[发明专利]一种旋成体激光吊舱的离心压气机排气系统

说明书

本发明提出了一种旋成体激光吊舱的离心压气机排气系统，包括：离心叶轮和扩压器，密封安装在旋成体激光吊舱的尾气回收室上，所述扩压器与离心叶轮连接；增速器，输出轴用于驱动所述离心叶轮吸入尾气回收室内的尾气；电机，用于驱动所述增速器；头锥，固定在所述离心叶轮上且与离心叶轮同步转动；尾气喷管，安装在所述扩压器上，用于改变尾气流动方向；尾锥，安装在所述尾气喷管的后端，设置有多个导流进气道。通过优化离心叶轮的几何参数，改变流场结构，使离心压气机总压比≥2.1倍，等熵效率≥80％，适用温度273.15K～900K。本发明系统总压比大、适用温度范围广、失速裕度大、效率高和可靠性高。

技术领域

本发明涉及离心压气机排气技术，特别是涉及一种旋成体激光吊舱的离心压气机排气系统，属于离心压气机技术领域。

背景技术

旋成体激光吊舱作为一种先进的无人机机载激光武器平台，近年来得到迅速发展。旋成体激光吊舱可以挂载在中大型无人机上，主要用于打击低慢小飞行器，如高空侦察气球、小型无人机和低速导弹等。旋成体激光吊舱具有反应快，毁伤大和成本低等特点。旋成体激光吊舱在运行时产生的高温、低压尾气，需要及时排出才能保持稳定运行。旋成体激光吊舱排放尾气的压强通常只有25000Pa，相等于约10km的海拔高度，而无人机的巡航高度一般在5km左右，因此必须采用对尾气进行增压才能将其顺利排出。旋成体激光吊舱排放尾气的尾气温度达到900K，直接增压对压气机的设计难度较大，必须将其进行冷却到特定的温度才能将尾气增压排出。

离心压气机排气系统，依靠锂电源或者直流电源驱动大功率无刷电机，无刷电机带动离心压气机高速旋转(转速≥30000rpm)。离心叶轮吸入空气或其它气体并对其进行做功，使气流的总压提高和速度增大。气体进入扩压器后，切除气流的线速度，增大静压，降低动压。气流增压后从尾部顺畅排出。离心压气机排气系统具有压比高、体积小和效率高等特点，作为增压器已经广泛应用于航空航天领域，对飞行器的性能产生重要的影响。现有离心压气机排气系统通常针对常温气体设计，气体压强高、密度大。因此无法满足旋成体激光吊舱尾气排放的设计需求。

离心叶轮、扩压器叶片的气动外形、喷管和结构支撑是旋成体激光吊舱排气系统设计的重要关键技术。叶片的几何造型、叶片数量、直径和转速等参数的优化设计，使其与电机的轴功率相匹配，获得更大的压比和更高的效率是旋成体激光吊舱排气系统设计的主要技术难点。

因此，旋成激光吊舱排气系统的气动外形优化设计必须依靠大型计算流体力学数值模拟软件平台和高性能计算机进行数值计算，结合计算流体力学技术、地面试验测试技术、材料技术和制造技术等才能获得性能优异的旋成体激光吊舱排气系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有旋成体激光吊舱排气系统的性能不足，提出了适用于高温、低压尾气的旋成体激光吊舱排气系统，功率≥45kw，可满足海拔≥5km，马赫数0.0～0.3飞行范围内，无人机机载成体激光吊舱运行条件。

根据本发明的一个方面，提供一种旋成体激光吊舱的离心压气机排气系统，包括：

离心叶轮和扩压器，密封安装在旋成体激光吊舱的尾气回收室上，所述扩压器与离心叶轮连接；

增速器，输出轴用于驱动所述离心叶轮吸入尾气回收室内的尾气；

电机，用于驱动所述增速器；

头锥，固定在所述离心叶轮上且与离心叶轮同步转动；

尾气喷管，安装在所述扩压器上，用于改变尾气流动方向；

尾锥，安装在所述尾气喷管的后端，设置有多个导流进气道。

进一步地，还包括：

电机安装架，所述电机安装在电机安装架上；

增速器安装架，所述增速器安装在增速器安装架上；

所述增速器安装架包括：