CN207634390U - 一种航天、航空、船舶发动机的高效压气机系统和发动机系统 - Google Patents

Abstract

一种航天、航空、船舶发动机的高效压气机系统，该压气机包括进气道、空气静压过渡室、压力空气输出管道、驱动装置。进气道的一端为进气口。进气道的另一端为出气口。进气道为管状通道。进气道设置在空气静压过渡室的上方并与空气静压过渡室固定连接。出气口与空气静压过渡室的顶部连通。空气静压过渡室与压力空气输出管道活动连接。空气静压过渡室的底部设有过渡室出气口。过渡室出气口与压力空气输出管道连通。驱动装置连接并驱动空气静压过渡室。本实用新型的压气机和发动机系统，将整个压气机的空气入口设置成多个管状通道的进气道，直径不同的进气道彼此分开，能够有效避免压气机对空气压缩率差别大，导致压缩空气逃逸的问题。

Description

一种航天、航空、船舶发动机的高效压气机系统和发动机系统

技术领域

本实用新型涉及一种空气压缩系统和发动机系统，具体涉及一种旋流式进气的高效压气机和发动机系统，属于机械动力领域。

背景技术

压气机(compressor)：燃气涡轮发动机中利用高速旋转的叶片给空气作功以提高空气压力的部件。压气机可分为离心式与轴流式两大类，离心式压气机由导风轮、叶轮、扩压器等组成。空气由进气道进入压气机、经过压气机与叶轮一起旋转的导风轮的导引进入叶轮。在高速旋转叶轮作用下，空气由叶轮中心被离心力甩向叶轮外缘，压力也逐渐提高，由叶轮流出的空气进入扩压器后速度降低，压力再次提高，最后由出气管流出压气机。轴流式压气机空气在轴流式压气机中主要沿轴向流动。它由转子(又称工作轮)和静子(又称整流器)两部分组成。由一排转子叶片和一排静子叶片组成一级，单级的增压比很小，为了获得较高的增压比，一般都采用多级结构。空气在压气机中被逐级增压后，密度和温度也逐级提高。

在一定转速下，当压气机的增压比增大到某一数值时，压气机就会进入不稳定的工作状态，很容易发生喘振，使整个系统产生低频大振幅的气流轴向脉动，甚至会发生瞬间气流倒流的现象。压气机喘振可能导致叶片断裂、结构损坏、燃烧室超温和发动机熄火停车。

采用传统的小涵道比涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机有内外两个涵道，它的外涵风扇处于飞机进气道内，可以在跨声速或超声速飞行时工作，较之于螺浆发动机具有效率高的优点。涡扇发动机与涡喷发动机相比，它具有较高的推进效率与较大的推力。而且采用涡轮风扇发动机后，为提高热效率而提高涡轮前温度不会给推进效率带来不利影响。而且外涵道的冷空气可以在涡轮部位形成冷空气薄膜，降低涡轮前高温燃气对涡轮的损害。而且外涵道空气与涡轮后燃气相掺混，有利于增加推力并降低噪音。

现有技术中，压气机大多数选用轴流式压气机。空气在轴流式是压气机中的流动方向大致平行工作轮轴，采用此中压气机的优点是其流动使其在结构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的整压压力比获得较高的压气机总增压压力比。每级的增压压力i1.15-1.35之间，使得空气流经每级叶片通道时无需急剧的改变方向，减少流动损失，因而压气机效率高。特别在大流量是，轴流式压气机较其他种类的压气机更容易获得较高的压气机效率，多级轴流式压气机还具有大流量，高效率，小迎风面的优点。

采用鼓盘式转子，兼顾鼓式转子的抗弯刚性和盘式转子的承受大离心载荷的能力，具体为混合式鼓盘转子，采用这种形式的转子结构，兼有可拆卸转子和不可拆卸转子的优点，对制造技术和工艺要求不太高，同时也给设计者提供了广阔的选择空间，并且方便检查、维修和更换。

工作叶片采用了可控扩散叶型，叶型厚度及曲率按最佳分布。基本消除了附面层的分离，增加了压气机有效流通面积，提高了压气机效率。叶型的叶弦较宽，前后较厚，具有较好的抗腐蚀和抗冲击性。端部过弯叶身是为了减少叶片两端壁附面层所造成的二次损失，因而将叶身尖端和根部前、后绕特别的加以弯曲。这种新一代高效能叶片，使压气机的级效率及压气机的特性得到了进一步的提高。

此类压气机具有以下缺陷：一、由于压气机的叶片较长，而且叶片各个位置的曲率不同，导致整个压缩机叶片不同位置进入的空气进行压缩的功率不相同，经过叶片后空气的压缩率不同，叶片边缘(外周)的空气压缩率大，叶片中心(靠近圆心)位置的空气压缩率小，导致叶片边缘(外周)的空气压缩后移向叶片中心(靠近圆心)位置，从叶片中心位置逃逸出压气机，导致压缩机的实际效率低；二、由于压气机的叶片较长，喘振明显，使机组发生强烈的振动,造成推力瓦过负荷,能在很短时间内引起压气机的损坏；三、在压气机转子和静子之间，如转子叶片顶端与机匣间，整流器内环与转子鼓间，转子前后端面与机匣间都存在着漏气损失，严重影响压气机效率。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种高效压气机和发动机系统，将整个压气机的空气入口设置成多个管状通道的进气道，直径不同的进气道彼此独立分开，能够有效避免压气机对空气压缩率差别大，导致压缩空气逃逸的问题；此外，由于进气道是管状通道，可以有效避免喘振；在部件连接位置设有空气收集装置，并且加以利用，可以有效解决漏风漏气问题。

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种高效压气机系统。

一种高效压气机系统，该压气机包括进气道、空气静压过渡室、压力空气输出管道、驱动装置。进气道的一端为进气口。进气道的另一端为出气口。进气道为管状通道。进气道设置在空气静压过渡室的上方并与空气静压过渡室固定连接。出气口与空气静压过渡室的顶部连通。空气静压过渡室与压力空气输出管道活动连接。空气静压过渡室的底部设有过渡室出气口。过渡室出气口与压力空气输出管道连通。驱动装置连接并驱动空气静压过渡室。优选，所述驱动装置为电机，优选为力矩中空高速电机，后者套装在空气静压过渡室的外围并且驱动空气静压过渡室发生旋转(转动)。

作为优选，该压气机还包括冷却装置。冷却装置包括热交换冷凝管、冷却装置外壳。冷却装置外壳包裹在空气静压过渡室、压力空气输出管道前端和驱动装置的外侧四周。热交换冷凝管设置在冷却装置外壳内。冷却装置外壳上设有热交换冷凝管进水口和热交换冷凝管出水口。热交换冷凝管的进水端与热交换冷凝管进水口连接。热交换冷凝管的出水端与热交换冷凝管出水口连接。

优选的是，热交换冷凝管进水口设置在冷却装置外壳靠近过渡室出气口的一端。热交换冷凝管出水口设置在冷却装置外壳靠近进气道上出气口的一端。

作为优选，空气静压过渡室的上方设有1-50组进气道，优选为2-20组进气道，更优选为3-10组进气道。

作为优选，每一组进气道包括1-50个进气道，优选为2-20个进气道，更优选为3-10个进气道。每一个进气道的一端独立为一个进气口，每一个进气道的另一端独立为一个出气口。

作为优选，空气静压过渡室的顶部为圆形。

优选的是，进气道的进气口方向均在空气静压过渡室顶部的直径上或径向上。进气道均匀地分布在空气静压过渡室顶部的外周。

作为优选，每一组进气道中的进气道沿空气静压过渡室顶部的直径方向从里到外排布。

优选的是，空气静压过渡室顶部同一圆周上相邻进气道的进气口之间的距离相同。

作为优选，每一个进气道沿着空气静压过渡室顶部圆周的方向弧形设置。

在本实用新型中，进气道在空气静压过渡室的上方倾斜设置。

优选的是，进气道与空气静压过渡室顶部横截面之间的夹角为1-90度，优选为5-75度，更优选为10-60度，进一步优选为15-45度。

在本实用新型中，进气口与空气静压过渡室顶部横截面之间的夹角为1-90度，优选为 15-85度，更优选为30-80度，进一步优选为45-75度。

在本实用新型中，所有进气口的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

在本实用新型中，所有出气口的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

优选的是，空气静压过渡室顶部同一圆周上出气口的截面积相同，空气静压过渡室顶部不同圆周上出气口的截面积不相同。

优选的是，靠近空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积小于远离空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积。

作为优选，空气静压过渡室与压力空气输出管道通过轴承连接。

作为优选，所述驱动装置为电机，优选为力矩中空高速电机。

作为优选，出气口处设有进气道控制阀。

作为优选，冷却装置外壳上还设有冷凝水出水阀。

作为优选，冷却装置外壳上还设有空气出气阀。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种发动机系统。

一种发动机系统，该发动机系统包括第一种实施方案中所述的高效压气机和发动机。发动机设有发动机进气口。压力空气输出管道的末端与发动机进气口连接。

优选的是，所述发动机为冲压发动机。

作为优选，该发动机系统还包括空气静压室。压力空气输出管道的末端与空气静压室的进气口连接，空气静压室的出气口与发动机进气口连接。

作为优选，该发动机系统为点阵全信息化发动机系统。点阵全信息化发动机系统包括n 个高效压气机和发动机。n个高效压气机的压力空气输出管道的末端与发动机进气口连接。优选的是n为2-200，优选为5-150，更优选为10-100。

根据本实用新型提供的第三种实施方案，提供一种高效压气机系统压缩空气的方法。

一种高效压气机压缩空气的方法或使用第一种实施方案中所述高效压气机的方法，该方法包括以下步骤：

1)启动驱动装置；

2)驱动装置驱动空气静压过渡室转动，空气从进气道的进气口进入进气道，沿着进气道流动并压缩，从进气道的出气口进入空气静压过渡室；

3)压缩后的空气经过空气静压过渡室进入压力空气输出管道；

4)驱动装置工作过程中，冷却装置对驱动装置进行冷却，冷却产生的水从冷凝水出水阀处排出；空气静压过渡室与压力空气输出管道连接处的漏风在冷却装置中冷却，冷却水从冷凝水出水阀处排出，冷却风从空气出气阀处排出。

作为优选，该方法还包括：

5)压缩后的空气从压力空气输出管道进入空气静压室，再输送至发动机进气口。

根据本实用新型提供的第四种实施方案，提供一种高效压气机或发动机系统的用途。

本实用新型的高效压气机或发动机系统用于航空航天或航海领域设备，也可以根据需要，将高效压气机该用于军用或者民用发动机。本实用新型的系统用于航天、航空或航海等领域。例如：本实用新型的系统用于飞机、船舶等设备。

在本实用新型中，所述进气道为管状通道，只在一端设有进气口，另一端设有出气口，他与位置为封闭结构。改变现有技术中一个总的空气入口的设计，将空气入口改为若干个进气道，每一个进气道独立的设有一个进气口和一个出气口。若干个进气道可以分为多组，也就是说多个独立的进气道为一组设置在空气静压过渡室的上部(或顶部)。而且每一个进气道的设置方向均为沿着空气静压过渡室顶部圆周的方向。根据运动学原理和风的流向特征，每一个进气道的进气口的方向均在空气静压过渡室顶部的直径上或径向上，使得空气(或者风) 更流畅的进入进气道。进气道均匀地分布在空气静压过渡室顶部的外周是指：进气道设置在空气静压过渡室顶部上方，并且靠近外侧的位置，空气静压过渡室顶部的中心位置为平板设置或带有半球状顶的圆柱，此设计可以对空气起到导流作用，使得风进入进气道。一组进气道可以包括一个或多个独立的进气道，如果包括多个进气道，它们(该多个进气道)沿着空气静压过渡室顶部的直径方向从里到外排布，也就是说，该多个进气道的长度不相同，靠近空气静压过渡室顶部的直径方向外侧的进气道长度较长，靠近空气静压过渡室顶部的直径方向内侧的进气道长度较短。作为优选，空气静压过渡室顶部同一圆周上可以设置一个或多个进气口，统一圆周上，相邻进气口之间的距离相同。也就是说，多组进气道在空气静压过渡室顶部均匀排布，同一圆周上的进气口在空气静压过渡室顶部上均匀排布。每一个进气道沿着空气静压过渡室顶部圆周的方向弧形设置，也就是说进气道的方向是弧形的，由于空气静压过渡室做圆周运动，空气在进气道内随着空气静压过渡室旋转进入空气静压过渡室，增加空气压缩效果。本实用新型的压气机将整个空气入口切割成若干个独立的小的进气口，空气在空气静压过渡室的不同直径上或径向上，从不同的的空气入口(进气口)进入进气道在输送至空气静压过渡室，避免了由于空气入口不同直径导致空气压缩功率或空气压缩率不同的问题。由于本申请将空气入口切割成若干个独立的小的进气口，单个的进气口直径(或者截面积)较小，由于空气进入压气机位置的差异较小，可以大大减小不同位置空气压缩功率或空气压缩率的差异。

在本实用新型中，进气道在空气静压过渡室的上方倾斜设置，由于进气道的进气口设在空气静压过渡室的上方，进气道的出气口与空气静压过渡室连通，倾斜设置使得进气道内的空气顺利流向空气静压过渡室。进气道与空气静压过渡室顶部之间的夹角(或倾斜角度)不受限制，根据实际需要设计。进气口与空气静压过渡室顶部之间的夹角不受限制，根据实际需要设计。

在本实用新型中，进气口的方向是指进气口所在平面的方向。进气口与空气静压过渡室顶部之间的夹角是指进气口所在平面和空气静压过渡室顶部所在平面的夹角。

在本实用新型中，所有进气口(若干个)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。一般的，为了使得空气压缩率相同，所有进气口(若干个)的截面积是相同的。

在本实用新型中，所有出气口的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。作为优选，本申请空气静压过渡室顶部同一圆周上出气口的截面积相同，空气静压过渡室顶部不同圆周上出气口的截面积不相同。由于空气静压过渡室顶部的进气道设置在不同的圆周上，圆周直径不同，导致进气道的长度不同，同时进气道的弧度也不相同，将出气口的截面积设置成不同尺寸，以保证从各个出气口进入空气静压过渡室处的空气压力相同，从而客服了进入空气静压过渡室内孔的压力差，避免压缩空气的逃逸。不同直径圆周上出气口的截面积根据实际需要设计；一般的，越靠近空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积越小，越远离空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积越大。具体设计要求为：保证各个出气口进入空气静压过渡室处的空气压力相同即可。本申请的压气机可以通过改变出气口截面积的大小来改变各个出气口进入空气静压过渡室处的空气压力大小。一般的，靠近空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积小于远离空气静压过渡室顶部圆心的出气口的截面积。

在本实用新型中，进气口的直径可以不受限制，根据实际使用需要设定。一般的，进气口的直径为10-2000mm，优选为20-1500mm，更优选为30-1000mm。进气口的直径是指单个进气道空气入口处在空气静压过渡室上表面方向的最大距离。

在本实用新型中，出气口的直径可以不受限制，根据实际使用需要设定。一般的，进气口的直径为5-1500mm，优选为10-1000mm，更优选为20-500mm。出气口的直径是指单个进气道空气出口处与空气静压过渡室连通处的最大距离。

在本实用新型中，同一进气道上的进气口和出气口的直径(或者横截面)不受限制。一般的，进气口的的直径(或者横截面)大于出气口的直径(或者横截面)。一般的，出气口的直径(或者横截面)为进气口的的直径(或者横截面)的10-100％，优选为20-90％，更优选为30-80％。

在本实用新型中，进气道与空气静压过渡室固定连接，例如通过焊接、粘接等方式连接。进气道通过出气口与空气静压过渡室连通。空气静压过渡室与压力空气输出管道活动连接，例如通过轴承连接。在运行过程中，驱动装置驱动空气静压过渡室转动，由于进气道与空气静压过渡室固定连接，进气道与空气静压过渡室同步转动，压力空气输出管道保持静止，与驱动装置外壳相对静止，不发生转动。进气道转动，使得空气从进气口进入进气道进行压缩，然后进入空气静压过渡室。

在本实用新型中，冷却装置的作用是：由于驱动装置在不断输出功率，同时，空气静压过渡室与压力空气输出管道相对运动，在其连接位置产生热，冷却装置对驱动装置、空气静压过渡室与压力空气输出管道连接位置进行冷却，确保整个压气机和系统长时间正常工作。同时，由于空气压缩，冷却装置内的热交换冷凝管与冷凝管外侧的空气接触后，会产生水，此部分水收集通过冷凝水出水阀排出，可以用作整个发动机系统的水源，作为他用；例如输入热交换冷凝管内作为冷却介质。优选的是，冷却装置为密封装置，包裹在空气静压过渡室、压力空气输出管道前端和驱动装置的外侧四周，因此，空气静压过渡室与压力空气输出管道连接位置的漏风直接进入冷却装置，漏风或漏气在冷却装置中进行换热后，形成冷凝水和风 (或者空气)，冷凝水也通过冷凝水出水阀排出，风(或者空气)从冷却装置外壳上的有空气出气阀排出。热交换冷凝管进水口设置在冷却装置外壳靠近过渡室出气口的一端，热交换冷凝管出水口设置在冷却装置外壳靠近进气道上出气口的一端的目的是：由于空气从进气道压缩后进入空气静压过渡室，然后进入压力空气输出管道，此设计使得冷凝水的流向为从靠近靠近过渡室出气口到靠近进气道上出气口；这样使得冷凝水的整体流向和空气(或压缩空气) 的流向相反，形成对流，增加冷却效果。

在使用本实用新型压气机时，空气从不同圆周直径上或径向上的若干个进气口独立的进入各自的进气道，然后沿着进气道再从各自独立的出气口进入空气静压过渡室；通过控制出气口截面积的大小，可以保证各个出气口进入空气静压过渡室内的空气压力相同，放置空气逃逸的同时，提高了压气机的有效工作效率。

与现有技术相比较，本实用新型的装置和系统具有以下有益技术效果：

1、本申请的压气机将整个空气入口切割成若干个独立的小的进气口，空气在空气静压过渡室的不同直径上或径向上，从不同的的空气入口(进气口)进入进气道在输送至空气静压过渡室，避免了由于空气入口不同直径导致空气压缩功率或空气压缩率不同的问题；

2、由于本申请将空气入口切割成若干个独立的小的进气口，单个的进气口直径(或者截面积)较小，由于空气进入压气机位置的差异较小，可以大大减小不同位置空气压缩功率或空气压缩率的差异；

3、本申请的压气机由于进气道是管状通道，可以有效避免喘振；

4、本申请的压气机设置冷却装置，起冷却作用的同时，可以装置的漏风，并且加以利用，可以有效解决漏风漏气问题。

附图说明

图1为本实用新型一种高效压气机系统的主视图；

图2为本实用新型一种高效压气机系统的俯视图；

图3为图2中A-A位置的剖视图；

图4为本实用新型一种高效压气机系统设有冷却装置的结构示意图；

图5为本实用新型一种发动机系统的结构示意图；

图6为本实用新型一种高效压气机系统设有两组进气道的主视图；

图7为本实用新型一种高效压气机系统设有两组进气道的俯视图；

图8为本实用新型一种高效压气机系统设有三组进气道的俯视图。

附图标记：

1：进气道；101：进气口；102：出气口；103：进气道控制阀；2：空气静压过渡室；201：过渡室出气口；3：压力空气输出管道；4：驱动装置；5：冷却装置；501：热交换冷凝管； 502：冷却装置外壳；50201：热交换冷凝管进水口；50202：热交换冷凝管出水口；6：轴承； 7：冷凝水出水阀；8：空气出气阀；9：发动机；901：发动机进气口；10：空气静压室。

具体实施方式

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种高效压气机系统。

一种高效压气机系统，该压气机包括进气道1、空气静压过渡室2、压力空气输出管道3、驱动装置4。进气道1的一端为进气口101。进气道1的另一端为出气口102。进气道1为管状通道。进气道1设置在空气静压过渡室2的上方并与空气静压过渡室2固定连接。出气口102与空气静压过渡室2的顶部连通。空气静压过渡室2与压力空气输出管道3活动连接。空气静压过渡室2的底部设有过渡室出气口201。过渡室出气口201与压力空气输出管道3 连通。驱动装置4连接并驱动空气静压过渡室2。

其中：进气口101的直径为10-2000mm。

作为优选，该压气机还包括冷却装置5。冷却装置5包括热交换冷凝管501、冷却装置外壳502。冷却装置外壳502包裹在空气静压过渡室2、压力空气输出管道3前端和驱动装置4 的外侧四周。热交换冷凝管501设置在冷却装置外壳502内。冷却装置外壳502上设有热交换冷凝管进水口50201和热交换冷凝管出水口50202。热交换冷凝管501的进水端与热交换冷凝管进水口50201连接。热交换冷凝管501的出水端与热交换冷凝管出水口50202连接。

优选的是，热交换冷凝管进水口50201设置在冷却装置外壳502靠近过渡室出气口201 的一端。热交换冷凝管出水口50202设置在冷却装置外壳502靠近进气道1上出气口102的一端。

作为优选，空气静压过渡室2的上方设有1-50组进气道1，优选为2-20组进气道1，更优选为3-10组进气道1。

作为优选，每一组进气道1包括1-50个进气道1，优选为2-20个进气道1，更优选为3-10 个进气道1。每一个进气道1的一端独立为一个进气口101，每一个进气道1的另一端独立为一个出气口102。

作为优选，空气静压过渡室2的顶部为圆形。

优选的是，进气道1的进气口101方向均在空气静压过渡室2顶部的直径上或径向上。进气道1均匀地分布在空气静压过渡室2顶部的外周。

作为优选，每一组进气道1中的进气道1沿空气静压过渡室2顶部的直径方向从里到外排布。

优选的是，空气静压过渡室2顶部同一圆周上相邻进气道1的进气口101之间的距离相同。

作为优选，每一个进气道1沿着空气静压过渡室2顶部圆周的方向弧形设置。

在本实用新型中，进气道1在空气静压过渡室2的上方倾斜设置。

优选的是，进气道1与空气静压过渡室2顶部横截面之间的夹角为1-90度，优选为5-75 度，更优选为10-60度，进一步优选为15-45度。

在本实用新型中，进气口101与空气静压过渡室2顶部横截面之间的夹角为1-90度，优选为15-85度，更优选为30-80度，进一步优选为45-75度。

在本实用新型中，所有进气口101的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

在本实用新型中，所有出气口102的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

优选的是，空气静压过渡室2顶部同一圆周上出气口102的截面积相同，空气静压过渡室2顶部不同圆周上出气口102的截面积不相同。

优选的是，靠近空气静压过渡室2顶部圆心的出气口102的截面积小于远离空气静压过渡室2顶部圆心的出气口102的截面积。

作为优选，空气静压过渡室2与压力空气输出管道3通过轴承6连接。

作为优选，所述驱动装置4为电机，优选为力矩中空高速电机。

作为优选，出气口102处设有进气道控制阀103。

作为优选，冷却装置外壳502上还设有冷凝水出水阀7。

作为优选，冷却装置外壳502上还设有空气出气阀8。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种发动机系统。

一种发动机系统，该发动机系统包括第一种实施方案中所述的高效压气机和发动机9。发动机9设有发动机进气口901。压力空气输出管道3的末端与发动机进气口901连接。

优选的是，所述发动机9为冲压发动机。

作为优选，该发动机系统还包括空气静压室10。压力空气输出管道3的末端与空气静压室10的进气口连接，空气静压室10的出气口与发动机进气口901连接。

作为优选，该发动机系统为点阵全信息化发动机系统，点阵全信息化发动机系统包括n 个高效压气机和发动机9，n个高效压气机的压力空气输出管道3的末端与发动机进气口901 连接。优选的是n为2-200，优选为5-150，更优选为10-100。

根据本实用新型提供的第三种实施方案，提供一种高效压气机压缩空气的方法。

一种高效压气机压缩空气的方法或使用第一种实施方案中所述高效压气机的方法，该方法包括以下步骤：

1)启动驱动装置4；

2)驱动装置4驱动空气静压过渡室2转动，空气从进气道1的进气口101进入进气道1，沿着进气道1流动并压缩，从进气道1的出气口102进入空气静压过渡室2；

3)压缩后的空气经过空气静压过渡室2进入压力空气输出管道3；

4)驱动装置4工作过程中，冷却装置5对驱动装置4进行冷却，冷却产生的水从冷凝水出水阀7处排出；空气静压过渡室2与压力空气输出管道3连接处的漏风在冷却装置5中冷却，冷却水从冷凝水出水阀7处排出，冷却风从空气出气阀8处排出。

作为优选，该方法还包括：

5)压缩后的空气从压力空气输出管道3进入空气静压室10，再输送至发动机进气口901。

实施例1

如图1-3、8所示，一种高效压气机系统，该压气机包括进气道1、空气静压过渡室2、压力空气输出管道3、驱动装置4。空气静压过渡室2的上方设有3组进气道1，每一组进气道1包括4个进气道1。进气道1的一端为进气口101。进气道1的另一端为出气口102。进气道1为管状通道。进气道1设置在空气静压过渡室2的上方并与空气静压过渡室2固定连接。出气口102与空气静压过渡室2的顶部连通。空气静压过渡室2与压力空气输出管道3 通过轴承6连接。空气静压过渡室2的底部设有过渡室出气口201。过渡室出气口201与压力空气输出管道3连通。驱动装置4连接并驱动空气静压过渡室2。

空气静压过渡室2的顶部为圆形。进气道1的进气口101方向均在空气静压过渡室2顶部的直径上或径向上。进气道1均匀地分布在空气静压过渡室2顶部的外周。每一组进气道 1中的进气道1沿空气静压过渡室2顶部的直径方向从里到外排布。空气静压过渡室2顶部同一圆周上相邻进气道1的进气口101之间的距离相同。每一个进气道1沿着空气静压过渡室2顶部圆周的方向弧形设置。进气道1在空气静压过渡室2的上方倾斜设置，进气道1与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为10度。进气口101与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为80度。

所有进气口101的截面积全部相同，空气静压过渡室2顶部同一圆周上出气口102的截面积相同，空气静压过渡室2顶部不同圆周上出气口102的截面积不相同。靠近空气静压过渡室2顶部圆心的出气口102的截面积小于远离空气静压过渡室2顶部圆心的出气口102的截面积。

所述驱动装置4为力矩中空高速电机。进气口101的直径为500mm。

实施例2

如图4所示，重复实施例1，只是该装置还包括冷却装置5。冷却装置5包括热交换冷凝管501、冷却装置外壳502。冷却装置外壳502包裹在空气静压过渡室2、压力空气输出管道3前端和力矩中空高速电机4的外侧四周。热交换冷凝管501设置在冷却装置外壳502内。冷却装置外壳502上设有热交换冷凝管进水口50201和热交换冷凝管出水口50202。热交换冷凝管501的进水端与热交换冷凝管进水口50201连接。热交换冷凝管501的出水端与热交换冷凝管出水口50202连接。热交换冷凝管进水口50201设置在冷却装置外壳502靠近的过渡室出气口201一端。热交换冷凝管出水口50202设置在冷却装置外壳502靠近进气道1上出气口102的一端。

实施例3

重复实施例2，只是进气道1在空气静压过渡室2的上方倾斜设置，进气道1与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为20度。进气口101与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为85度。

实施例4

重复实施例2，只是进气道1在空气静压过渡室2的上方倾斜设置，进气道1与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为30度。进气口101与空气静压过渡室2顶部之间的夹角为60度。

实施例5

重复实施例2，只是所有进气口101的截面积全部相同，所有出气口102的截面积也全部相同。

实施例6

重复实施例2，只是冷却装置外壳502上还设有冷凝水出水阀7，冷却装置外壳502上还设有空气出气阀8。

实施例7

如图6和7所示，重复实施例2，只是该高效压气机设有两组进气道。

实施例8

如图5所示，一种发动机系统，该发动机系统包括实施例2中所述的高效压气机和发动机9。发动机9设有发动机进气口901。压力空气输出管道3的末端与发动机进气口901连接。所述发动机9为冲压发动机。

实施例9

重复实施例8，只是该发动机系统还包括空气静压室10。压力空气输出管道3的末端与空气静压室10的进气口连接，空气静压室10的出气口与发动机进气口901连接。

实施例10

重复实施例9，只是该发动机系统为点阵全信息化发动机系统，点阵全信息化发动机系统包括50个高效压气机和发动机9，50个高效压气机的压力空气输出管道3的末端与发动机进气口901连接。

使用实施例1

使用实施例2中所述的高效压气机的方法，该方法包括以下步骤：

1)启动力矩中空高速电机4；

2)力矩中空高速电机4驱动空气静压过渡室2和转动，空气从进气道1的进气口101进入进气道1，沿着进气道1流动并压缩，从进气道1的出气口102进入空气静压过渡室2；

3)压缩后的空气经过空气静压过渡室2进入压力空气输出管道3；

4)力矩中空高速电机4工作过程中，冷却装置5对力矩中空高速电机4进行冷却，冷却产生的水从冷凝水出水阀7处排出；空气静压过渡室2与压力空气输出管道3连接处的漏风在冷却装置5中冷却，冷却水从冷凝水出水阀7处排出，冷却风从空气出气阀8处排出；

5)压缩后的空气从压力空气输出管道3进入空气静压室10，再输送至发动机进气口901。

使用实施例2

使用实施例3中所述的高效压气机的方法，重复使用实施例1的方法步骤。

使用实施例3

使用实施例4中所述的高效压气机的方法，重复使用实施例1的方法步骤。

使用实施例4

使用实施例5中所述的高效压气机的方法，重复使用实施例1的方法步骤。

对比例1

使用某厂家成产的NC型轴流式压气机进行空气压缩。

压气机总压比为压气机出口空气总压与进口空气总压之比；压气机效率为单位时间为压缩空气的体积或重量。

Claims (37)

1.一种航天、航空、船舶发动机的高效压气机系统，该压气机包括进气道(1)、空气静压过渡室(2)、压力空气输出管道(3)、驱动装置(4)；进气道(1)的一端为进气口(101)，进气道(1)的另一端为出气口(102)；进气道(1)为管状通道；进气道(1)设置在空气静压过渡室(2)的上方并与空气静压过渡室(2)固定连接，出气口(102)与空气静压过渡室(2)的顶部连通；空气静压过渡室(2)与压力空气输出管道(3)活动连接，空气静压过渡室(2)的底部设有过渡室出气口(201)，过渡室出气口(201)与压力空气输出管道(3)连通；驱动装置(4)连接并驱动空气静压过渡室(2)；

其中：进气口(101)的直径为10-2000mm。

2.根据权利要求1所述的高效压气机系统，其特征在于：该压气机还包括冷却装置(5)，冷却装置(5)包括热交换冷凝管(501)、冷却装置外壳(502)，冷却装置外壳(502)包裹在空气静压过渡室(2)、压力空气输出管道(3)前端和驱动装置(4)的外侧四周；热交换冷凝管(501)设置在冷却装置外壳(502)内，冷却装置外壳(502)上设有热交换冷凝管进水口(50201)和热交换冷凝管出水口(50202)；热交换冷凝管(501)的进水端与热交换冷凝管进水口(50201)连接；热交换冷凝管(501)的出水端与热交换冷凝管出水口(50202)连接。

3.根据权利要求2所述的高效压气机系统，其特征在于：热交换冷凝管进水口(50201)设置在冷却装置外壳(502)靠近过渡室出气口(201)的一端，热交换冷凝管出水口(50202)设置在冷却装置外壳(502)靠近进气道(1)上出气口(102)的一端。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)的上方设有1-50组进气道(1)。

5.根据权利要求4所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)的上方设有2-20组进气道(1)。

6.根据权利要求4所述的高效压气机系统，其特征在于：每一组进气道(1)包括1-50个进气道(1)，每一个进气道(1)的一端独立为一个进气口(101)，每一个进气道(1)的另一端独立为一个出气口(102)。

7.根据权利要求6所述的高效压气机系统，其特征在于：每一组进气道(1)包括2-20个进气道(1)。

8.根据权利要求4所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)的顶部为圆形。

9.根据权利要求5-7中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2) 的顶部为圆形。

10.根据权利要求8所述的高效压气机系统，其特征在于：进气道(1)的进气口(101)方向均在空气静压过渡室(2)顶部的直径上或径向上，进气道(1)均匀地分布在空气静压过渡室(2)顶部的外周。

11.根据权利要求9所述的高效压气机系统，其特征在于：进气道(1)的进气口(101)方向均在空气静压过渡室(2)顶部的直径上或径向上，进气道(1)均匀地分布在空气静压过渡室(2)顶部的外周。

12.根据权利要求8或10-11中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：每一组进气道(1)中的进气道(1)沿空气静压过渡室(2)顶部的直径方向从里到外排布；和/或

每一个进气道(1)沿着空气静压过渡室(2)顶部圆周的方向弧形设置。

13.根据权利要求9所述的高效压气机系统，其特征在于：每一组进气道(1)中的进气道(1)沿空气静压过渡室(2)顶部的直径方向从里到外排布；和/或

每一个进气道(1)沿着空气静压过渡室(2)顶部圆周的方向弧形设置。

14.根据权利要求12所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)顶部同一圆周上相邻进气道(1)的进气口(101)之间的距离相同。

15.根据权利要求13所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)顶部同一圆周上相邻进气道(1)的进气口(101)之间的距离相同。

16.根据权利要求1-3、5-8、10-11或13-15中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：进气道(1)在空气静压过渡室(2)的上方倾斜设置。

17.根据权利要求16所述的高效压气机系统，其特征在于：进气道(1)与空气静压过渡室(2)顶部横截面之间的夹角为1-90度；和/或

进气口(101)与空气静压过渡室(2)顶部横截面之间的夹角为1-90度。

18.根据权利要求17所述的高效压气机系统，其特征在于：进气道(1)与空气静压过渡室(2)顶部横截面之间的夹角为10-60度；和/或

进气口(101)与空气静压过渡室(2)顶部横截面之间的夹角为30-80度。

19.根据权利要求8、10-11或13-15中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：所有进气口(101)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同；和/或

所有出气口(102)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

20.根据权利要求9所述的高效压气机系统，其特征在于：所有进气口(101)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同；和/或

所有出气口(102)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

21.根据权利要求12所述的高效压气机系统，其特征在于：所有进气口(101)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同；和/或

所有出气口(102)的截面积全部相同、全部不相同或部分相同。

22.根据权利要求19所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)顶部同一圆周上出气口(102)的截面积相同，空气静压过渡室(2)顶部不同圆周上出气口(102)的截面积不相同。

23.根据权利要求20或21所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)顶部同一圆周上出气口(102)的截面积相同，空气静压过渡室(2)顶部不同圆周上出气口(102)的截面积不相同。

24.根据权利要求22所述的高效压气机系统，其特征在于：靠近空气静压过渡室(2)顶部圆心的出气口(102)的截面积小于远离空气静压过渡室(2)顶部圆心的出气口(102)的截面积。

25.根据权利要求23所述的高效压气机系统，其特征在于：靠近空气静压过渡室(2)顶部圆心的出气口(102)的截面积小于远离空气静压过渡室(2)顶部圆心的出气口(102)的截面积。

26.根据权利要求1-3、5-8、10-11、13-15、17-18、20-22或24-25中任一项所述的高效压气机系统，其特征在于：空气静压过渡室(2)与压力空气输出管道(3)通过轴承(6)连接；和/或

所述驱动装置(4)为电机；和/或

出气口(102)处设有进气道控制阀(103)。

27.根据权利要求26所述的高效压气机系统，其特征在于：所述驱动装置(4)为力矩中空高速电机。

28.根据权利要求26所述的高效压气机系统，其特征在于：冷却装置外壳(502)上还设有冷凝水出水阀(7)；和/或

冷却装置外壳(502)上还设有空气出气阀(8)。

29.一种发动机系统，该发动机系统包括权利要求1-28中任一项所述的高效压气机和发动机(9)，发动机(9)设有发动机进气口(901)，压力空气输出管道(3)的末端与发动机进气口(901)连接。

30.根据权利要求29所述的发动机系统，其特征在于：所述发动机(9)为冲压发动机。

31.根据权利要求29或30所述的发动机系统，其特征在于：该发动机系统还包括空气静压室(10)，压力空气输出管道(3)的末端与空气静压室(10)的进气口连接，空气静压室(10)的出气口与发动机进气口(901)连接。

32.根据权利要求29或30所述的发动机系统，其特征在于：该发动机系统为点阵全信息化发动机系统，点阵全信息化发动机系统包括n个高效压气机和发动机(9)，n个高效压气机的压力空气输出管道(3)的末端与发动机进气口(901)连接。

33.根据权利要求31所述的发动机系统，其特征在于：该发动机系统为点阵全信息化发动机系统，点阵全信息化发动机系统包括n个高效压气机和发动机(9)，n个高效压气机的压力空气输出管道(3)的末端与发动机进气口(901)连接。

34.根据权利要求32所述的发动机系统，其特征在于：n为2-200。

35.根据权利要求33所述的发动机系统，其特征在于：n为2-200。

36.根据权利要求34或35所述的发动机系统，其特征在于：n为5-150。

37.根据权利要求36所述的发动机系统，其特征在于：n为10-100。