燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件

進(jìn)氣道的功用和基本要求進(jìn)氣道：

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口至發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)進(jìn)口的一段管道進(jìn)氣道的功用：盡可能多的恢復(fù)自由氣體的總壓并輸送該壓力到壓氣機(jī)，這就是沖壓恢復(fù)或壓力恢復(fù)。提供均勻的氣流到壓氣機(jī)使壓氣機(jī)有效地工作。進(jìn)氣道的分類：亞音速進(jìn)氣道

主要用于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，而且為單狀態(tài)飛機(jī)大多采用擴(kuò)張、幾何不可調(diào)的亞音速進(jìn)氣道超音速進(jìn)氣道可以分為內(nèi)壓式、外壓式和混合式三種。進(jìn)氣道的基本要求（１）捕獲流量，總壓損失?。唬ǎ玻┏隹诹鲌?chǎng)均勻；（３）工作穩(wěn)定，不發(fā)生喘振；（４）阻力（壓差阻力、摩擦阻力）小。（５）結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)簡單。亞音速進(jìn)氣道，由前整流錐和殼體組成進(jìn)氣道流動(dòng)模型流量系數(shù)進(jìn)氣道遠(yuǎn)前方截面的面積與進(jìn)氣道唇口處的面積的比值為流量系數(shù)。

進(jìn)氣道流量系數(shù)的變化規(guī)律當(dāng)V=0，M0=0時(shí)，當(dāng)M01

＞M0時(shí)，當(dāng)M01

＝M0時(shí)，當(dāng)M01

＜M0時(shí)，高速或低的質(zhì)量流量低速或高的質(zhì)量流量進(jìn)氣道內(nèi)氣流變化規(guī)律前一段氣流參數(shù)的變化規(guī)律是:速度下降,壓力和溫度升高,也就是空氣受到壓縮,由于空氣本身速度降低而受到的壓縮叫做沖壓壓縮;整流錐后氣流速度稍有上升,壓力和溫度稍有下降,這樣可以使氣流比較均勻地流入壓氣機(jī)保證壓氣機(jī)的正常工作進(jìn)氣道內(nèi)所進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)換是動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ξ荒芎蜔崮茈x心式壓氣機(jī)的工作原理空氣在導(dǎo)流器中的流動(dòng)單面進(jìn)氣的離心式壓氣機(jī)葉輪的進(jìn)口直接與進(jìn)氣道的出口相接雙面進(jìn)氣離心式壓氣機(jī)的進(jìn)氣裝置一般由預(yù)旋片和分氣盆構(gòu)成預(yù)旋片的作用在于造成工作輪進(jìn)口有一定規(guī)律的氣流切向速度分布分氣盆的作用則在于將經(jīng)過預(yù)旋片的空氣分為數(shù)層,以便將空氣較均勻地充滿工作輪葉片的進(jìn)口進(jìn)氣裝置中的流道做成略有收斂,使空氣經(jīng)過它后,速度略有增大，以減少流動(dòng)損失雙面離心式壓氣機(jī)進(jìn)氣裝置空氣在工作葉輪中的流動(dòng)工作葉輪的直徑符號(hào)標(biāo)注如圖(a)所示。如果用某直徑D的圓柱面去截取工作葉輪,并展為平面,即得如圖(b)所示的圖形。工作葉輪前的速度三角形和導(dǎo)風(fēng)輪扭轉(zhuǎn)的作用氣流在擴(kuò)壓器中的流動(dòng)情況：縫隙擴(kuò)壓器葉片擴(kuò)壓器氣流在集氣管中的流動(dòng)情況空氣從葉片式擴(kuò)壓器流出之后,流入集氣管集氣管與燃燒室相連,它的作用除了把空氣導(dǎo)入燃燒室之外,還使氣流速度繼續(xù)降低,進(jìn)一步提高壓力。為了縮小徑向尺寸,常把擴(kuò)壓器和集氣管統(tǒng)一在一起,氣流在拐彎中一邊擴(kuò)壓,一邊轉(zhuǎn)為軸向。

離心式壓氣機(jī)的組成進(jìn)氣系統(tǒng)：使氣流以一定的方向進(jìn)入葉輪，以減小流動(dòng)損失。葉輪：葉輪是高速旋轉(zhuǎn)的部件，對(duì)空氣作功，提高空氣的壓力。

擴(kuò)壓器：位于葉輪的出口處，其通道是擴(kuò)張形的，空氣在流過它時(shí)，速度下降，壓力和溫度上升。

集氣管：使氣流變?yōu)檩S向，將空氣引入燃燒室。

離心式壓氣機(jī)葉輪：高速旋轉(zhuǎn)的部件；其葉片間的通道是擴(kuò)張的；空氣流過它時(shí)，對(duì)空氣做功，加速空氣的流速，同時(shí)提高空氣的壓力。從結(jié)構(gòu)上葉輪分單面葉輪和雙面葉輪兩種。兩面進(jìn)氣，可以增大進(jìn)氣量，對(duì)于平衡作用在軸承上的軸向力也有好處。單面葉輪雙面葉輪增壓原理

離心增壓原理：氣體流過葉輪時(shí)，由于氣體隨葉輪一起作圓周運(yùn)動(dòng)，氣體微團(tuán)受慣性離心力的作用，圓周速度越大，氣體微團(tuán)所受的離心力也越大，因此，葉輪外徑處的壓力遠(yuǎn)比內(nèi)徑處壓力高。減速增壓原理：空氣離開葉輪后進(jìn)入擴(kuò)壓器，通道是擴(kuò)張形的，空氣流過時(shí)，速度下降，壓力提高。分類：多個(gè)單管燃燒室環(huán)管形燃燒室環(huán)形燃燒室多個(gè)單管燃燒室組成：燃燒室頭部，外套，聯(lián)焰管，火焰筒，噴嘴優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡單，維護(hù)、檢查和更換比較方便缺點(diǎn)：環(huán)行截面積利用率低，總壓損失大，起動(dòng)性能差，重量大。環(huán)管形燃燒室優(yōu)點(diǎn)：迎風(fēng)面積小；出口燃?xì)鉁囟?、壓力比較均勻；安排合理，容易翻修和試驗(yàn)，環(huán)形系統(tǒng)緊湊。缺點(diǎn)：重量大，高空起動(dòng)性能差。應(yīng)用：用于軸流式壓氣機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)上環(huán)形燃燒室由四個(gè)同心圓筒組成最內(nèi)、最外的兩個(gè)圓筒為燃燒室的內(nèi)、外殼體中間兩個(gè)圓筒為火焰筒在火焰筒的頭部裝有一圈旋流器和噴油嘴優(yōu)點(diǎn)：迎風(fēng)面積小，重量輕，起動(dòng)性能好，出口燃?xì)鈮毫?、溫度分布均勻。缺點(diǎn)：不易更換和檢查，試驗(yàn)時(shí)需要大量的空氣。應(yīng)用：廣泛用于新型發(fā)動(dòng)機(jī)。燃燒室的主要要求點(diǎn)火可靠燃燒穩(wěn)定燃燒完全燃燒室出口溫度場(chǎng)符合要求壓力損失小尺寸小、重量輕排氣污染少穩(wěn)定燃燒的條件燃燒時(shí)的氣流速度等于火焰的傳播速度

為了穩(wěn)定燃燒，所以必須設(shè)法：降低空氣的流速提高火焰的傳播速度以保證能達(dá)到穩(wěn)定燃燒的條件。擴(kuò)壓器：將氣流速度從100m/s降到40m/s旋流器：旋流器是由若干旋流片按一定角度沿周向排列成的。當(dāng)空氣流過旋流器時(shí),由軸向運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),氣流被慣性離心力甩向四周,使燃燒室中心部分空氣稀薄,形成一個(gè)低壓區(qū),于是火焰筒四周的空氣及后部一部分高溫燃?xì)獗阆蚧鹧嫱仓行牡牡蛪簠^(qū)倒流,形成回流,在燃燒室中,有回流的地方叫做回流區(qū)。主氣流和回流區(qū)之間軸向氣流速度為零的邊界稱為回流邊界。在主氣流靠近回流邊界的地方氣流流速較低，可以形成穩(wěn)定的點(diǎn)火源。為穩(wěn)定燃燒提供了條件。旋流器降低氣流軸向速度形成低壓區(qū)二、提高火焰?zhèn)鞑ニ俣确止蛇M(jìn)氣促使燃料迅速汽化組成余氣系數(shù)合適的混合氣

推油門時(shí)，點(diǎn)火源在離原O–T線較遠(yuǎn)的地方形成如果余氣系數(shù)變化過大，將會(huì)熄火。機(jī)匣擴(kuò)壓器火焰筒噴油嘴:霧化點(diǎn)火裝置渦流器:回流區(qū)聯(lián)焰管:傳焰,均壓機(jī)匣形成二股氣流的通道；承力。擴(kuò)壓器將減速，便于燃燒穩(wěn)定；空氣分流成一股氣流和二股氣流。增壓

火焰筒：燃燒在其內(nèi)進(jìn)行，包括火焰筒筒體和旋流器渦流器的作用：形成回流區(qū)，保證穩(wěn)定燃燒火焰筒筒體的作用和工作環(huán)境點(diǎn)火器：啟動(dòng)點(diǎn)火直接點(diǎn)火器間接點(diǎn)火器噴嘴：將燃油霧化，加速燃油與空氣的摻混（1）離心噴嘴單油路噴嘴、雙油路噴嘴優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，易于調(diào)試缺點(diǎn)：供油壓力高，存在富油區(qū)，有污染（2）氣動(dòng)噴嘴優(yōu)點(diǎn)：混合均勻，避免富油區(qū)，供油壓力小，工作范圍寬。缺點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)霧化不良（3）蒸發(fā)管式噴嘴壓氣機(jī)的功用：對(duì)流過它的空氣進(jìn)行壓縮，提高空氣壓力。供給發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)所需要的壓縮空氣，也可以為座艙增壓、渦輪散熱和其他發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)提供壓縮空氣。分類:離心式，軸流式和混合式壓氣機(jī)分類離心式壓氣機(jī)空氣在工作葉輪內(nèi)沿遠(yuǎn)離葉輪旋轉(zhuǎn)中心的方向流動(dòng)軸流式壓氣機(jī)空氣在工作葉輪內(nèi)基本沿發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線方向流動(dòng)混合式壓氣機(jī)軸流-離心，用于中小功率渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)主要特點(diǎn)：離心式

優(yōu)點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、穩(wěn)定工作范圍較寬、單級(jí)增壓比高；缺點(diǎn)：迎風(fēng)面積大，難以獲得更高的總增壓比。應(yīng)用于教練機(jī)，靶機(jī)等的小型動(dòng)力裝置。

軸流式

具有增壓比高，效率高，單位面積空氣質(zhì)量流量大，迎風(fēng)面積小等優(yōu)點(diǎn)，在相同的外廓尺寸下可獲得更大的推力。

混合式

在中小型發(fā)動(dòng)機(jī)上，軸流式和離心式組成混合壓氣機(jī)，發(fā)揮了離心壓氣機(jī)單級(jí)增壓比高的優(yōu)點(diǎn)，避免了軸流式壓氣機(jī)葉片高度很小時(shí)損失增大的特點(diǎn)。

軸流式壓氣機(jī)的組成壓氣機(jī)靜子轉(zhuǎn)子整流器機(jī)匣外環(huán)葉片內(nèi)環(huán)軸向分段徑向?qū)﹂_輪盤葉片鼓式盤式鼓盤式不可拆卸式可拆卸式：長螺栓短螺栓盤-軸，盤-盤連接整體式焊接銷釘緊配合榫頭葉身：扭轉(zhuǎn)的銷釘式燕尾型樅樹型

轉(zhuǎn)子對(duì)空氣作功，壓縮空氣，提高空氣的壓力由工作葉輪構(gòu)成

靜子

使空氣擴(kuò)壓,繼續(xù)提高空氣的壓力由整流器(整流環(huán))構(gòu)成軸流式壓氣機(jī)的1個(gè)級(jí)=1排工作葉片+1排整流器葉片工作葉輪與整流環(huán)交錯(cuò)排列就形成了多級(jí)軸流式壓氣機(jī)。為了保證壓氣機(jī)工作穩(wěn)定，在第一級(jí)工作葉輪前還有一排不動(dòng)的葉片叫進(jìn)氣導(dǎo)向器。其功用是引導(dǎo)氣流的流動(dòng)方向，產(chǎn)生預(yù)旋，使氣流以合適的方向流入第一級(jí)工作葉輪?；静考捌渥饔茫哼M(jìn)氣導(dǎo)向器轉(zhuǎn)子：對(duì)空氣作功，壓縮空氣，提高壓力靜子：使空氣擴(kuò)壓，繼續(xù)提高空氣的壓力軸流式壓氣機(jī)的增壓原理葉輪和整流器流動(dòng)通道都是擴(kuò)張形的空氣在軸流式壓氣機(jī)內(nèi)的流動(dòng)時(shí)參數(shù)變化規(guī)律

在第一級(jí)葉輪前的進(jìn)口導(dǎo)向器內(nèi)的流動(dòng)：通道略有收縮，因此速度略有上升;壓力略有下降,產(chǎn)生預(yù)旋,

總溫不變,

總壓下降。

轉(zhuǎn)子葉輪(動(dòng)葉片)內(nèi)的流動(dòng)：相對(duì)速度下降;壓力和溫度上升。同時(shí)總溫和總壓均上升。

整流環(huán)(靜葉片)內(nèi)的流動(dòng)：絕對(duì)速度下降;壓力和溫度上升;氣流方向改變;為下一級(jí)動(dòng)葉片進(jìn)口提供合適的氣流方向。總溫不變,總壓下降。

最后一級(jí)整流環(huán)內(nèi)的流動(dòng)：絕對(duì)速度下降;壓力增大;溫度上升;使氣流流動(dòng)方向變?yōu)檩S向，以較小的流動(dòng)損失流向燃燒室。還可以看出，氣流流過軸流式壓氣機(jī)的一個(gè)級(jí)(一級(jí)動(dòng)葉＋一級(jí)靜葉)，因?yàn)闅饬鹘^對(duì)速度幾乎沒有什么改變，所以，能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：壓氣機(jī)對(duì)氣流作的功轉(zhuǎn)變?yōu)闅饬黛实脑黾踊?jí)增壓原理不論是工作葉輪還是整流器，流過壓氣機(jī)的空氣壓力的提高都是高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣作功的結(jié)果。轉(zhuǎn)子的基本型式鼓式轉(zhuǎn)子的主要載荷（葉片和鼓筒的離心力，彎矩和扭矩）由鼓筒承受和傳遞。受力：葉片和鼓筒的離心力和彎矩，扭矩全部由鼓筒承受。優(yōu)點(diǎn)：抗彎剛性好，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，成本低。缺點(diǎn)：承受離心力較差，強(qiáng)度差。

CFM56風(fēng)扇增壓級(jí)轉(zhuǎn)子

1-風(fēng)扇盤，2-精密螺栓，3-鼓筒，4-封嚴(yán)環(huán)，5-工作葉片斯貝MK511低壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子

1-螺母，2-轉(zhuǎn)子前軸承，3-封嚴(yán)環(huán)，4-鼓筒前段，5-銷釘，6-襯套，7-工作葉片，8-平衡用凸環(huán)，9-級(jí)間封嚴(yán)篦齒，10-鼓筒后段，11-封嚴(yán)環(huán)，12-轉(zhuǎn)子后軸承，13-襯套，14-鎖圈，15-螺母，16-鎖片，17-墊圈，18-精密螺栓盤式轉(zhuǎn)子由一根軸和若干個(gè)輪盤組成。受力：葉片和輪盤的離心力由輪盤承受，抗彎剛性由軸保證。優(yōu)點(diǎn)：承受離心力能力強(qiáng)，強(qiáng)度好。缺點(diǎn)：抗彎剛性差（加強(qiáng)盤式轉(zhuǎn)子，增加軸的剛度），盤軸結(jié)構(gòu)易振動(dòng)。

圖：加強(qiáng)盤式轉(zhuǎn)子-斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子鼓盤式轉(zhuǎn)子由若干個(gè)輪盤，鼓筒和前、后半軸組成。受力：離心力由輪盤和鼓筒共同承受，扭矩經(jīng)鼓筒逐級(jí)傳給輪盤和轉(zhuǎn)子葉片特點(diǎn)：兼有鼓式和盤式的優(yōu)點(diǎn)，“取長補(bǔ)短”該結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用最廣

渦輪部件的冷卻渦輪葉片的冷卻：提高渦輪前燃?xì)鉁囟仁翘岣呷細(xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)性能的有效措施。然而提高渦輪前燃?xì)鉁囟仁艿綔u輪部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制,為了解決這個(gè)問題,必需對(duì)渦輪葉片采取冷卻。渦輪葉片的冷卻一般只有第一級(jí)渦輪葉片或第一、第二級(jí)渦輪葉片需要冷卻。渦輪葉片的冷卻：冷卻渦輪葉片的冷空氣是從壓氣機(jī)出口處通過管道引來,冷卻后的空氣隨燃?xì)庖黄鹆鬟^渦輪。因此,需要進(jìn)行冷卻的葉片是空心的。在這里冷卻的方法有:導(dǎo)熱，對(duì)流冷卻,沖擊冷卻,氣膜冷卻等。帶冷卻的渦輪工作葉片對(duì)流冷卻(對(duì)流換熱)沖擊冷卻氣膜冷卻（最廣泛）發(fā)散式冷卻渦輪盤的冷卻：采用冷卻氣流通過榫頭聯(lián)接處的間隙，冷卻榫頭。渦輪的組成靜子—導(dǎo)向器及機(jī)匣；轉(zhuǎn)子—由工作葉輪組成；渦輪轉(zhuǎn)子rotors零件組成：

渦輪葉片blades受力：離心力，氣動(dòng)力矩，熱應(yīng)力

渦輪盤disk受力：自身的和葉片的離心力，熱應(yīng)力

渦輪軸shaft

連接件connectingCFM56-3發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓渦輪轉(zhuǎn)子二、靜子結(jié)構(gòu)組成：渦輪機(jī)匣，導(dǎo)向器（包括外環(huán)、葉片、內(nèi)環(huán)）及渦輪支承與傳力系統(tǒng)渦輪靜子結(jié)構(gòu)的要求減小渦輪葉尖徑向間隙，提高渦輪效率，但又要保證轉(zhuǎn)子、靜子不碰壞；機(jī)匣有足夠剛度，但重量要輕；轉(zhuǎn)子和靜子能保持好的同心度；冷卻效果好；妥善解決轉(zhuǎn)子和靜子之間的封氣問題渦輪間隙：渦輪機(jī)匣與工作葉片葉尖之間的距離叫渦輪徑向間隙。渦輪間隙對(duì)渦輪效率有很大的影響,據(jù)估算,渦輪間隙若增加1毫米,渦輪效率下降2.5％,這將使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率增加2.5％,所以為了減少損失,提高效率,應(yīng)盡可能減小徑向間隙。為了減少損失、提高效率、應(yīng)盡可能減小徑向間隙?？刂茰u輪間隙的方法是控制渦輪機(jī)匣的膨脹量，使渦輪間隙保持為最佳值。渦輪冷卻：

分類;被動(dòng)式冷卻和主動(dòng)式冷卻。被動(dòng)式冷卻分為：外部冷卻式和內(nèi)部冷卻式。外部冷卻式機(jī)匣：利用飛行中外界大氣的速度頭通過進(jìn)口流入空氣收集器內(nèi),并經(jīng)過內(nèi)壁上沿周向均勻分布的許多孔去冷卻渦輪外環(huán),然后再冷卻尾噴管并排入大氣。優(yōu)缺點(diǎn)：構(gòu)造簡單,加工方便,重量較輕,但冷卻效果較差。內(nèi)部冷卻式機(jī)匣:靠從壓氣機(jī)出口引入空氣到渦輪機(jī)匣外套內(nèi)，控制機(jī)匣的膨脹量。

優(yōu)點(diǎn)：渦輪機(jī)匣膨脹少，渦輪徑向間隙大小穩(wěn)定，熱應(yīng)力較小。主動(dòng)式冷卻：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，人為控制機(jī)匣的膨脹量，以保證渦輪徑向間隙最小。通常是在渦輪機(jī)匣外面加上數(shù)圈冷氣管。按預(yù)定調(diào)節(jié)規(guī)律改變冷卻空氣的供應(yīng)量。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的分類發(fā)動(dòng)機(jī)：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)高速噴出燃?xì)獾膭?dòng)能，從而獲得反作用力，推進(jìn)飛行器飛行的發(fā)動(dòng)機(jī)。（一）火箭發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：自己攜帶燃料和氧化劑，靠燃燒壓縮工質(zhì)。分類:固體燃料、液體燃料、混合燃料（二）空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：利用空氣中的氧氣與燃料進(jìn)行混合燃燒，作為工質(zhì)的動(dòng)力裝置。分類：無壓氣機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)