飞机电动环控系统中的离心压气机从飞机外部引气时,其运行工况的多变性和复杂性导致压气机轴承-转子系统容易发生故障,因此确保压气机轴系的安全性及稳定性是保障压气机正常工作的必要条件。鉴于航空装备逐渐向高速化和轻量化发展的趋势,对动压气浮压气机转子系统各主要部件进行设计,利用数值仿真方法对所设计的压气机各部件及轴系动力学特性进行分析。旨在研发一种新型的动压气浮压气机以及为后续同类压气机的开发及研制提供参考。根据压气机运行工况需求确定叶轮基础设计参数并完成离心叶轮的气动设计。对叶轮进行流场和强度计算,开展气体载荷和离心载荷对叶轮强度影响的研究。计算结果表明:有无耦合场下的最大应力和变形位置分布相同,但流固耦合场下叶轮的最大应力和变形量均有所增加,在工程计算中只需考虑离心载荷对叶轮强度的影响即可。完成满足叶轮转速和转矩需求的永磁直流无刷电机主体结构的设计。通过开展电机的磁密分布研究,发现2极圆柱片式磁钢转子的永磁直流无刷电机磁密成对称分布且气隙周向磁密变化周期数为电机极对数的2倍。对所建立的气体轴承仿真模型计算结果进行整理,得到气体轴承各动静参数随系统综合特性参数—Sommerfeld数的变化规律。对转子系统进行模态分析讨论转子质量、轴承刚度和陀螺效应对转子系统临界转速的影响。计算结果表明:轴承刚度对不同质量的转子系统前两阶临界转速影响较小,对第三阶临界转速影响较大。相同刚度下随着转子质量的增加,陀螺效应对一阶临界转速的影响增大,对二阶和三阶临界转速的影响减小。刚度的增加会改变陀螺效应对不同质量转子各阶临界转速的影响规律。开展密封产生的气流激振力和电机产生的电磁作用力及两者耦合场下的转子系统稳定性分析。发现气流激振力和耦合场下的稳定性图谱变化规律相同,且气流激振力大于电磁作用力对系统稳定性的影响。最后使用加工完毕的电机和气体轴承为试验件,完成电主轴气体轴承实验台设计和搭建,为后续动压气浮压气机主要部件的性能实验测试建立基础。