501m与进油腔502e导通；连接法兰502d平面上的第一回油孔502h与大台阶平面上的回油通道501n导通，使第一回油腔502f与第二回油腔501o导通；回油通道501n还直接与后轴承座502a的内孔导通，如图10所示。上述后轴承座组件502与阻尼协调组件501间，位于第一进油孔502i与第二进油通道501m处以及第一回油孔502h与回油通道501n的导通配合面处设有聚四氟乙烯密封垫，减少不必要的润滑油气泄漏。

所述进油管501j与回油管501k周向均布，分别焊接在隔板501d侧壁上开设的通孔，且各个进油管501j分别与各个第二进油通道501m导通，各个回油管501k均与第二回油腔501o导通，由此形成油气润滑回路系统，如图11所示；具体过程为：润滑油与空气按一定比例形成的混合油气在一定的供油压力下依次经各进油管501j、第二进油通道501m、第二进油孔、第一进油孔502i、进油腔502e进入后轴承座502a的内孔，供给滚动轴承，起到润滑作用。温度升高的油气混合气，经两路回流，一路依次经过油孔502j、第一回油腔502f、第一回油孔502h、第一回油孔502h、回油通道501n进入第二回油腔501o；另一路直接经回油通道501n进入第二回油腔501o，最终由各个回油管501k引出。在整个油气供给系统的焊接制造过程中，必须保证进油腔502e、以及第一回油腔502f与第二回油腔501o构成的回油通路具有良好密封与隔离，进而保证有效可靠的油气润滑系统，维持增压器正常工作。本发明中的轴承体所有零件均采用耐热不锈钢材料，可在600℃高温环境中保持良好的持久强度和抗蠕变强度，在900℃以下的热空气中具有稳定的抗氧化性，耐腐蚀性良好，无需表面处理，冷、热加工性能良好，焊接性能良好，焊后无需热处理。

所述水套501a为薄壁不锈钢板冲压折弯成U形截面的环形水套501a。水套501a的上沿与隔热板501c周向焊接，下沿与隔板501d周向焊接，水套501a的上沿与下沿焊接位置须保证水套501a中可顺利插入分进水管501h和分回水管501i，且保证分进水管501h和分回水管501i不与隔板501d发生干涉。水套501a在互为轴对称的两处通过挡板501p分割，形成两个独立的空腔，分别作为进水腔501q与回水腔501r，如图9所示。在隔热板501c侧壁上位于进水腔501q位置，安装有4～6个沿周向等间距分布的分进水管501h，通过分进水管501h将进水腔501q与水腔501l导通；同时在隔热板501c侧壁上位于回水腔501r位置，安装有4～6个沿周向等间距分布的分回水管501i，通过分回水管501i将回水腔501r与水腔501l导通。进水管501f安装在水套501a中回水腔501r处的侧壁上；回水管501g安装在水套501a中回水腔501r处侧壁上；由此构成辐射喷溅式水冷系统，低温冷却水由进水管501f引入进水腔501q后，经分进水管501h引入水腔501l，对后轴承座502a的后滚动轴承进行冷却充分吸收涡端传递来热量的冷却水温度升高，高温冷却水经分回水管501i进入回水腔501r，最终通过回水管501g引出，完成对后轴承座502a中后滚动轴承的冷却循环工作，避免后滚动轴承因高温工作而发生失效。

本发明中隔热板501c、水套501a、前端盖501e和隔板501d均为耐热不锈钢冲压成型，壁厚1～2mm；进水管501f、回水管501g、分进回水、分回水管501i、进油管501j与回水管501g均为壁厚0.5mm的不锈钢管；后轴承座套A502a和轴承座套B502b均为耐热不锈钢冲压成型，壁厚0.5～1mm。且由于进水管501f、回水管501g、分进回水、分回水管501i、进油管501j与回水管501g壁厚仅0.5mm，焊接时极易穿透，因此，采用非接触式激光焊接工艺，将入热量降到最低的需要量，热影响区金相变化范围小，且因热传导所导致的变形最低。其余零部件之间则采用氩弧焊工艺，氩气保护可隔绝空气中氧气、氮气、氢气等对电弧和熔池产生的不良影响，减少合金元素的烧损，得到致密、无飞溅、质量高的焊接接头；操作、观察方便；且不受焊件位置限制，可进行全位置焊接，有利于控制成本。

与传统的涡轮101增压器轴承体不同，本发明中的大阻尼且带有润滑和冷却系统的增压器后支撑成总成5采用薄壁件组合焊接而成，能够合理地降低支承系统的结构刚度，增大支承系统的结构库伦阻尼，刚度和阻尼良好协调，从而有效地承载转子载荷对滚动轴承的振动冲击，提高转子总成1工作稳定性和可靠性。与此同时，后支撑成总成5重量显著减轻，薄壁空腔结构也降低了涡轮端高温废气的热传导和热辐射，再加上可靠有效的油气润滑和水冷却系统，最大限度的保证了航空活塞发动机用两级增压器可靠工作。

上述后轴承组件中，隔热板501c、隔板501d、前端盖501e与支承座501b间、隔板501d与前端盖501e间、水套501a与隔热板501c和隔板501d间均采用氩弧焊接；进水管501f、回水管501g与水套501a间、进油管501j与隔板501d间采用激光焊接；且焊接完成后，进行气密性检查，确保油气润滑供给管路和冷却水回路通畅，焊缝无渗漏。后支撑总成的零件除支承座501b外，均由冲压成型或快速模具成型后机加工得到，材料为耐热低碳不锈钢(如304H或316H)，其中，除支承座501b和后轴承座502a为保证一定连接强度，厚度较大外，其余不锈钢板厚度为2mm-3mm。

上述后支撑总成5套接在涡轮轴102上，通过涡轮101与高压压气机叶轮104间的密封环座105实现后支撑总成5中设计由回油通道501n与第二回油腔501o构成的回油通路密封。

涡轮蜗壳6采用薄壁不锈钢材料的低毕渥数焊接式不等环量蜗壳，包括流道组件601、出口外壳体组件602和定位组件603，如图12所示。

其中，流道组件601由上流道壳体601a、下流道壳体601b和进口法兰601c组成，如图13所示；上流道壳体601a和下流道壳体601b翻边形成内定位面后焊接成一体，形成蜗壳流道，进口法兰601c直接焊接在蜗壳流道的进口端面上，构成流道焊合件。上述流道组件601中靠近蜗壳流道进口的位置设有放气孔601d。

传统的蜗壳6型线设计主要有两种：一种是基于蜗壳内速度为常值假设的周向平均速度法，通过这一方法设计出来的蜗壳型线为一条阿基米德螺旋线；一种是基于等环量法或者称为等速度矩法假设设计出来的蜗壳，通过这一方法设计出来的蜗壳型线为一条对数螺旋线。而本发明保证每个涡轮叶片入口处的气体动量矩相等，其余部分是不等环量的，通过这一方法设计出来的蜗壳型线为一条拟合样条曲线。

传统的蜗壳型线设计方法是以蜗壳内气体绝热为前提的，本发明中涡轮蜗壳6型线设计方法考虑了涡轮蜗壳6内气体与蜗壳热交换的问题，为了提高涡轮101对涡轮蜗壳6内气体状态变化反应的敏感度，需要蜗壳尽量少的对蜗壳内气体进行换热，便于涡轮叶片106入口处的状态与涡轮蜗壳6内气体状态变化的随动性良好。

为了提高涡轮叶片106入口处的状态与蜗壳内气体状态变化的随动性，需要减少涡轮蜗壳6与涡轮蜗壳6内气体的热交换。通过优化涡轮蜗壳6的毕渥数(0.01～0.05)，降低涡轮蜗壳6的总热容量，可知需要涡轮蜗壳6的体积在合理的范围内降至最低，此时在满足涡轮蜗壳6包容性的前提下，采用薄壁涡轮蜗壳6即可实现这一要求。经过计算和试验验证，薄壁涡轮蜗壳6的壁厚一般在2-4mm较为合适，这种薄壁涡轮蜗壳6的质量可以比同型号普通涡轮蜗壳6的质量降低百分之五十左右。

此外，涡轮蜗壳6内气体与涡轮蜗壳6之间有热交换，会导致涡轮蜗壳6内气体流场发生变化，因此，本发明还对涡轮蜗壳6的截面进行了面积补偿。

出口外壳体组件602由外壳体602a、放气阀基体602b、放气阀602c、出口异形法兰602d和蜗壳出口壳体602e构成。其中，外壳体602a侧壁开有放气阀602c安装孔；放气阀基体602b作为放气阀602c的载体，焊接在放气阀602c安装孔处，用来根据需要安装放气阀602c，以防止增压器超转。蜗壳出口壳体602e为渐变收缩口筒状结构，截面形状从圆弧过渡为直线；蜗壳出口壳体602e焊接在外壳体602a底部；出口异形法兰602d焊接在外壳体602a顶部，构成出口外壳体602a焊合件。上述出口外壳体组件602底部以流道组件601中上流道壳体601a的内定位面为基准，与流道组件601焊接成一体，使出口外壳体组件602靠近蜗壳流道，异型法兰远离蜗壳流道。上述出口异形法兰602d的截面采用内凸外凹的阶梯形，可在出口异形法兰602d的外凹部位安装高温密封垫，端部通过螺钉固定密封板压紧高温密封垫，实现对高温燃气的密封。

上述放气阀602c包括放气阀曲柄602c1、放气阀柱销602c2、放气阀门602c3、摇臂焊合602c4、开口销602c5与弹性挡圈602c6，如图14所示。其中，放气阀曲柄602c1一端插入与放气阀基体602b中，该端部具有凸台，通过开口销602c5将摇臂焊合602c4与放气阀曲柄602c1定位，摇动摇臂焊合602c4可使放气阀曲柄602c1可在放气阀基体602b内灵活转动。放气阀曲柄602c1外壁周向上设计有定位平台，通过定位平台与放气阀基体602b端部接触来限定放气阀曲柄602c1的轴向位置。放气阀曲柄602c1另一端设计有连接面，放气阀柱销602c2一端插入该连接面上的连接孔与连接面焊接固定，另一端与放气阀门602c3焊接固定，形成一体结构。摇臂焊合602c4通过驱动机构驱动摆动。由此，在放气阀602c工作时，通过控制系统将控制指令输入给驱动机构，从而驱动摇臂焊合602c4转动，使放气阀曲柄602c1绕其回转中心转动，实现放气阀门602c3的开闭。

定位组件603由轴向定位板603a、径向定位环603b和补气管603c构成。径向定位环603b预留有补气管603c的定位孔，补气管603c插入该定位孔后，在确保不越过径向定位环603b的内圆柱面的位置与径向定位环603b焊接成一体，使补气管603c靠近涡轮101轮背盘腔的位置，通过外接气源可对涡轮101背盘腔进行补气。保证盘腔内流场和压力场的稳定。径向定位环603b外圆柱面预留有定位槽，定位槽作为轴向定位板603a和径向定位环603b连接的轴向和径向定位基准，进而将轴向定位板603a通过定位槽与径向定位环603b精确定位后，同轴与径向定位环603b焊接成一体，构成定位焊合件。定位组件603以流道组件601中下流道壳体601b的内定位面为基准与流道组件601焊接成一体；上述径向定位环603b为本发明蜗壳与增压器中支撑总成装配的径向定位基准，焊接过程中对于保证径向定位环603b的内圆柱面与增压器中涡轮出口流道的同轴度有较高要求，同轴度差会导致焊接完成后增压器中涡轮101间隙的不均匀，因此须采取专用焊接夹具或工装实施焊接，焊接完成后须检测该同轴度是否满足要求。

本发明蜗壳中的零件材料均为耐热不锈钢，由冲压成型或快速模具成型；其中，上流道壳体601a、下流道壳体601b、外壳体602a的不锈钢板厚度为2.5mm-3mm，出口异形法兰602d和进口法兰601c不锈钢板厚度为5mm-6mm，其他零件不锈钢板厚度为3mm-4mm。

上述结构涡轮蜗壳6与后支撑总成5相连，方式为：涡轮蜗壳6中定位组件603端部周向设计有凹槽，后支撑总成5中水套501a周向与环形凹槽配合，置于环形凹槽中，并通过周向均布的螺栓将两个蜗壳压紧板固定在定位组件603端部上，并将水套501a限制在凹槽中，进而实现涡轮蜗壳6与后支撑总成5间的定位。

所述高压端压气机壳合件4与低压端压气机壳合件2共同构成了基于混合扩压的宽流量组合式两级增压器压气机壳，如图15所示。其中，高压端压气机壳合件4包括高压压气机壳401、高压流形板402、压气机壳连接板403；低压端压气机壳合件2包括低压压气机壳201和流量调节阀阀座202。

所述高压端压气机壳合件3中，高压压气机壳401后端设计有环形凹槽及定位平台，压气机壳连接板403嵌入该凹槽中并搭接在定位平台上，并通过均布的内六角圆柱头螺栓将压气机壳连接板403与高压压气机壳401后端间连接，如图16所示。压气机壳连接板403的前侧面周向布置有个消旋叶片404，消旋叶片404的外弧面搭接在高压流形板402的前侧外弧面上，如图17所示；高压流形板402与高压压气机壳401间通过6个均布的内六角圆柱头螺栓连接。高压压气机壳401、高压流形板402、压气机壳连接板403与布置在高压压气机壳401内流道中的涡轮101增压器高压压气机轮共同构成了压气机二级流道。上述结构高压压气机壳401通过6个周向均布的螺栓将压气机壳连接板403与后支撑总成5相连；通过11个周向均布的内六角螺栓将高压压气机壳401与前支撑总成3间相连。

低压端压气机壳合件1中，流量调节阀阀座202为具有内部空腔的环形结构，套在低压压气机壳201的压气机进口的外圆柱面上，并周向定位于低压压气机壳201上设计的定位台上，且通过6个均布的内六角圆柱头螺栓与低压压气机壳201连接。低压压气机壳201与布置在低压压气机壳201内流道中的涡轮101增压器低压压气机轮共同构成了压气机一级流道，且低压压气机壳201的内流道面和低压压气机轮的外圆柱面构成了低压压气机叶前间隙。同时，在低压压气机壳201靠近压气机进口的外圆柱面上均布有34个级间放气孔203，如图18所示；通过级间放气孔203使压气机进口与流量调节阀阀座202的内腔联通。低压压气机壳201与高压压气机壳401的端面间对接，通过2个对置的铰制孔螺栓及6个周向均布的内六角圆柱头螺栓固定相连。

上述高压压气机壳401上靠近压气机出口的位置沿高压压气机壳401轴向设计有放气通道A405；低压压气机壳201上设计有与放气通道A405同轴的放气通道B204，使放气通道A405、放气通道B204以及流量调节阀阀座202的内腔联通；由此，通过高压压气机壳401、低压压气机壳201、流量调节阀阀座202的内腔及低压压气机壳201上的级间放气孔203，使压气机进口和压气机出口联通，形成了“L”形气流通道，内部安装有流量调节阀机械合件7。

所述流量调节阀机械合件7包括流量调节阀阀体701、柱塞702、步进电机支架703、步进电机704。其中，流量调节阀阀体701通过外螺纹与流量调节阀阀座202的内螺纹连接，柱塞702在流量调节阀阀体701的内孔中可自由滑动，柱塞702内孔有梯形螺纹，与步进电机704主轴的外梯形螺纹连接，并可被步进电机704驱动而作往复直线运动，柱塞702一端设有堵盖，当柱塞702运动到上止点时，堵盖将“L”形流道封闭，压气机进口和出口之间隔离。上述步进电机704通过步进电机支架703与流量调节阀阀体701相连，步进电机704接有步进电机控制器，由压气机特性曲线所得到的步进电机704控制逻辑被输入到步进电机控制器中，步进电机控制器可根据压气机的工作状态将调节指令输入给步进电机驱动器，步进电机驱动器驱动步进电机704的主轴并带动柱塞702运动，从而实现“L”形气流通道的开闭，实现流量调节、防止喘振的作用。

所述低压压气机壳201上有沿其内壁的周向均匀布置28个扩压叶片205，如图19所示，空气由压气机进口进入低压压气机壳201内流道后被低压压气机叶轮103进行一次压缩，低压压气机叶片出口处有一段管式扩压段，即无叶扩压器，后面紧接着是叶片扩压段(扩压叶片205部分)，即有叶扩压器；由此，通过调整叶片扩压段和管式扩压段的流道长度比例，可以实现压气机流量和压比的同步调节。

所述高压压气机壳401的流道内周向均布有16个凹槽，分别用于安装16个周向均布的插入式导流叶片406，如图20所示。由此，经低压端扩压后的压缩空气进入到高压压气机壳401的内流道，并被高压压气机壳401内的16个导流叶片406整流后沿U形流道进入消旋区(消旋叶片404部分)，经导流后的压缩空气被6个消旋叶片404消除不平衡动量矩之后被高压压气机叶轮104进行二次压缩，并从压气机出口排出，如图21所示。使气体在压气机壳内完成270度大回，保证全流量范围抑制流动分离，使喘振裕度达22.5％。

本发明宽流量组合式两级增压器压气机壳整体机加工采用“部分装配→机加工→整体装配”的工艺方法，即低压压气机壳201和高压压气机壳401通过铰制孔螺栓连接后对内部流道进行整体机加工，加工完成后再完成压宽流量组合式两级增压器压气机壳的装配。

为保证高压压气机壳401紧挨着高压压气机叶轮104的内流道圆弧面和低压压气机壳201紧挨着低压压气机叶轮103的内流道圆弧面的同轴度，高压压气机壳401和低压压气机壳201由2个铰制孔螺栓连接后由数控机床进行整体加工，确保两个圆弧面在同一台加工设备、同一次装夹中完成机加工，以提高其组合精度。

为提高密封性能，高压压气机壳401和低压压气机壳201之间设有异形密封槽，并装有异形密封圈。低压压气机壳201和流量调节阀阀座202之间设有两道密封槽，并装有两个密封圈，如图22所示。

本发明增压器在10000米高空试验台进行高空模拟试验，可知增压器可使发动机稳定工作在高空同温层10000米模拟高度，压气机效率达到72％，总压比达到4，能够实现90％以上的功率恢复，可以满足10000米的高空飞行要求。

Claims (10)

1.一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：包括转子总成，以及由前至后安装在转子总成上的低压端压气机壳合件、前支撑总成、高压端压气机壳合件、后支撑总成和涡轮蜗壳；

所述转子总成包括涡轮、涡轮轴、低压压气机叶轮和高压压气机叶轮；涡轮、高压压气机叶轮和低压压气机叶轮分别由前至后同轴安装在涡轮轴上；前支撑总成位于高压压气机叶轮和低压压气机叶轮之间；后支撑总成位于涡轮和高压压气机叶轮之间，内部集成有水冷系统与油气润滑回路系统；

涡轮蜗壳采用薄壁不锈钢材料的低毕渥数焊接式不等环量蜗壳，包括流道组件、出口外壳体组件和定位组件；其中，流道组件由上流道壳体、下流道壳体和进口法兰组成；上流道壳体和下流道壳体焊接为一体，形成蜗壳流道，进口法兰直接焊接在蜗壳流道的进口端面上；上述流道组件中靠近蜗壳流道进口的位置设有放气孔；

出口外壳体组件由外壳体、放气阀基体、放气阀、出口异形法兰和蜗壳出口壳体构成；其中，外壳体侧壁开有放气阀安装孔；放气阀基体作为放气阀的载体，焊接在放气阀安装孔处，用来安装放气阀；蜗壳出口壳体为渐变收缩口筒状结构，截面形状从圆弧过渡为直线；蜗壳出口壳体焊接在外壳体底部；出口异形法兰焊接在外壳体顶部；上述出口外壳体组件底部与流道组件焊接成一体；

定位组件由轴向定位板、径向定位环和补气管构成；径向定位环预留有补气管的定位孔；径向定位环外圆柱面预留有定位槽，定位槽作为轴向定位板和径向定位环连接的轴向和径向定位基准，进而将轴向定位板通过定位槽与径向定位环精确定位后，同轴与径向定位环焊接成一体；定位组件与流道组件中下流道组件焊接成一体；

所述高压端压气机壳合件包括高压压气机壳、高压流形板、压气机壳连接板；低压端压气机壳合件包括低压压气机壳和流量调节阀阀座；其中，高压压气机壳后端安装压气机壳连接板；压气机壳连接板的前侧面周向布置有个消旋叶片，消旋叶片的外弧面搭接在高压流形板的前侧外弧面上；高压流形板与高压压气机壳间固定；所述高压压气机壳的流道内周向均布有凹槽，分别用于安装导流叶片；

低压端压气机壳合件包括流量调节阀座、流量调节阀机械合件；其中，流量调节阀阀座为具有内部空腔的环形结构，套在低压压气机壳的压气机进口的外圆柱面上；在低压压气机壳靠近压气机进口的外圆柱面上均布有个级间放气孔；通过级间放气孔使压气机进口与流量调节阀阀座的内腔联通；所述低压压气机壳上有沿其内壁的周向均匀布置有扩压叶片；

上述高压压气机壳上靠近压气机出口的位置沿高压压气机壳轴向设计有放气通道A；低压压气机壳上设计有与放气通道A同轴的放气通道B，使放气通道A、放气通道B以及 流量调节阀阀座的内腔联通，形成了气流通道，内部安装有流量调节阀机械合件；

所述流量调节阀机械合件包括流量调节阀阀体、柱塞、步进电机支架、步进电机；其中，流量调节阀阀体通过外螺纹与流量调节阀阀座的内螺纹连接，柱塞设置在流量调节阀阀体的内孔，柱塞与步进电机主轴连接柱塞一端设有堵盖；上述步进电机通过步进电机支架与流量调节阀阀体相连。

2.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述涡轮和涡轮轴的材料分别采用K418B和42CrMoV，通过摩擦焊的方式连接成一体。

3.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述涡轮采用向心涡轮叶片结构，涡轮叶片的压力面和吸力面背部均构造有小翼，分别为压力面小翼与吸力面小翼；压力面小翼与吸力面小翼的宽度为叶片厚度1～1.5倍，厚度为涡轮叶片厚度的0.8～1.2倍，且与涡轮叶片曲面圆角过渡，末梢呈楔形并有圆角。

4.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述阻尼器外柱面周向设有缓冲槽。

5.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：前支撑总成内部设有多孔式流道，将高压压气机叶轮的盘背腔和低压压气机叶轮的盘背腔连通。

6.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述前支撑总成包括前支撑连接件、前轴承座、前滚动轴承、压紧板、前阻尼器、前轴承径向阻尼器；前支撑连接件和前轴承座间固连，前滚动轴承安装在前轴承座的内孔中，前滚动轴承前端设置有前阻尼器；前滚动轴承与前轴承座侧壁间装有前轴承径向阻尼器。

7.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述后支撑总成包括后轴承组件与阻尼协调组件；其中，后轴成组件包括后轴承座、后轴承座套A、后轴承座套B、连接法兰；阻尼协调组件包括水套、支承座、隔热板、隔板、前端盖、进水管、回水管、分进水管、分回水管、进油管、回油管；后轴承组件与阻尼协调组件通过螺栓连接；

所述薄壁焊合结构A中，后轴承座顶部周向上设计有连接法兰；后轴承座上从内到外依次安装有后轴承座套A和后轴承座套B，形成两层空腔，分别形成进油腔与第一回油腔；上述进油腔通过周向上设计的第一进油通道与后轴承座内孔导通；第一回油腔通过后轴承座上开设的油孔与后轴承座内孔导通；连接法兰平面上周向均布有两层通孔；内层通孔作为第一回油孔，均与第一回油腔导通；外层通孔作为第一进油孔，均与进油腔导通；

所述阻尼协调组件中，支承座具有中心轴孔，支撑座上由上至下依次套接有隔热板、隔板与前端盖；且使前端盖与隔板间形成第二回油腔；隔板与隔热板间形成水腔；在支撑座上设计有第二进油通道与回油通道；且使回油通道与第二回油腔导通；

上述结构后轴承组件中连接法兰与阻尼协调组件中支承间固定；保证连接法兰上的第一进油孔分别与在后轴承座上的第二进油通道导通；连接法兰上的第一回油孔与后轴承座上的回油通道导通；回油通道还与后轴承座的内孔连通；

所述进油管与第二进油通道导通，回油管与第二回油腔导通。

所述水套为U形截面的环形结构，周向固定于薄壁焊合结构B侧壁；水套通过挡板将内部分割，形成进水腔与回水腔；在隔热板侧壁上位于进水腔位置，安装沿周向分布的分进水管，通过分进水管将进水腔与水腔导通；同时在隔热板侧壁上位于回水腔位置，安装有周向分布的分回水管，通过分回水管将回水腔与水腔导通；进水管安装在水套中回水腔处的侧壁上；回水管安装在水套中回水腔处侧壁上。

8.如权利要求7所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述隔热板、水套、前端盖和隔板均为耐热不锈钢冲压成型，壁厚1～2mm；进水管、回水管、分进回水、分回水管、进油管与回水管均为壁厚0.5mm的不锈钢管；后轴承座套A和后轴承座套B均为耐热不锈钢冲压成型，壁厚0.5～1mm；

上述后轴承组件中，隔热板、隔板、前端盖与支承座间、隔板与前端盖间、水套与隔热板和隔板间均采用氩弧焊接；进水管、回水管与水套间、进油管与隔板间采用激光焊接；后支撑总成中除支承座外，其余均由冲压成型或快速模具成型后机加工得到，材料为耐热低碳不锈钢，其中，除支承座和后轴承座外，其余不锈钢板厚度为2mm-3mm。

9.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：上述放气阀包括放气阀曲柄、放气阀柱销、放气阀门、摇臂焊合、开口销与弹性挡圈；其中，放气阀曲柄一端插入与放气阀基体中，该端部具有凸台，通过开口销将摇臂焊合与放气阀曲柄定位；放气阀曲柄外壁周向上设计有定位平台，通过定位平台与放气阀基体端部接触来限定放气阀曲柄的轴向位置；放气阀曲柄另一端设计有连接面，放气阀柱销一端插入该连接面上的连接孔与连接面焊接固定，另一端与放气阀门焊接固定，形成一体结构；摇臂焊合通过驱动机构驱动摆动。

10.如权利要求1所述一种低气动惯性的快速响应高空两级涡轮增压器，其特征在于：所述高压压气机壳和低压压气机壳之间设有异形密封槽，并装有异形密封圈。低压压气机壳和流量调节阀阀座之间设有两道密封槽，并装有两个密封圈。