径向航空发动机增压器叶轮结构设计

这款径向叶轮是航空发动机增压系统的核心做功部件，主要承担压缩进入燃烧室的空气、提升进气密度的核心作用，在小型通航飞机动力、辅助动力单元以及部分高空作业设备的增压模块中都有广泛适配场景。从实际工况来看，这类叶轮长期处于高转速、高温度梯度的工作环境，进气端直接承接来自进气道的来流，通过高速旋转将机械能转化为气体的压力能与动能，为后续燃烧环节提供充足的高压进气，直接决定增压系统的压比、效率以及整个动力单元的输出功率上限。

设计过程中首先要匹配安装边界，叶轮中心采用内花键结构与传动轴配合，保证大扭矩传递下的同轴度与连接可靠性，避免高转速下出现连接松动、动平衡超差的问题。叶片采用三元流扭曲构型，从轮盘中心向外缘延伸过程中，叶片安装角、型线曲率沿径向连续变化，目的是适配不同半径处的气流速度三角形，减少气流在叶道内的分离损失，降低流动过程中的涡流与尾迹损失，提升整级的增压效率。相邻叶片之间的流道截面沿气流方向平滑收敛，引导气流从轴向顺利转向径向，在出口处达到设计要求的压力与流速参数。

轮盘部分采用等强度设计思路，从中心轮毂处向外缘逐渐减薄，在满足离心力作用下的结构强度要求的同时，尽可能降低叶轮自身的转动惯量，减少动力响应过程中的迟滞，也能降低轴承的支撑负载。叶片前缘做了小圆角钝化处理，避免来流中的微小颗粒冲蚀造成叶片型线缺损，同时也能降低高转速下的气流激振，减少叶片共振失效的风险。整个叶轮的外形轮廓严格匹配增压壳体的内壁型面，控制叶顶与壳体之间的间隙在合理范围，间隙过大会造成气流泄漏降低效率，间隙过小则容易在热态变形下出现叶顶刮蹭壳体的故障。

建模过程中需要重点保证叶片型面的光顺连续性，每一片叶片的型线偏差都控制在公差范围内，整体做动平衡校核，去除不平衡质量，避免高转速下产生过大振动影响轴承寿命与整机运行稳定性。这类径向叶轮相比轴流叶轮，单级压比更高，结构更紧凑，适合空间受限的小型航空动力单元使用，在设计时还要兼顾材料的高温强度、抗疲劳性能，匹配不同工况下的热膨胀量，保证全工况范围内的结构可靠性与气动性能稳定。