發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計 - 圖文-

1、航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計姓名:楊程浩班級:1115062班學(xué)號:111506236院系:航空工程系指導(dǎo)老師:張麗娜2014年6月18日航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目JetCat P-100-RX小型發(fā)動機(jī)拆裝測繪二、設(shè)計內(nèi)容(1收集和查閱專業(yè)相關(guān)資料,了解小型發(fā)動機(jī)的功用;(2進(jìn)行小型發(fā)動機(jī)分解,記錄小型發(fā)動機(jī)分解過程,畫出分解示意圖,并對其拆裝流程進(jìn)行分析;(3分析小型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)組成,分析核心機(jī)單元體組成,分析小型發(fā)動機(jī)啟動與工作過程;(4進(jìn)行發(fā)動機(jī)測繪(每個小組需完成以下內(nèi)容,個人任務(wù)根據(jù)各自小組成員分配方案進(jìn)行,主要包括:完成發(fā)動機(jī)零件的測繪:軸、軸套、前內(nèi)導(dǎo)流罩、前外導(dǎo)流罩、離

2、心葉輪、擴(kuò)壓器1、擴(kuò)壓器2、燃燒室、渦輪導(dǎo)流器、渦輪工作葉輪、尾噴管、整流錐、發(fā)動機(jī)殼體;完成部件裝配圖:進(jìn)氣道部件,壓氣機(jī)部件,渦輪部件,尾噴管部件,軸與軸套;畫出小型發(fā)動機(jī)的總裝配圖(根據(jù)小組及個人情況和意愿做。三、設(shè)計要求(1在兩周內(nèi)完成所有課程設(shè)計任務(wù);(2完成發(fā)動機(jī)拆裝,完成分解示意圖,完成小型發(fā)動機(jī)拆裝流程分析,分析小型發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理;(3對小型發(fā)動機(jī)零件進(jìn)行分析、測繪,完成零件圖、部件組裝圖和總裝配圖的繪制;(4完成零件圖、部件組裝圖(或總裝配圖等至少3張以上圖紙;(5完成課程設(shè)計報告。四、參考資料(1JetCat P-100-RX小型發(fā)動機(jī)說明書(英文(2JetCAT渦輪

3、發(fā)動機(jī)使用說明書(3航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計具體安排(4北航微發(fā)裝配實驗指導(dǎo)書目錄一、JetCat P-100-RX小型發(fā)動機(jī)的功用 (41.1 簡介 (41.2 功用 (4二、小型發(fā)動機(jī)的工作原理 (52.1 工作原理 (52.2 具體步驟 (5三、小型發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)分析 (63.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析 (63.2 核心機(jī)單元體分析 (7四、小型發(fā)動機(jī)拆裝流程分析 (9五、小發(fā)零件的測繪、部件組裝 (155.1 擴(kuò)壓器1的測繪 (15一、JetCat P-100-RX小型發(fā)動機(jī)的功用1.1 簡介微型渦輪發(fā)動機(jī)是航空發(fā)動機(jī)的一個新領(lǐng)域。這類發(fā)動機(jī)的推力為數(shù)十至數(shù)百牛,功率為數(shù)瓦至數(shù)百瓦。它們在設(shè)計思想、

4、參數(shù)選擇、部件形式、結(jié)構(gòu)支撐、材料工藝及研制等方面均有其特點(diǎn),將會越來越廣泛地用作靶機(jī)、航空模型、小型無人駕駛飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈的動力裝置。在國內(nèi)外均具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。隨著世界航空工業(yè)發(fā)展以及一些國家對武器裝備的要求,小型航空渦輪發(fā)動機(jī)發(fā)展很快,產(chǎn)品的種類和型號大大增加,已經(jīng)形成系列產(chǎn)品。制造技術(shù)也逐漸成熟,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,除用于小型飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)、靶機(jī)、巡航導(dǎo)彈、航模、飛機(jī)輔助動力裝置外,近年來又出現(xiàn)了新的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)煙機(jī)。微小型航空渦輪發(fā)動機(jī)(以下簡稱微小發(fā)的廣泛應(yīng)用,不僅為微小發(fā)的發(fā)展創(chuàng)造了條件,而且也使微小發(fā)的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益大大提高。1.2 功用微小發(fā)從出現(xiàn)到今天已經(jīng)走過

5、了24年的歷史。1983年的3月20號,由英國人杰里·杰克曼領(lǐng)銜的團(tuán)隊研制的第一臺微小發(fā)成功的為一架模型飛機(jī)完成3分鐘飛行而提供動力,由此拉開了微型發(fā)動機(jī)在航空領(lǐng)域中精彩演出的序幕。第一臺微小發(fā)約 30 磅重左右,可以產(chǎn)生9磅的推力,轉(zhuǎn)子極限轉(zhuǎn)速可達(dá)95000rpm。而在20多年后的今天,相同尺寸及重量的渦輪發(fā)動機(jī)可在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到120000rpm的前提下產(chǎn)生30多磅的推力級。 圖1-1本實驗采用的是JetCat P-100RX 小型發(fā)動機(jī),其轉(zhuǎn)速為1520001/min,推力為100N ber,重量為1080g(含啟動馬達(dá),直徑為97mm,長度為245mm,轉(zhuǎn)速范圍為42000-1

6、520001/min,噴口最高溫度可達(dá)到730°C,最大耗油量350ml/min, 使用燃油Kerosin JetA1,煤油,油機(jī)混合比為5%,須返廠維修時間為50小時。目前用于小型飛機(jī)、直升機(jī)、無人機(jī)、靶機(jī)、巡航導(dǎo)彈、航模、飛機(jī)輔助動力裝置和發(fā)煙機(jī)。二、小型發(fā)動機(jī)的工作原理2.1 工作原理燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)是由進(jìn)氣裝置、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管等主要部分組成。從進(jìn)氣裝置進(jìn)入的空氣在壓氣機(jī)中被壓縮后,進(jìn)入燃燒室并在那里與噴入的油混合燃燒,生成高溫高壓燃?xì)?。燃?xì)庠谂蛎涍^程中驅(qū)動渦輪做高速旋轉(zhuǎn),將部分能量轉(zhuǎn)變成渦輪功。渦輪帶動壓氣機(jī)不斷吸進(jìn)空氣并進(jìn)行和壓縮,使發(fā)動機(jī)能連續(xù)工作。經(jīng)過渦輪之

7、后的燃?xì)鈴奈矅姽車姵霎a(chǎn)生推力。2.2 具體步驟接通點(diǎn)火器加熱接通電機(jī)帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),然后快速斷開,以得到一個較低的轉(zhuǎn)速狀態(tài)打開氣閥,丙烷氣應(yīng)在燃燒室內(nèi)點(diǎn)火成功如果點(diǎn)火成功,則斷開點(diǎn)火器,接通電機(jī)加速接通油閥,控制油泵,使燃油進(jìn)入燃燒室,并維持一個較小的流量燃油蒸發(fā)燃燒時,發(fā)動機(jī)的狀態(tài)有顯著變化,轉(zhuǎn)速上升,聲音增大調(diào)節(jié)供油量,避免轉(zhuǎn)速懸掛當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時,切斷氣閥當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時,電機(jī)脫開繼續(xù)加油,直至發(fā)動機(jī)進(jìn)入慢車狀態(tài)慢車以后,改變供油量,可以改變發(fā)動機(jī)狀態(tài),產(chǎn)生期望的推力圖2-1 工作原理簡圖三、小型發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)分析3.1 結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分析壓氣機(jī)部件由進(jìn)氣道、離心葉輪、擴(kuò)壓器、壓氣機(jī)蓋和壓

8、氣機(jī)機(jī)匣組成。進(jìn)氣道由前內(nèi)導(dǎo)流罩和前外導(dǎo)流罩組成。進(jìn)氣口為環(huán)形,無進(jìn)口導(dǎo)流葉片,流道外壁設(shè)置消聲襯板,無防冰裝置。對于離心葉輪是這次自己主要負(fù)責(zé)的零件。壓氣機(jī)葉輪為半封閉式,單面進(jìn)氣,其葉片為前彎型葉輪的單級軸流式結(jié)構(gòu)。葉片分為長短兩組,由6個大葉片和6個小葉片組成。這種設(shè)計減少了零件數(shù)目,簡化了結(jié)構(gòu)。擴(kuò)壓器是使將離心葉輪高速甩出的氣流減速增壓,減少氣流流動損失,達(dá)到提高效率、簡化結(jié)構(gòu)的目的。壓氣機(jī)蓋大安裝邊上的內(nèi)環(huán)槽對壓氣機(jī)機(jī)匣上的環(huán)形凸緣定心。在小安裝邊上有螺樁,用來固定進(jìn)氣道。在壓氣機(jī)蓋的專用凸丙烷燃油ECU 油門桿電池組駕駛艙面板點(diǎn)火器啟動電機(jī)丙烷閥燃油閥燃油泵傳感器肋上有使空氣進(jìn)入進(jìn)

9、氣道封嚴(yán)襯套去的氣孔。壓氣機(jī)蓋和壓氣機(jī)機(jī)匣用螺栓固定在渦輪機(jī)匣上。壓氣機(jī)機(jī)匣的凸肋上有使空氣通往軸承封嚴(yán)蓋去的進(jìn)氣孔和滑油回油孔。渦輪部件由渦輪導(dǎo)流器和渦輪工作葉輪組成。渦輪導(dǎo)流器又稱渦輪靜子,有16個葉片,渦輪工作葉輪又稱渦輪轉(zhuǎn)子,有26個葉片,屬于徑向式渦輪。一排靜子葉片和一排轉(zhuǎn)子葉片組成渦輪的一個級,氣體通過渦輪膨脹做功,氣體比容增大,密度減小。燃燒室為短環(huán)形。火焰筒由內(nèi)外壁兩部分組成。外壁與壓氣機(jī)相接,分布有6排大小不一的氣孔,達(dá)到冷卻目的。內(nèi)壁與渦輪導(dǎo)流器相接觸。有12個高壓空氣霧化噴嘴。尾噴管部件由外殼和整流錐組成。是固定面積收斂噴管,風(fēng)扇流道內(nèi)設(shè)置反推力裝置。尾噴管功能是將從渦輪

10、流出的燃?xì)馀蛎浖铀?將燃?xì)庵幸徊糠譄犰兽D(zhuǎn)化為動能,從尾噴管告訴噴出,產(chǎn)生反作用推力。整流錐和外殼通過3個螺栓固定。啟動系統(tǒng):采用氣起動機(jī)裝在附件齒輪機(jī)匣上?？刂葡到y(tǒng):主發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)(MEC。指示系統(tǒng):發(fā)動機(jī)指示系統(tǒng)(EIS。3.2 核心機(jī)單元體分析JetCat P100-RX小型發(fā)動機(jī)的核心機(jī)主要有三部分組成:壓氣機(jī),燃燒室,渦輪。本發(fā)動機(jī)為離心壓氣機(jī),由兩個基本部分組成:一個是固定部分,一個是旋轉(zhuǎn)部分。固定部分是由進(jìn)氣裝置、葉輪的前壁和后壁、擴(kuò)壓氣以及支撐轉(zhuǎn)動部分的機(jī)匣組成。轉(zhuǎn)動部分由導(dǎo)風(fēng)輪、離心葉輪以及帶動他們的轉(zhuǎn)子軸組成。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子:進(jìn)入壓氣機(jī)的氣流由進(jìn)氣道裝置導(dǎo)入導(dǎo)風(fēng)輪,經(jīng)導(dǎo)風(fēng)輪進(jìn)入

11、離心葉輪。離心葉輪的進(jìn)口向中間收攏使她的直徑盡量減小,來有效地利用葉輪外徑的切線速度以提高葉輪對氣流的加工量。壓氣機(jī)前靜子:由進(jìn)氣裝置、葉輪的前壁和后壁、擴(kuò)壓氣以及支撐轉(zhuǎn)動部分的機(jī)匣組成。從離心葉輪出來的高速氣流先在擴(kuò)壓器1中降速增壓,再流入擴(kuò)壓器2中繼續(xù)降速增壓,使氣流壓力提高。前機(jī)匣有鈦合金鍛制,延伸機(jī)匣由不銹鋼鍛制。延伸機(jī)匣通過螺栓和螺帽安裝在前機(jī)匣上,其中有9個連接點(diǎn)是焊接的,是前機(jī)匣和延伸機(jī)匣成為一個不可分離的整體。前機(jī)匣的下半環(huán)和延伸機(jī)匣上有孔探孔,用于檢查內(nèi)部區(qū)域。前靜子機(jī)匣在風(fēng)扇框架和燃燒室機(jī)匣之間形成承載結(jié)構(gòu)。在前機(jī)匣和延伸機(jī)匣上有引氣口,可以將引氣引到飛機(jī)起源系統(tǒng),作為渦輪

12、冷卻空氣。燃燒室機(jī)匣:燃燒室機(jī)匣用于提供結(jié)構(gòu)安裝面,傳遞軸向載荷,提供高壓壓氣機(jī)和高壓渦輪之間的氣流通道。燃燒室機(jī)匣上安裝有高壓壓氣機(jī)出口導(dǎo)向葉片(OGV和擴(kuò)散器,擴(kuò)散器可減緩進(jìn)入燃燒室的氣流速度。燃燒室:JetCat P100-RX小型發(fā)動機(jī)采用短環(huán)形燃燒室,裝配式結(jié)構(gòu)。采用這樣的設(shè)計,可產(chǎn)生更適宜的油氣混合氣和低的熱應(yīng)力。燃燒室包含在機(jī)匣內(nèi),包括內(nèi)筒、外筒及其整流罩,12個主級和次級旋流噴嘴,支撐套筒。外筒和外筒整流罩焊接在支撐套筒上,內(nèi)筒和內(nèi)筒整流罩用螺栓也支撐套筒固定在一起。渦輪進(jìn)口導(dǎo)向器:渦輪進(jìn)口導(dǎo)向器(噴嘴環(huán)是一個單級、氣冷式組件,他安裝于燃燒室機(jī)匣上,可引導(dǎo)燃燒室出口的燃?xì)庖宰罴?/p>

13、的角度沖擊渦輪轉(zhuǎn)子。進(jìn)口導(dǎo)向器的主要組成部分包括:23個導(dǎo)向器葉片組、外環(huán)和內(nèi)環(huán)。渦輪轉(zhuǎn)子:渦輪轉(zhuǎn)子是一個單級,氣冷渦輪。轉(zhuǎn)子包括前軸,前空氣封嚴(yán)件、渦輪盤、23個葉片和后軸。前軸形成壓氣機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)鏈接,并且支撐壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的后端。渦輪盤是鍛制的機(jī)加工件,渦輪葉片固定于盤的軸向燕尾槽中。高壓渦輪轉(zhuǎn)子后軸通過螺栓連接到渦輪盤的后側(cè),形成高壓渦輪轉(zhuǎn)子的后支撐點(diǎn)。高壓渦輪的后軸由4號軸承支撐,此軸承的內(nèi)圈固定在低壓渦輪軸上。渦輪葉片由高溫鎳合金制成,它們?yōu)閱稳~片設(shè)計,每個葉片都是可換的。葉片通過高壓壓氣機(jī)排氣進(jìn)行內(nèi)部冷卻,冷卻空氣從葉片燕尾槽進(jìn)入,通過葉片前緣,側(cè)面和后緣的通氣孔噴出。渦輪葉片

14、由前后固定環(huán)固定,固定環(huán)用螺栓固定在渦輪盤上。渦輪護(hù)罩和渦輪進(jìn)口導(dǎo)向器組件:渦輪(HPT護(hù)罩和渦輪(LPT進(jìn)口導(dǎo)向器組件位于燃燒室機(jī)匣的后端內(nèi)側(cè)。它形成了核心機(jī)主單元體和渦輪主單元體的連接界面。四、小型發(fā)動機(jī)拆裝流程分析 圖4-1 整機(jī)1.取下機(jī)匣外殼、前外導(dǎo)流罩和起動機(jī)。 圖4-2 拆除機(jī)匣 2. 拆下前內(nèi)導(dǎo)流罩 圖4-4 拆除前內(nèi)導(dǎo)流罩3. 拆下離心葉輪 圖4-5 拆除離心葉輪4. 取出軸和渦輪轉(zhuǎn)子 5. 拆下渦輪導(dǎo)向器 6. 拆下燃燒室 圖4-8 拆除燃燒室7. 拆下軸套 圖4-9 拆除軸套8.拆分?jǐn)U壓器1和擴(kuò)壓器2 圖4-10 分離擴(kuò)壓器1和擴(kuò)壓器29. 所有零部件拆分完成 圖4-11 所有零件拆分完成安裝時由于工具不足和拆發(fā)動機(jī)時對其一些零部件造成損傷,在安裝時就產(chǎn)生了一些困難,一些細(xì)小零件不能重新裝上或者裝上后造成其他零件不能很好的配合安裝。具體的安裝步驟與拆卸時的步驟相反,在此不再詳細(xì)介紹。五、小發(fā)零件的測繪、部件組裝5.1 擴(kuò)壓器1的測繪擴(kuò)壓器是使將離心葉輪高速甩出的氣流減速增壓,減少氣流流動損失,達(dá)到提高效