进入新世纪,当代战争以局部冲突为主并且各种武器装备也朝着无人化、低成本和高效等趋势发展。微型涡喷发动机作为各种无人装备的主要动力,其压气机的运行性能决定着整个装备的性能指标。目前微型涡喷大多数采用单级离心或多级轴流的方式,其效率、制造成本、设计周期和流动损失的问题一直困扰着微型涡喷发动机的发展。为了改善单级离心和多级轴流带来的短板以及整合其优势,在控制轴向和径向尺寸的前提下,本文提出了采用组合压气机的方式提升微型涡喷发动机的运行指标,该组合压气机的设计指标流量3.2kg/s、压比4.8、转速44000r/min和等熵效率80%,主要由自行设计的轴流压气机、离心压气机和无叶扩压器组成,其核心内容如下:首先对自行设计的轴流压气机在100%设计转速下进行了数值模拟计算并绘制了特性曲线,主要分析了设计点的典型流场结构和对比了非设计点工况下的运行性能。结果表明:设计点的流量3.229kg/s、压比1.39和等熵效率84.12%;设计点的流场结构分布较好,流动损失主要集中叶顶区域和叶根区域;非稳况下运行性能差,流动损失大,并且近堵塞点和近失速点的等熵效率分别为66.05%和82.41%。其次以自行设计的离心压气机为对象,旨在研究分析离心压气机的流动机理和损失情况,对100%设计转速进行了数值计算并分析设计点和对比非设计点的运行性能,研究表明:离心在设计工况下的计算值为流量3.363kg/s、压比3.678、等熵效率84.15%,离心压气机在设计工况下的流场情况较好,运行效率高;非稳况下离心压气机的运行效率有所下降,主要由于出口背压的降低和增加,引发了气流攻角和激波的变化。最后基于轴流压气机和离心压气机的流动特性,对其进行组合得到了一款全新的组合压气机,以此为本文的最终研究对象,分别计算了90%、100%和110%转速的全工况点,并绘制了组合压气机在不同转速下的特性曲线。通过计算分析得知:设计点的流量3.131kg/s、压比4.822和等熵效率81.85%,计算值与设计指标基本吻合,符合设计方案;100%设计转速下各典型运行工况流场结构分布各异,设计点和最高效率点的运行情况较好,在中部叶高位置无明显损失,而近堵塞点和近失速点的流动情况极其恶劣,主要原因是偏离设计工况,出口背压和进口气流角的变化,导致离心力、吸力面和压力面之间压差、激波和哥氏力的变化,这四者之间的耦合作用失衡,造成了非设计工况下组合压气机在叶顶和叶根区域的流动损失加大;90%和110%设计转速下最高效率点运行情况较好,等熵效率分别为84.24%和80.45%,主要差别来源于转速的增加,引发激波强度和负载增加,导致流动损失也逐渐加重。