与传统机载空气循环制冷系统相比,蒸发循环制冷系统具有不需要发动机引气,制冷系数高、燃油代偿损失小的优点。由于引气对发动机性能影响很大,因此国内外直升机环控系统大量采用蒸发循环制冷。这些年,在固定翼飞机及吊舱上的电子设备冷却系统,也在逐渐采用蒸发循环制冷。国内机载蒸发循环技术经过近二十年的发展,核心部件已达到或接近国外先进技术水平,现主要差距在系统构型上。进入二十一世纪后,国外机载蒸发循环已广泛应用效率更高、运行更可靠的准二级压缩系统,而国内还停留在传统的单级压缩系统。为了推动新技术的工程化,本课题针对蒸发循环系统匹配、涡旋压缩中间注入、闪发分离机载适用性、准二级系统试验验证等核心技术进行了研究。首先,开展了准二级蒸发循环系统工作原理和组织架构的研究,明确了系统各部件的功能,提出了系统工程化涉及的关键技术和技术难点,确定了研究方向。然后,建立了机载准二级蒸发循环系统运行、涡旋压缩中间注入、制冷剂闪发分离等关键技术的计算流程和数学模型。通过理论计算,解决了机载准二级蒸发循环系统匹配、涡旋压缩机注入参数设计及各种飞行姿态下闪发器气液分离等只能凭经验选取的难题,提出了系统核心关键部件,如压缩机、闪发器、过冷过热器等设计参数的确定方法。通过FLUNT流体仿真工具,对闪发器在不同的飞行姿态下制冷剂的闪发分离情况进行了分析,初步验证了闪发器的机载适应性。最后,根据系统试验需求并基于国内现状,确定了试验方案,开展了系统核心关键部件的设计制造和试验验证,将试验数据与理论数据进行了对比分析,验证了数学模型和仿真的准确性。试验结果表明:直立、倾斜45°和侧立三种飞行姿态下,准二级蒸发循环系统的设计可以满足安全飞行的要求。