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燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)全冊(cè)配套完整課件燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)概論燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生從20世紀(jì)30年代中期開(kāi)始,到二戰(zhàn)結(jié)束,在近10年的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的“黃金年代”中,相繼出現(xiàn)了一批著名的發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī),并在二戰(zhàn)中大顯身手。到40年代末,活塞發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到了發(fā)展的頂峰,單臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)功率從12馬力增加到3800馬力,功重比從0.15hp/kg發(fā)展到2.5hp/kg,巡航耗油率從0.34~0.35kg/hp·h,降低到0.19~0.2kg/hp·h.燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生年產(chǎn)量達(dá)到數(shù)十萬(wàn)臺(tái),裝備了上百萬(wàn)架飛機(jī)。單從生產(chǎn)數(shù)量上看,沒(méi)有一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)比得上活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生由于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與飛機(jī)飛行速度的三次方成正比,隨著飛行速度的進(jìn)一步提高,發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)一步增大,活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的重量也迅速增大,已經(jīng)不能滿足高速飛行的要求;另一方面,螺旋槳的效率在飛行速度大于700km/h后會(huì)急劇下降,這兩方面均限制了飛行速度的提高。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生因此,采用活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)—螺旋槳組合的飛機(jī),其飛行速度不可能接近聲速,當(dāng)然更不可能達(dá)到聲速或超過(guò)聲速。為了提高飛行速度,就要放棄活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),而研制功率更大、重量更輕的新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)??諝鈬姎馐桨l(fā)動(dòng)機(jī)空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中,經(jīng)過(guò)壓縮的空氣與燃料(通常是航空煤油)的混合物燃燒后產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?,在發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管中膨脹,以高速噴出,從而產(chǎn)生反作用推力。流進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣可以是由專門(mén)的壓氣機(jī)使其受到壓縮,也可以利用將高速流進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣(當(dāng)飛行器以很高的速度飛行時(shí))滯止下來(lái)而產(chǎn)生高壓來(lái)達(dá)到。因此,空氣噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)分為有壓氣機(jī)和無(wú)壓氣機(jī)兩類(lèi)。(1)無(wú)壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、燃燒室和尾噴管組成,它利用飛行器高速飛行時(shí),迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速增壓并達(dá)到一定數(shù)值,直接進(jìn)入燃燒室噴油燃燒,從燃燒室出來(lái)的高溫高壓燃?xì)庵苯舆M(jìn)入尾噴管膨脹加速,向后噴出,產(chǎn)生反作用推力。(1)無(wú)壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。由于沒(méi)有壓氣機(jī),因而也不需要渦輪,所以這種發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、成本低。但其缺點(diǎn)是不能在靜止?fàn)顟B(tài)或低速下起動(dòng),需要用其他助推器使航空器達(dá)到一定速度后才能起動(dòng)并開(kāi)始有效工作。(1)無(wú)壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是空氣和燃料間歇的供入燃燒室的無(wú)壓氣機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)一股空氣頂開(kāi)進(jìn)氣活門(mén)進(jìn)入燃燒室后,進(jìn)氣活門(mén)在彈簧作用下關(guān)閉,此時(shí)噴進(jìn)燃油并點(diǎn)火燃燒,燃燒后的高溫燃?xì)庥晌矅姽芨咚賴姵?,產(chǎn)生推力,并吸開(kāi)進(jìn)氣活門(mén),空氣又進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室,重復(fù)上述過(guò)程,因此燃燒與噴氣是斷續(xù)的。(1)無(wú)壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)與脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)兩類(lèi)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以自身起動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕,成本低,但它只適用于低速飛行,飛行高度有限,單向活門(mén)壽命短、振動(dòng)大、耗油率高,只在第二次世界大戰(zhàn)中被納粹德國(guó)用于V-1導(dǎo)彈的動(dòng)力上,目前除用于航空模型飛機(jī)和某些低速靶機(jī)外,尚無(wú)其他飛行器使用。(2)有壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在有壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中,壓氣機(jī)用燃燒室后的燃?xì)鉁u輪來(lái)驅(qū)動(dòng),因此這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))的原理與中國(guó)的走馬燈相同。走馬燈的上方有一個(gè)葉輪,就像風(fēng)車(chē)一樣,當(dāng)燈點(diǎn)燃時(shí),燈內(nèi)空氣被加熱,熱氣流上升推動(dòng)燈上面的葉輪旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)下面的小馬一同旋轉(zhuǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)是靠燃燒室產(chǎn)生的高壓高速氣體推動(dòng)燃?xì)馊~輪旋轉(zhuǎn)。燃?xì)廨啓C(jī)屬熱機(jī),空氣是工作介質(zhì),空氣中的氧氣是助燃劑,燃料燃燒使空氣膨脹做功,也就是燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。下圖是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)原理模型剖面,通過(guò)它來(lái)了解燃?xì)廨啓C(jī)的工作原理。從外觀看燃?xì)廨啓C(jī)模型:整個(gè)外殼是個(gè)大氣缸,在前端是空氣進(jìn)入口;在中部有燃料入口,在后端是排氣口(燃?xì)獬隹冢?。燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪三大部分組成,左邊部分是壓氣機(jī),有進(jìn)氣口,左邊四排葉片構(gòu)成壓氣機(jī)的四個(gè)葉輪,把進(jìn)入的空氣壓縮為高壓空氣;中間部分是燃燒器段(燃燒室),內(nèi)有燃燒器,把燃料與空氣混合進(jìn)行燃燒;右邊是渦輪,是空氣膨脹做功的部件;右側(cè)是燃?xì)馀懦隹?。壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪又被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程:空氣從空氣入口進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī),高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)把空氣壓縮為高壓空氣,其流向見(jiàn)淺藍(lán)色箭頭線;燃料在燃燒室燃燒,產(chǎn)生高溫高壓空氣;高溫高壓空氣膨脹推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)做功;做功后的氣體從排氣口排出,其流向見(jiàn)紅色箭頭線。在燃?xì)廨啓C(jī)中壓氣機(jī)是由渦輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),壓氣機(jī)的葉輪與渦輪安裝在同一根主軸上組成燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子。(2)有壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在有壓氣機(jī)的空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中,壓氣機(jī)用燃燒室后的燃?xì)鉁u輪來(lái)驅(qū)動(dòng),因此這類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。其中,由驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪出來(lái)的噴氣在尾噴管中膨脹以高速噴出直接產(chǎn)生推力的發(fā)動(dòng)機(jī),稱為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),最適合高空高速飛行。由驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪出來(lái)的燃?xì)?,先在另一個(gè)渦輪(低壓渦輪)中膨脹,以驅(qū)動(dòng)一個(gè)裝在壓氣機(jī)前面的、比壓氣機(jī)直徑更大的風(fēng)扇,最后再在尾噴管中膨脹并以一定的速度噴出,這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),適合高亞音速飛行。在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,風(fēng)扇出來(lái)的空氣,一部分流進(jìn)壓氣機(jī),經(jīng)過(guò)燃燒室、渦輪由尾噴管?chē)姵?,這股氣流稱為內(nèi)涵氣流,其流通部分稱為內(nèi)涵道。由圍繞內(nèi)涵道的外部環(huán)形通道(外涵道)流過(guò),稱外涵氣流。由于有內(nèi)外兩個(gè)涵道,渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)又稱內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)外涵氣流可分別排出,也可以在排氣系統(tǒng)內(nèi)混合排出。流過(guò)外涵道與流過(guò)內(nèi)涵道的空氣流量之比稱為涵道比,涵道比低于2~3的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),涵道比大于4~5的稱高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),適宜作高亞音速大中型民航客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)動(dòng)力裝置。大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,推力是由內(nèi)、外涵量部分的氣流產(chǎn)生的。小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,外涵道產(chǎn)生的推力占總推力的比例較低,在高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,推力主要由外涵道產(chǎn)生。例如,涵道比為5的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,外涵道產(chǎn)生的推力占總推力的80%左右。在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,由驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的渦輪出來(lái)的燃?xì)猓攘鹘?jīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)減速器的渦輪,在進(jìn)入尾噴管中噴出,減速器的輸出軸上安裝螺旋槳,這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,由驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的渦輪出來(lái)的燃?xì)猓攘鹘?jīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)減速器的渦輪,在進(jìn)入尾噴管中噴出,減速器的輸出軸以較高的轉(zhuǎn)速(8000RPM)與傳動(dòng)直升機(jī)旋翼的主減速器相連,稱為渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)按其壓氣機(jī)的類(lèi)型不同,可分為離心式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。按發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同,分為單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。離心式壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,堅(jiān)固耐用,工作穩(wěn)定性較好。早期的渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)大多為離心式。但離心式壓氣機(jī)單位迎風(fēng)面積大、效率、增壓比和流通能力不如軸流式,推力受到限制。軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用軸流式壓氣機(jī)。具有效率高、增壓比大和流通能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。軸流式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)又有單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子之分。(1)單轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)和渦輪共用一根軸的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,缺點(diǎn)是穩(wěn)定工作范圍窄。(2)雙轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有兩個(gè)只有氣動(dòng)聯(lián)系、且具有同心軸轉(zhuǎn)子的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。把一臺(tái)高增壓比的壓氣機(jī)分為兩個(gè)低增壓比的壓氣機(jī),即低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī),分別由各自的渦輪所帶動(dòng),以各自的最佳轉(zhuǎn)速工作,形成兩個(gè)只有氣動(dòng)聯(lián)系的高、低壓轉(zhuǎn)子。低壓壓氣機(jī)及低壓渦輪的轉(zhuǎn)子連接形成低壓轉(zhuǎn)子,高壓壓氣機(jī)及高壓渦輪連接形成高壓轉(zhuǎn)子,低壓轉(zhuǎn)子的傳動(dòng)軸從高壓轉(zhuǎn)子中穿過(guò),兩個(gè)轉(zhuǎn)子分別以各自的最佳轉(zhuǎn)速工作。這種發(fā)動(dòng)機(jī)具有總增壓比高、效率高、穩(wěn)定工作范圍寬、起動(dòng)功率小、加速性好等特點(diǎn)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是指流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體作用在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部機(jī)件和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外壁面的力在軸線方向的總和。推力的大小表示為:R-發(fā)動(dòng)機(jī)推力;為流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體質(zhì)量流量;為發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面出的氣體流速;V為飛行速度;為發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面積;為發(fā)動(dòng)機(jī)出口截面出的氣體壓力;為未收擾動(dòng)處的外界大氣壓力。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力對(duì)民用發(fā)動(dòng)機(jī)而言,絕大多數(shù)情況下氣體在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)完全膨脹,所以出口截面處的壓力等于外界壓力,推力公式可以簡(jiǎn)略為:所以影響到發(fā)動(dòng)機(jī)推力的只有流量和速度增量主要內(nèi)容1、作用和要求2、進(jìn)氣道的形狀在機(jī)身上的位置3、進(jìn)氣道主要特征參數(shù)4、進(jìn)氣道的分類(lèi)第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道定義0-0截面與1-1截面之間的管道1.1進(jìn)氣道的作用和要求第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道從飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)短艙進(jìn)口到壓氣機(jī)(或風(fēng)扇)進(jìn)口的一段管道。進(jìn)氣道又叫進(jìn)氣擴(kuò)壓器,將飛機(jī)遠(yuǎn)前方自由流動(dòng)的空氣引入發(fā)動(dòng)機(jī)并將氣流減速增壓(當(dāng)飛機(jī)飛行速度較大時(shí)),是飛機(jī)的一個(gè)重要部件。由殼體和整流錐組成。作用1.1進(jìn)氣道的作用和要求第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道在結(jié)構(gòu)上應(yīng)簡(jiǎn)單可靠,重量輕,維護(hù)方便。作戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)進(jìn)氣道還有隱身能力的要求。為了保證在整個(gè)飛行范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)高性能而可靠地工作,要求進(jìn)氣道在各種狀態(tài)下應(yīng)具有小的流動(dòng)損失和低的阻力系數(shù),并滿足發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的空氣流量以及均勻穩(wěn)定的進(jìn)口流場(chǎng)(包括速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng))。要求1.1進(jìn)氣道的作用和要求第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道亞音速飛機(jī):吊裝機(jī)翼下的短艙,飛機(jī)尾部安裝位置1.2進(jìn)氣道的形狀和安裝位置第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道超音速飛機(jī):頭部、機(jī)身兩側(cè)、翼根、腹部;后三種采用較多,起遮蔽即隱身作用。安裝位置1.2進(jìn)氣道的形狀和安裝位置第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道頭部分圓形進(jìn)氣道、扁圓形進(jìn)氣道、半圓形頜下進(jìn)氣道;兩側(cè)進(jìn)氣道分圓形、方形或類(lèi)方形、半圓形或近似半圓形。形狀1.2進(jìn)氣道的形狀和安裝位置第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道頭部分圓形進(jìn)氣道、扁圓形進(jìn)氣道、半圓形頜下進(jìn)氣道;兩側(cè)進(jìn)氣道分圓形、方形或類(lèi)方形、半圓形或近似半圓形。形狀1.2進(jìn)氣道的形狀和安裝位置第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道按調(diào)節(jié)方式不同分為幾何可調(diào)和不可調(diào)進(jìn)氣道。按來(lái)流馬赫數(shù)范圍可分為亞聲速、超聲速和高聲速進(jìn)氣道。按在飛行器上的布局位置不同分為頭部、兩側(cè)、腹部和背置進(jìn)氣道。主要用于民航發(fā)動(dòng)機(jī),大多采用擴(kuò)張形,幾何不可調(diào)結(jié)構(gòu)主要用于軍機(jī),分內(nèi)壓式、擴(kuò)壓式和混合式1.3進(jìn)氣道的分類(lèi)第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道亞音速進(jìn)氣道M<1.5超音速進(jìn)氣道M>1.51.3進(jìn)氣道的分類(lèi)組成:殼體和前整流錐特點(diǎn):進(jìn)氣通道短,進(jìn)氣效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維修方便,因?yàn)閬?lái)流速度較低,空氣可直接引用,不需要進(jìn)行預(yù)壓縮,進(jìn)氣口面積也不需要調(diào)節(jié)第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道1.3進(jìn)氣道的分類(lèi)亞音速進(jìn)氣道第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道1.3進(jìn)氣道的分類(lèi)亞音速進(jìn)氣道帶鈍圓形唇口的亞音進(jìn)氣道如用于超音速飛行將引起總壓恢復(fù)系數(shù)降低(如Ma=2,=0.72)根據(jù)不同對(duì)超音速氣流減速方法,超音速進(jìn)氣道分為內(nèi)壓式、外壓式和混合式三種基本類(lèi)型。第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道超音速進(jìn)氣道1.3進(jìn)氣道的分類(lèi)DiverterlessSupersonicInlet
無(wú)附面層隔道超音速進(jìn)氣道DSI進(jìn)氣道,又稱“三維鼓包失無(wú)附面層隔道”它采用一個(gè)固定的鼓包來(lái)模擬以前進(jìn)氣道中的一、二級(jí)可調(diào)斜板,并能夠達(dá)到對(duì)氣流的壓縮,以及簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、隱形的目的。第1章飛機(jī)動(dòng)力裝置-進(jìn)氣道進(jìn)氣道DSI由于進(jìn)氣道位于發(fā)動(dòng)機(jī)最前端,流入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣中如含有水分,且在溫度適宜時(shí),在進(jìn)氣道內(nèi)就會(huì)結(jié)冰。為保證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道的暢通,防止因結(jié)冰而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)性能變壞以及冰塊脫落而打傷發(fā)動(dòng)機(jī),應(yīng)對(duì)進(jìn)氣道采取防止結(jié)冰的措施。通產(chǎn)采用從壓氣機(jī)后部引來(lái)熱空氣,流入整流罩和支板的夾層中,對(duì)于空氣流相接觸的表面進(jìn)行加溫;有些發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中還鋪設(shè)由電加溫的防冰層。主編:……撰稿教師:……(以姓氏為序)制作:……責(zé)任編輯:……電子編輯:……謝謝觀看!主要內(nèi)容1、概述2、典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)3、進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置4、防喘裝置和附屬裝置第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)5、壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)6、壓氣機(jī)的典型故障燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)吸入大量的空氣,增加它的能量,然后排出產(chǎn)生推力;進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣越多,產(chǎn)生的推力越大。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述迫使空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的部件→壓氣機(jī)。定義第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述功用對(duì)流過(guò)它的空氣進(jìn)行壓縮,提高空氣的壓力,為燃?xì)馀蛎涀龉?chuàng)造條件,改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,增大發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。供應(yīng)引氣冷卻熱部件,熱空氣用于防冰;用于機(jī)艙增壓、空調(diào)、燃油系統(tǒng)除冰、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)氣源?,F(xiàn)代壓氣機(jī)必須增加進(jìn)來(lái)空氣壓力高于環(huán)境空氣壓力20~30倍以上和空氣速度每秒在200~500ft。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述性能指標(biāo)壓氣機(jī)出口空氣總壓與進(jìn)口空氣總壓之比獲得相同的總增壓比,理想絕熱壓縮功與實(shí)際壓縮功之比滿足強(qiáng)度、振動(dòng)和剛度要求,主要零件壽命長(zhǎng)裝配維修方便,制造成本低增壓比效率工作可靠性制造和維護(hù)費(fèi)用外廓尺寸和重量判定發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,除了推力外還要看每秒流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的每千克空氣能產(chǎn)生多大的推力,即單位推力。在推力一定的條件下,單位推力越大,則發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量越小,發(fā)動(dòng)機(jī)橫截面積和重量也越小,越有利于飛行。在空氣流量一定的條件下,單位推力越大,則推力越大。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述性能指標(biāo)外廓尺寸和重量離心式壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)混合式壓氣機(jī)級(jí)增壓比高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,穩(wěn)定工作范圍較寬,小型發(fā)動(dòng)機(jī)??傇鰤罕雀撸矢?,單位面積空氣流量大,大、中型發(fā)動(dòng)機(jī)。兼顧二者優(yōu)點(diǎn),中、小型發(fā)動(dòng)機(jī)。2.1概述第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)分類(lèi)根據(jù)壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和氣體流動(dòng)特點(diǎn)渦噴→低壓轉(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子渦扇→風(fēng)扇或風(fēng)扇+低壓轉(zhuǎn)子、高壓轉(zhuǎn)子單轉(zhuǎn)子多轉(zhuǎn)子→雙轉(zhuǎn)子、三轉(zhuǎn)子按轉(zhuǎn)子的數(shù)目劃分分類(lèi)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述2.1概述第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)主要部件進(jìn)氣機(jī)匣防冰裝置壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)靜子防喘裝置第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.1概述基本要求滿足性能設(shè)計(jì)所提出的各項(xiàng)要求,如通道面積、迎風(fēng)面積、級(jí)數(shù)、葉片型面和安裝角等。采取適當(dāng)?shù)姆来胧?,保證壓氣機(jī)寬廣的穩(wěn)定工作范圍。保證壓氣機(jī)在設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作效率高,并能在較長(zhǎng)時(shí)間保持初裝時(shí)的性能,即性能衰減率小。滿足強(qiáng)度、振動(dòng)及剛性的要求,主要零件壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,質(zhì)量輕,裝配維修方便,制造成本低。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)低壓壓氣機(jī)高壓壓氣機(jī)來(lái)自渦輪的高壓軸傳動(dòng)來(lái)自渦輪的低壓軸傳動(dòng)燃燒系統(tǒng)的安裝邊附件傳動(dòng)雙轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)氣機(jī)匣靜子葉片轉(zhuǎn)子葉片來(lái)自渦輪的主軸傳動(dòng)燃燒系統(tǒng)安裝邊附件傳動(dòng)單轉(zhuǎn)子壓氣機(jī)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)
組成
由帶有許多翼型截面葉片的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子和與機(jī)匣固定在一起不動(dòng)的靜子組成,靜子也有許多翼型截面葉片。
轉(zhuǎn)子對(duì)空氣做功,壓縮空氣提高空氣壓力;靜子使空氣擴(kuò)壓,繼續(xù)提高壓力。
有多級(jí)裝置,每一級(jí)包含一排旋轉(zhuǎn)葉片和隨后的一排靜子葉片。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)
組成
轉(zhuǎn)子軸支撐在滾珠軸承和滾柱軸承中,壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與渦輪轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器連接。
為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作,有的在第一級(jí)工作葉輪前還有一排不動(dòng)的葉片→進(jìn)氣導(dǎo)向葉片。
渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在風(fēng)扇排氣通道中的靜止葉片為出口導(dǎo)向葉片→
改善風(fēng)扇后氣流。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)
工作原理轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),空氣被吸入壓氣機(jī);旋轉(zhuǎn)的葉片使空氣加速,將其推向后排相鄰的一排靜子葉片;轉(zhuǎn)子使空氣壓力升高,提高了空氣的速度;空氣在靜子通道中減速(擴(kuò)壓)并將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力;靜子葉片起矯正的作用,將空氣送到下一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片;最后一級(jí)靜子葉片矯直空氣,去除漩流。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī)優(yōu)點(diǎn):總增壓比大,效率高,通常在87%左右,單位面積空氣流量大。
絕大多數(shù)的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,特別在大、中型發(fā)動(dòng)機(jī)中。缺點(diǎn):?jiǎn)渭?jí)增壓比低、結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)各排葉柵的平面圖形增壓原理由于空氣在壓氣機(jī)中一級(jí)級(jí)逐漸被壓縮,空氣體積逐漸縮小,所以壓氣機(jī)由前向后的流道截面積也隨之減小,呈收斂形。第一級(jí)葉片最長(zhǎng)末級(jí)葉片最短第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)葉輪和整流環(huán)葉片通道形狀增壓原理工作輪加功擴(kuò)壓原理氣流流過(guò)工作輪擴(kuò)張通道增壓;對(duì)氣流做功增壓;整流器擴(kuò)壓原理氣流流過(guò)整流器擴(kuò)張通道增壓。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)多級(jí)軸流式壓氣機(jī)特點(diǎn)環(huán)形通道面積逐漸減??;壓氣機(jī)從低壓端到高壓端,隨著壓力逐漸增高,空氣密度沿壓氣機(jī)軸向不斷增加,為保持一個(gè)接近恒定的軸向氣流速度,要求轉(zhuǎn)子與靜子機(jī)匣之間氣流的環(huán)形通道面積逐漸減小。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)多級(jí)軸流式壓氣機(jī)特點(diǎn)葉片弦長(zhǎng)逐漸減小為了減小壓氣機(jī)的軸向長(zhǎng)度,在不影響葉片強(qiáng)度的條件下,最好縮短葉片的弦長(zhǎng)。由于后面幾級(jí)的通道面積減小,葉片較短,工作葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片的離心力也就比較小,這樣葉片的弦長(zhǎng)可以做的逐級(jí)減小。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)特性2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)多級(jí)軸流式壓氣機(jī)特點(diǎn)葉片數(shù)目逐漸增加弦長(zhǎng)縮短后,葉片通道對(duì)氣體的約束作用減少,氣流就不易完全沿著葉片所引導(dǎo)的方向流動(dòng),空氣在工作葉輪中的流速逐漸減小。為了使后面幾級(jí)對(duì)氣體所做的功不至減小,必須增多葉片數(shù)目。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)失速攻角:工作葉輪進(jìn)口處相對(duì)速度的方向與葉片弦線之間的夾角。影響攻角的因素:轉(zhuǎn)速和工作葉輪進(jìn)口處的絕對(duì)速度(包括大小和方向)。流量系數(shù):工作葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線上的分量和工作葉輪旋轉(zhuǎn)的切向速度之比。牽連速度絕對(duì)速度相對(duì)速度第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)失速當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí),由于某種原因壓氣機(jī)的空氣流量減少,導(dǎo)致工作葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線方向上的分量下降,使攻角上升在攻角過(guò)大的情況下,氣流在葉背處發(fā)生分離,這種現(xiàn)象叫失速。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)失速當(dāng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí),由于某種原因?qū)е鹿ぷ魅~輪進(jìn)口處絕對(duì)速度在發(fā)動(dòng)機(jī)軸線方向上的分量上升,使攻角下降。如果負(fù)攻角過(guò)大,氣流在葉盆處發(fā)生分離,葉片通道變小,甚至出現(xiàn)喉道發(fā)生堵塞。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)失速旋轉(zhuǎn)失速第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)喘振氣流沿壓氣機(jī)軸線方向發(fā)生的低頻率高振幅的一種氣流振蕩現(xiàn)象。外部表現(xiàn):發(fā)動(dòng)機(jī)有放炮聲,音調(diào)低沉,出現(xiàn)強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng);壓力、轉(zhuǎn)速等參數(shù)大幅度波動(dòng);推力桿失去控制;振動(dòng)加大;氣流中斷而發(fā)生熄火停車(chē)。根本原因:氣流攻角過(guò)大,在葉背處發(fā)生分離而且這種氣流分離擴(kuò)展到整個(gè)葉柵通道;壓氣機(jī)失去擴(kuò)壓能力,不能將氣流推向后方。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)使用中引起壓氣機(jī)喘振的情況地面慢車(chē)工作時(shí)遇到大側(cè)風(fēng)或大順風(fēng);著陸滑跑使用反推裝置不正確使流量驟然減少;在飛行中突遇較強(qiáng)顛簸氣流;飛機(jī)操縱動(dòng)作過(guò)猛;進(jìn)氣道嚴(yán)重結(jié)冰造成進(jìn)氣道氣流嚴(yán)重紊亂或分離時(shí);在飛行中推、收油門(mén)過(guò)猛或吸入冰塊、飛鳥(niǎo)時(shí)。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)喘振2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生喘振的處置措施立即收油門(mén)頂桿增加飛機(jī)的速度,增加空氣流量,盡量減少發(fā)動(dòng)機(jī)處于喘振的工作時(shí)間空中飛行時(shí),如果喘振無(wú)法控制,應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施停車(chē)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)組成:轉(zhuǎn)子葉片、輪盤(pán)(鼓筒)、軸和一些連接件。作用:把從渦輪傳來(lái)的扭矩傳給轉(zhuǎn)子葉片,并帶動(dòng)葉片在高轉(zhuǎn)速下高效率的工作第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子
各零組件有足夠的強(qiáng)度,以傳遞壓氣機(jī)所需的功率,承受高速旋轉(zhuǎn)的離心慣性力和轉(zhuǎn)子在機(jī)動(dòng)飛行時(shí)的慣性力和慣性力矩?;疽?.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)
轉(zhuǎn)子應(yīng)定心準(zhǔn)確、連接穩(wěn)定可靠,并具有較好的剛性,以保證工作時(shí)平衡好、變形小。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、制造及裝配方便、成本低廉、便于維護(hù)和檢查。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)
EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)的3級(jí)風(fēng)扇F136發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇MTU公司的6級(jí)高壓壓氣機(jī)PW公司研制的2級(jí)高負(fù)荷壓氣機(jī)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的基本結(jié)構(gòu)形式輪盤(pán)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子葉片(工作葉片)是軸流式壓氣機(jī)最重要的零件之一;直接影響壓氣機(jī)的氣動(dòng)性能、工作可靠性、重量及成本等。
RB211渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中,每片風(fēng)扇葉片的離心力高達(dá)550KN,連接處要有足夠的強(qiáng)度。受較高的離心負(fù)荷、氣動(dòng)負(fù)荷、大氣溫差負(fù)荷及振動(dòng)的交變負(fù)荷影響,同時(shí)還受到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道外來(lái)物的沖擊,受風(fēng)沙、潮濕的侵蝕。工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)組成:主要由葉身和榫頭兩部分組成。壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片1、葉身;2、榫頭;3、凸臺(tái)工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)典型轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)子葉片呈翼型截面形狀,通常設(shè)計(jì)成沿其長(zhǎng)度有一定壓力梯度,保證空氣維持比較均勻的軸向速度。工作葉片向葉尖方向逐漸變高的壓力抵消轉(zhuǎn)子作用在氣流上的離心作用。必須將葉片從葉根向尖部扭轉(zhuǎn),以便在每一點(diǎn)都有正確的迎角。葉片尖部和根部局部增加了葉片的彎度,叫做端部彎曲。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)葉身凸臺(tái)榫頭中間葉根組成:主要由葉身和榫頭兩部分組成。工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)葉身的構(gòu)造特點(diǎn):帶凸肩阻尼結(jié)構(gòu)的葉片;適應(yīng)亞聲或超聲工作的葉片型面,按一定的扭向規(guī)律及型面重心分布規(guī)律,沿葉高重疊而成。工作葉片寬弦風(fēng)扇葉片;可控?cái)U(kuò)散葉型;端部過(guò)彎葉身葉片。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)帶凸肩阻尼結(jié)構(gòu)的葉片:工作葉片在葉片較長(zhǎng)的情況下,為了避免發(fā)生危險(xiǎn),以及提高葉片抗外物打擊能力,葉身中部常配有一個(gè)減振凸肩。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片各個(gè)葉片的凸肩相互頂緊,連成一環(huán)狀,彼此制約增加剛性,改變?nèi)~片的固有頻率,降低葉根部的彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力帶凸肩阻尼結(jié)構(gòu)的葉片:第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片帶凸肩阻尼結(jié)構(gòu)的葉片:第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片減振凸肩位置根據(jù)強(qiáng)度、振動(dòng)因素及氣動(dòng)性能考慮,一般位于距葉根約50%~70%處。由于減振凸肩存在,葉身與減振凸肩的連接處局部加厚,流道面積減小2%,減少空氣流量,造成氣流壓力損失。增加葉身質(zhì)量。帶凸肩阻尼結(jié)構(gòu)的葉片:個(gè)別發(fā)動(dòng)機(jī)采用葉片帶冠,,由于自身缺陷,但未得到推廣第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)有的葉片上還帶有較厚的加強(qiáng)筋工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片寬弦風(fēng)扇葉片:
20世紀(jì)80年代中期,RB211和V2500上采用了小展弦比寬弦風(fēng)扇葉片;
90年代后研制的高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了寬弦葉片,如Trent900/1000、GEnx采用了帶掠形的寬弦葉片。與帶減振凸臺(tái)的窄弦葉片相比:葉柵通道面積大;喘振裕度寬、級(jí)效率高;減振性能好葉片弦長(zhǎng)較原來(lái)增加了20%左右,厚度加大,降低葉片振動(dòng)應(yīng)力,加大了抗外物打擊能力,但葉片質(zhì)量增加。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片寬弦風(fēng)扇葉片:第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)工作葉片寬弦風(fēng)扇葉片寬弦風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)1、鈦合金蜂窩骨架;2、葉背鈦蒙皮3、葉盆鈦蒙皮為了減輕重量:采用蜂窩式寬弦空心風(fēng)扇葉片。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)榫頭的構(gòu)造銷(xiāo)釘式榫頭→較少應(yīng)用作用:連接轉(zhuǎn)子葉片與輪盤(pán);應(yīng)保證所要求的位置,準(zhǔn)確地將葉片安裝在盤(pán)上,并將葉身所受的負(fù)荷傳到輪盤(pán)上。工作葉片燕尾形榫頭→大多數(shù)都采用樅樹(shù)形榫頭→極少數(shù)采用榫頭與輪盤(pán)的連接第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)銷(xiāo)釘式榫頭轉(zhuǎn)子葉片借凸耳跨在輪緣或插在輪緣的環(huán)槽內(nèi),靠銷(xiāo)釘或襯套承剪,傳遞葉片的負(fù)荷。工作葉片雙凸耳銷(xiāo)釘式榫頭1、墊圈2、承剪襯套3、銷(xiāo)釘?shù)?章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)燕尾形榫頭轉(zhuǎn)子葉片借葉根處的燕尾形榫頭安裝在輪盤(pán)上相應(yīng)的槽內(nèi),依靠槽側(cè)面定位和傳力。工作葉片分軸向和縱向固定第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)燕尾形榫頭工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)燕尾形榫頭工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)燕尾形榫頭工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)葉片的槽向固定方法工作葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)樅樹(shù)形榫頭工作葉片返回1返回2返回第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)壓氣機(jī)中不旋轉(zhuǎn)的部分;由機(jī)匣和靜子葉片組件組成。軸流壓氣機(jī)靜子承受靜子葉片所受的氣動(dòng)軸向力、扭矩和振動(dòng)負(fù)荷外,還傳遞轉(zhuǎn)子支撐所受的各種負(fù)荷。靜子還是氣流通道的一部分,承受氣體的內(nèi)壓力及氣體升溫所引起的溫度應(yīng)力。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)基本要求:軸流壓氣機(jī)靜子保證足夠的強(qiáng)度及剛性,減輕質(zhì)量;保證各段機(jī)匣間準(zhǔn)確定位,可靠密封與固定;控制機(jī)匣與葉尖的間隙,減少漏氣損失,提高壓氣機(jī)效率;保證靜子葉片按設(shè)計(jì)要求高效率的工作;裝配、維修方便,工藝性好。
第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)靜子的結(jié)構(gòu)形式:軸流壓氣機(jī)靜子靜子進(jìn)氣機(jī)匣中機(jī)匣后機(jī)匣(擴(kuò)散機(jī)匣)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)低壓壓氣機(jī)(風(fēng)扇)機(jī)匣高壓壓氣機(jī)機(jī)匣中介機(jī)匣過(guò)渡機(jī)匣渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇靜子機(jī)匣1234第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)扇靜子機(jī)匣軸流壓氣機(jī)靜子在支撐結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著承力框架的作用,支撐軸承并將軸承負(fù)荷外傳,同時(shí)承擔(dān)防止葉片飛出的包容作用和吸聲降噪作用。1、風(fēng)扇包容機(jī)匣2、靜子葉片3、承力機(jī)匣4、前安裝節(jié)安裝邊第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)風(fēng)扇靜子機(jī)匣軸流壓氣機(jī)靜子a、CFM56風(fēng)扇包容機(jī)匣b、CF6風(fēng)扇包容機(jī)匣1、吸音層2、摩擦帶3、加強(qiáng)肋6、kevlar纏裹層;7、kevlar環(huán)氧樹(shù)脂8、kevlar墊層9、葉片外環(huán)10、蜂窩層11、鋁機(jī)匣返回1第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)分半式機(jī)匣和靜子葉片軸流壓氣機(jī)靜子優(yōu)點(diǎn):機(jī)匣彎曲剛性好,裝拆與維修機(jī)匣方便;缺點(diǎn):機(jī)匣壁厚,采用了較厚的安裝邊和較多的螺栓,周向剛性較差,質(zhì)量大。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)整環(huán)式機(jī)匣和靜子葉片軸流壓氣機(jī)靜子優(yōu)點(diǎn):保持工作中有均勻的葉尖間隙;缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,裝配不方便。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)靜子葉片的安裝軸流壓氣機(jī)靜子保持環(huán)緊固螺栓帶冠(靜子)葉片保持環(huán)靜子葉片靜子葉片T形榫頭及固定第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)可調(diào)靜子葉片機(jī)匣結(jié)構(gòu)軸流壓氣機(jī)靜子第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,成本低廉而且生存能力強(qiáng),在早期的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上曾廣泛采用。
主要使用在空氣流量較(15kg/s),總增壓比太高(一般小于12)的各種航空燃?xì)廨啓C(jī)、輔助動(dòng)力裝置上。缺點(diǎn):迎風(fēng)面積大,阻力大,流量損失大,空氣流量小,效率低。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分靜止部分導(dǎo)風(fēng)輪、離心葉輪以及帶動(dòng)它們的轉(zhuǎn)子軸。進(jìn)氣裝置、葉輪前壁和后壁、擴(kuò)壓器以及支撐轉(zhuǎn)動(dòng)部分的機(jī)匣組成。增壓原理:離心增壓和擴(kuò)散增壓。組成2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)導(dǎo)風(fēng)輪材料:不銹鋼精密鑄造后經(jīng)機(jī)械加工制成。位置:位于葉輪前部,將空氣無(wú)沖擊地引入葉輪;進(jìn)氣邊緣向轉(zhuǎn)動(dòng)的方向彎曲。安裝:以中心孔安裝定位安裝在離心葉輪軸上,由離心葉輪用銷(xiāo)釘帶動(dòng)。2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)離心葉輪分單面和雙面葉輪兩種。材料:用鋁合金、鋼或鈦合金鍛件經(jīng)機(jī)械加工制成。安裝:定位在離心葉輪軸上,并由它帶動(dòng);軸通過(guò)端齒或精密螺栓傳遞扭矩,保證葉輪因受熱或受離心負(fù)荷而產(chǎn)生徑向變形時(shí)的定心。2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)擴(kuò)壓器作用:使離心葉輪高速甩出的氣流、擴(kuò)壓,將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成勢(shì)能。通常為擴(kuò)散形,一般由徑向和軸向兩端組成。常見(jiàn)的有無(wú)葉片式徑向擴(kuò)壓器、葉片式徑向擴(kuò)壓器和管式擴(kuò)壓器三種。2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)混合式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)軸流+離心:用于中小功率渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)混合式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)軸流+離心:用于中小功率渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)混合式壓氣機(jī)2.2典型壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)軸流+離心:用于中小功率渦槳和渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.3進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置作用:保證氣流均勻地進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi);盡可能不使(冰塊、沙石、鳥(niǎo)等)進(jìn)入核心發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī),避免造成嚴(yán)重?fù)p傷。包括:進(jìn)氣裝置與防冰裝置,還有防護(hù)裝置。進(jìn)氣機(jī)匣組成:機(jī)匣內(nèi)壁、進(jìn)口導(dǎo)流葉片(或支板)及進(jìn)氣整流罩。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.3進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置防冰裝置發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣濕度較大且溫度接近0℃的條件下工作,壓氣機(jī)的進(jìn)口部分就會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。由于發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),冰層被破壞,破裂的冰塊被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部打傷葉片,甚至使整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。冰層會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣面積縮小,減少發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量,發(fā)動(dòng)機(jī)的性能變壞,嚴(yán)重時(shí)還可引起壓氣機(jī)喘振。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.3進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置防冰裝置常用方法:對(duì)易結(jié)冰的部件加溫;減小零件表面附著力;采用寬弦葉片。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.3進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置防冰裝置常用方法:對(duì)易結(jié)冰的部件加溫;減小零件表面附著力;采用寬弦葉片。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.3進(jìn)氣、防冰與防外物進(jìn)入裝置防外物進(jìn)入裝置措施:加強(qiáng)首級(jí)葉片;精心設(shè)計(jì)風(fēng)扇出口通道的形狀;在風(fēng)扇增壓級(jí)后設(shè)有粒子去除槽,發(fā)動(dòng)機(jī)滿足通用規(guī)范規(guī)定的環(huán)境吞咽能力的要求。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.2防喘裝置為了改善壓氣機(jī)的工作特性,擴(kuò)大穩(wěn)定的工作范圍,發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的啟動(dòng)、加速性能,以及在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下不發(fā)生喘振,在現(xiàn)代的高增壓比壓氣機(jī)上都有防喘裝置。結(jié)構(gòu)形式:放氣機(jī)構(gòu)、可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)流葉片、可調(diào)靜子葉片、可變彎度進(jìn)口導(dǎo)流葉片、處理機(jī)匣和采用多轉(zhuǎn)子。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置放氣活門(mén)空氣從壓氣機(jī)中間級(jí)或末級(jí)放出,擴(kuò)大壓氣機(jī)穩(wěn)定工作范圍,改善發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能。增壓后的空氣被白白放掉,壓氣機(jī)的效率降低;放氣時(shí)還會(huì)增加放氣口附近葉片的激振力,以致造成葉片斷裂。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置放氣活門(mén)控制:自動(dòng)進(jìn)行,起動(dòng)和小轉(zhuǎn)速下打開(kāi),大轉(zhuǎn)速下關(guān)閉。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響:穩(wěn)定性↑,推力↓,燃油消耗率↑,排氣溫度↑。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置導(dǎo)流葉片在壓氣機(jī)非設(shè)計(jì)狀態(tài)工作時(shí),進(jìn)口導(dǎo)流葉片旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,使壓氣機(jī)進(jìn)口預(yù)旋量相應(yīng)改變,使第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的進(jìn)氣攻角恢復(fù)到接近設(shè)計(jì)狀態(tài)的情況,消除葉背上的氣流分離,避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置可調(diào)進(jìn)口靜子葉片1、可轉(zhuǎn)葉片;2、操縱圓環(huán);3、搖臂可轉(zhuǎn)葉片的結(jié)構(gòu)第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置可調(diào)進(jìn)口靜子葉片防喘機(jī)理:使相對(duì)速度方向始終沿葉輪的切向方向進(jìn)入;控制:燃油調(diào)節(jié)器感受發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化,通過(guò)雙向電機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)靜子葉片的角度;優(yōu)缺點(diǎn):提高了壓氣機(jī)效率,擴(kuò)大了穩(wěn)定工作范圍,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置可調(diào)進(jìn)口靜子葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置可調(diào)進(jìn)口靜子葉片第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置處理機(jī)匣第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置處理機(jī)匣從轉(zhuǎn)子葉片頂部甩出的空氣通過(guò)擾流片間形成的狹縫進(jìn)入環(huán)形空腔,然后又由這些狹縫排向葉片的進(jìn)口,形成附加的循環(huán)氣流。這股氣流可以抑制機(jī)匣和葉片表面附面層的發(fā)展,增大進(jìn)口處的氣流速度,抑制旋轉(zhuǎn)失速的產(chǎn)生。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.4防喘裝置多轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)防喘機(jī)理:使單個(gè)轉(zhuǎn)子保持較低的增壓比。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)主要零件材料的要求:零件在它的工作條件下能承受的質(zhì)量負(fù)荷及溫度負(fù)荷,并滿足長(zhǎng)壽命及質(zhì)量輕的要求;壓氣機(jī)零件多為剛性較差的板殼類(lèi)結(jié)構(gòu),在工作中振動(dòng)問(wèn)題較為突出,應(yīng)重視材料的疲勞特性。材料的工藝性及經(jīng)濟(jì)好;盡量選用規(guī)格化的材料,盡量減小材料的品種和規(guī)格。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)鈦合金目前在發(fā)動(dòng)機(jī)中用鈦合金量一般都在20%以上,在壓氣機(jī)上大量使用,降低發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量;容易發(fā)生鈦合金的轉(zhuǎn)子葉片葉尖或斷片卡在葉尖間隙中磨損機(jī)匣,容易引發(fā)鈦著火故障。優(yōu)點(diǎn):比強(qiáng)度高;耐腐蝕性好;低溫性能好。缺點(diǎn):價(jià)格較貴,彈性模量較低,耐磨性差,易與摩擦表面發(fā)生黏著現(xiàn)象,還會(huì)著火。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)高溫合金高壓壓氣機(jī)出口處的溫度已高達(dá)500~600攝氏度或更高,一般鈦合金不能承受;因此在絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)中,壓氣機(jī)后幾級(jí)的輪盤(pán)均采用高溫合金制作,甚至采用高壓渦輪輪盤(pán)材料制作。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)鋁合金溫度降低到220℃以下,鋁合金的比強(qiáng)度大,價(jià)格便宜;工作溫度不超過(guò)220℃時(shí),轉(zhuǎn)子葉片和輪盤(pán)可用鋁合金制造。工作溫度低于300℃的機(jī)匣件,采用密度小,鑄造性能好的鑄鎂合金和鑄鋁合金制成。容易受海水腐蝕第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)合金鋼零件溫度高于500℃,一般采用鎳鉻鋼或不銹鋼。用于一些小型發(fā)動(dòng)機(jī)上,將葉片、盤(pán)、軸等鍛或精鑄成一個(gè)整體轉(zhuǎn)子。第一級(jí)風(fēng)扇和壓氣機(jī)第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片,雖然工作溫度低,但為了防止外物打傷,提高零件抗腐蝕和抗振性能,一般采用鈦合金或不銹鋼制成。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)復(fù)合材料具有更高的比強(qiáng)度,疲勞強(qiáng)度高,減振性能好,用于制造風(fēng)扇葉片等各種壓氣機(jī)零件。
GE90與GEnx的大風(fēng)扇葉片以及GEnx的風(fēng)扇機(jī)匣均采用了復(fù)合材料。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.5壓氣機(jī)主要零件的材料及表面防護(hù)表面防護(hù)提高零件材料的抗腐蝕、抗氧化、抗熱沖擊及抗熱疲勞的能力。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.6典型故障外來(lái)物打傷發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)要從周?chē)ㄔ诘孛妫┗蚯胺剑w行中)吸入大量空氣;隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力越來(lái)越大,涵道比越來(lái)越高,發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量越來(lái)越多。飛機(jī)類(lèi)型地面最大狀態(tài)吸氣量(kg/s)A320(V2500)356B757522B727720B7771120第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.6典型故障外來(lái)物打傷吸入飛鳥(niǎo):(V2500發(fā)動(dòng)機(jī))以300km/h左右的速度撞到發(fā)動(dòng)機(jī)最前端部件—高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片上,相當(dāng)與一發(fā)迫擊炮彈擊中靶心;前蘇聯(lián)的米格-29吸入飛鳥(niǎo)墜毀。第2章飛機(jī)動(dòng)力裝置-壓氣機(jī)2.6典型故障壓氣機(jī)鈦著火故障壓氣機(jī)最主要的故障:轉(zhuǎn)動(dòng)件與靜止件的碰磨故障;鈦合金的轉(zhuǎn)動(dòng)件與鈦合金的靜子件相碰磨,引起鈦零件著火,很快能燒壞葉片、機(jī)匣等,外竄的火焰還會(huì)造成次生故障,危害極大。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室主要內(nèi)容3.1、概述3.2、燃燒室的基本類(lèi)型3.3、燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)3.4、燃燒室主要零件的材料及其表面防護(hù)3.5、典型故障將通過(guò)噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機(jī)供應(yīng)的空氣混合燃燒釋放熱量,供給渦輪所需的均勻加熱的平穩(wěn)燃?xì)饬?。?章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述產(chǎn)生具有高溫、高壓的燃?xì)?,推?dòng)渦輪,并進(jìn)一步在尾噴管中膨脹加速,產(chǎn)生推力→燃燒室。定義第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述功用用來(lái)保證各種飛行狀態(tài)下,將燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置。燃料在燃燒過(guò)程中所放出的熱量,使流過(guò)燃燒室的空氣溫度升高。進(jìn)入燃燒室的是空氣,由燃燒室流出的則是高溫燃?xì)?。?duì)燃燒室的基本要求是點(diǎn)火可靠、燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、壓力損失小、尺寸小、出口溫度場(chǎng)分布滿足要求、燃燒完全、排氣污染小、壽命長(zhǎng)。燃燒室工作的好壞,將直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作與性能。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述性能指標(biāo)油氣比燃燒效率進(jìn)入燃燒室的燃油流量與空氣流量之比1kg燃油燃燒后工質(zhì)實(shí)際吸收的熱量與1kg燃油燃燒理論上釋放出的熱量之比余氣系數(shù)進(jìn)入燃燒室的空氣流量與進(jìn)入燃燒室的燃油流量完全燃燒所需要的最少的理論空氣量之比總壓恢復(fù)系數(shù)燃燒室出口處的總壓與燃燒室進(jìn)口處的總壓之比,渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)主燃燒室的總壓恢復(fù)系數(shù)在0.92~0.96范圍內(nèi)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的燃燒特點(diǎn)氣流速度快,使得點(diǎn)火,火焰穩(wěn)定和燃油完全燃燒困難較大。燃燒室出口的燃?xì)鉁囟炔荒苓^(guò)高,它受到渦輪葉片材料強(qiáng)度的限制。3.1概述第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室基本要求點(diǎn)火可靠燃燒穩(wěn)定燃油完全燃燒壓力損失小燃燒室出口溫度場(chǎng)應(yīng)符合要求尺寸小減少排氣污染壽命長(zhǎng)尺寸小減少排氣污染在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和空中再點(diǎn)火時(shí),是燃燒室和發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。在規(guī)定的全部飛行高度、速度范圍內(nèi)都能穩(wěn)定燃燒,不被吹熄。燃油的化學(xué)能盡可能完全地釋放出來(lái),轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,并用于加熱工質(zhì),提高發(fā)動(dòng)機(jī)的作功能力。氣體流過(guò)燃燒室并且在燃燒室中噴入燃油燃燒,不可避免的會(huì)使氣流的總壓下降。除燃燒室點(diǎn)火過(guò)程的短時(shí)間以外,火焰不得伸出火焰筒;燃?xì)鉁囟妊刂芟蚓鶆蚍植紴榱颂岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,要求各部件尺寸下,重量輕有效控制污染物的形成,如煙、CO、NOx等?;鹧嫱步?jīng)常產(chǎn)生裂紋、燒蝕、掉塊、變形等故障。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程先擴(kuò)壓減速,再使氣流分股,燃燒分區(qū)。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程擴(kuò)散段第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程旋流器空氣流過(guò)旋流器后的情形火焰筒不同截面上空氣軸向速度的分布第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程空氣分股約占總空氣量的1/4~1/3,從火焰筒頭部進(jìn)入,與燃油混合,組成適宜于燃燒的混合氣,進(jìn)行燃燒,燃?xì)鉁囟雀哌_(dá)3000℃。經(jīng)火焰筒外圍流過(guò),從火焰筒中部和后部的大孔進(jìn)入,與燃?xì)鈸交?,使燃?xì)鉁囟冉档偷綔u輪前允許值,并對(duì)燃燒室的零組件進(jìn)行冷卻。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程空氣分股火焰穩(wěn)定和總的氣流圖形第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.1概述燃燒室的工作過(guò)程某燃燒室各股空氣的百分比單管燃燒室在每個(gè)管形火焰筒外面單獨(dú)的套上一個(gè)筒形的外套,通過(guò)聯(lián)焰管傳焰和均壓。3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)形式和氣體流動(dòng)特點(diǎn)分類(lèi)根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)形式和氣體流動(dòng)特點(diǎn)分類(lèi)環(huán)管燃燒室有單獨(dú)的管形火焰筒,它們之間也用聯(lián)焰管互相聯(lián)系,這些火焰筒被包含在一個(gè)共同的環(huán)形腔道中。3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室根據(jù)燃燒室的結(jié)構(gòu)形式和氣體流動(dòng)特點(diǎn)分類(lèi)環(huán)形燃燒室燃燒室外殼和內(nèi)殼形成的環(huán)形腔體中,安裝著環(huán)形的火焰筒;氣流通道是環(huán)形的。3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室分類(lèi)3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室單管燃燒室9個(gè)單管組成,與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線傾斜19度。在9個(gè)單管內(nèi)僅安裝2個(gè)點(diǎn)火器,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)借助傳焰管將火焰?zhèn)魅肫渌麊喂堋?.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室環(huán)管燃燒室斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)管燃燒室優(yōu)點(diǎn):保持了分管燃燒室的一些優(yōu)點(diǎn),試驗(yàn)、修正容易,檢查、拆裝比較方便;環(huán)形面積利用率提高,能夠與軸流式壓氣機(jī)平滑銜接。缺點(diǎn):重量仍然比較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室環(huán)形燃燒室燃燒室內(nèi)、外殼體構(gòu)成環(huán)形氣流通道,通道內(nèi)安裝一個(gè)由內(nèi)、外壁構(gòu)成的環(huán)形火焰筒,燃燒在環(huán)形的燃燒區(qū)和摻混區(qū)內(nèi)進(jìn)行。
民航所使用的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)采用環(huán)形燃燒室。3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室優(yōu)點(diǎn):燃燒好,總壓損失小,燃燒室出口流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布均勻;燃燒室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,質(zhì)量輕,耐用性好;火焰筒表面積與容積之比小,因而需要的空氣冷卻量少;燃燒室的軸向尺寸短,有利于減小轉(zhuǎn)子跨度和發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量環(huán)形燃燒室根據(jù)環(huán)形火焰筒的不同形式分為:
3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室?guī)为?dú)頭部的環(huán)形燃燒室折流式環(huán)形燃燒室回流式環(huán)形燃燒室全環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室?guī)为?dú)頭部的環(huán)形燃燒室:
把環(huán)形火焰筒頭部做成若干個(gè)類(lèi)似環(huán)管燃燒室火焰筒的頭部結(jié)構(gòu)。環(huán)形的摻混區(qū)環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室?guī)为?dú)頭部的環(huán)形燃燒室:
火焰筒有10個(gè)單獨(dú)的頭部,穩(wěn)定器借支板焊在頭部中央,噴嘴裝在穩(wěn)定器內(nèi)環(huán)中。各頭部的外側(cè)有一定位襯套,借助定位銷(xiāo)或點(diǎn)火器將火焰筒定位在燃燒室外殼上。WJ6發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室?guī)为?dú)頭部的環(huán)形燃燒室:
火焰筒有20個(gè)單獨(dú)的頭部,頭部的旋流器中央裝有噴嘴?;鹧嫱差^部與外壁做成一體,用3個(gè)定位銷(xiāo)固定在燃燒室擴(kuò)壓機(jī)匣上JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室1、燃燒室內(nèi)殼體2、火焰筒內(nèi)壁3、燃油噴嘴4、點(diǎn)火電嘴3、火焰筒外壁6、燃燒室外殼體環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室全環(huán)形燃燒室
1、整流罩2、環(huán)形頭部3、火焰筒內(nèi)壁4、火焰筒外壁F100發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形火焰筒環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室全環(huán)形燃燒室
火焰筒頭部裝有回流隔板,火焰筒內(nèi)、外壁的前部有偏斜的過(guò)渡孔,氣流經(jīng)回流隔板與過(guò)渡孔后,在火焰筒頭部形成兩個(gè)回流區(qū),以穩(wěn)定燃燒。RB211發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室全環(huán)形燃燒室
由外殼體、內(nèi)殼體、主副輸油圈、28個(gè)燃油噴嘴,兩個(gè)點(diǎn)火裝置等組成。AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室?guī)追N典型環(huán)形燃燒室
發(fā)動(dòng)機(jī)牌號(hào)設(shè)計(jì)時(shí)間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)火焰筒制造技術(shù)噴嘴數(shù)目燃油噴嘴點(diǎn)火方式CF6-80C21983,適短環(huán)形機(jī)械加工30離心式直接PW40001986,適短環(huán)形滾軋成型24氣動(dòng)式直接CFM36-31984,適短環(huán)形鍛環(huán)機(jī)械加工20氣動(dòng)式直接V23001988,適浮壁式火焰筒20氣動(dòng)式直接GE901993,適雙環(huán)腔火焰筒激光加工孔氣膜30雙錐噴嘴直接環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室折流式環(huán)形燃燒室
應(yīng)用在小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中,流量小、轉(zhuǎn)速高、采用離心式壓氣機(jī)和燃油從發(fā)動(dòng)機(jī)軸內(nèi)腔甩油盤(pán)離心甩出供油方式;為了縮短轉(zhuǎn)子支點(diǎn)的距離。WP11發(fā)動(dòng)機(jī)折流式環(huán)形燃燒室第1路,約占12.3%,由前進(jìn)氣盤(pán)壁上的孔和縫隙流入第2路,約占12.3%環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室回流式環(huán)形燃燒室
在帶有離心式壓氣機(jī)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。在組織燃燒和與燃?xì)鈸交斓倪^(guò)程中要經(jīng)過(guò)兩次折轉(zhuǎn)再流入渦輪部件;燃油由在環(huán)形圓頂部的噴嘴提供JT13D發(fā)動(dòng)機(jī)回流式環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室3.2燃燒室的基本類(lèi)型第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室回流式環(huán)形燃燒室
某型發(fā)動(dòng)機(jī)采用回流式環(huán)形燃燒室,燃燒室圍在渦輪外面,大大較少了發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度,特別適合尺寸受限制的發(fā)動(dòng)機(jī),但渦輪檢測(cè)困難?;亓魇江h(huán)形燃燒室3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室基本構(gòu)件擴(kuò)壓器火焰筒燃油噴嘴火焰穩(wěn)定裝置機(jī)匣擴(kuò)壓器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室
作用:降低從壓氣機(jī)流出的氣流速度,以利于組織燃燒;對(duì)內(nèi)外側(cè)的第二股氣流進(jìn)行分配;引出一部分壓氣機(jī)出口的高壓空氣,供給飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)用氣的需要;現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的主要承力構(gòu)件之一。壓力損失占燃燒室總壓力損失的1/3長(zhǎng)度占燃燒室總長(zhǎng)度損失的1/4一般擴(kuò)壓器出、進(jìn)口截面積之比F出/F進(jìn)=3.0~3.3,使壓氣機(jī)出口的氣流速度降低由120~180米/秒降低到30~30米/秒。分類(lèi):一級(jí)擴(kuò)壓式、二級(jí)擴(kuò)壓式和突然擴(kuò)張式。一級(jí)擴(kuò)壓器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室
氣流通道截面積按一定規(guī)律變化,使壓力較均勻地增加,這些變化規(guī)律有等壓力梯度、等速度梯度及兩者兼有的混合造型規(guī)律。用等壓力梯度造型,壓力損失最小,加工困難;等速度梯度型面變化平緩,便于與燃燒室轉(zhuǎn)接,出口流場(chǎng)好,但壓力損失較大。二級(jí)擴(kuò)壓器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室擴(kuò)壓器進(jìn)出口面積相差很大時(shí),為了縮短擴(kuò)壓器長(zhǎng)度。出口氣流速度為140.3m/s,經(jīng)第一級(jí)擴(kuò)壓段后降為60m/s,經(jīng)第二級(jí)擴(kuò)壓段后,火焰筒進(jìn)口處流速降為18.7m/s。J37發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的擴(kuò)壓器突然擴(kuò)張式擴(kuò)壓器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室最短的擴(kuò)壓器,燃燒室的工作較少受壓氣機(jī)出口流暢變化的干擾,總壓損失大。在擴(kuò)壓器中,擴(kuò)張角和擴(kuò)壓比增加時(shí),由附面層分離逐步形成渦流,并隨著流動(dòng)逐步擴(kuò)大分離區(qū),這使流動(dòng)不穩(wěn)定,在擴(kuò)壓器中可以采用放氣、分流環(huán)、凸尖環(huán)等措施RB199發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室F100發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室擴(kuò)壓器是燃燒室中結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且質(zhì)量較大的組件,又是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要承力件,壓氣機(jī)后軸承就安裝在擴(kuò)壓器里面。PW4000,v2300等發(fā)動(dòng)機(jī),在其擴(kuò)壓器內(nèi)均有支柱葉柵,將高壓轉(zhuǎn)子后軸承的徑向力傳給壓氣機(jī)機(jī)匣1、止動(dòng)銷(xiāo);2、擴(kuò)壓機(jī)匣;3、火焰筒外壁;4、燃油噴嘴(24個(gè));5、高壓轉(zhuǎn)子后支撐;6、24個(gè)擴(kuò)壓器支柱葉柵;7、高壓壓氣機(jī)整流葉片;PW4000發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器火焰筒3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室燃燒室的主要構(gòu)件,是組織燃燒的場(chǎng)所。由渦流器和火焰筒筒體等部分組成。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中局部溫度最高的部件,工作中還要解決高溫?zé)釓?qiáng)度、熱應(yīng)力、熱腐蝕、熱變形和熱穩(wěn)定性等諸多問(wèn)題火焰筒3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室渦流器傳焰管3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室火焰筒按其制造方法:分為機(jī)械加工和鈑金焊接;按其冷卻散熱方式:分為散熱片式和氣膜式。冷卻氣進(jìn)口補(bǔ)燃口摻混口火焰筒3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室WS9發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒—?dú)饽な桨雌渲圃旆椒ǎ悍譃闄C(jī)械加工和鈑金焊接;按其冷卻散熱方式:分為散熱片式和氣膜式。火焰筒3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室機(jī)械加工火焰筒的加強(qiáng)冷卻效果火焰筒3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室V2300燃燒室具有極好的點(diǎn)火特性和均勻的出口溫度場(chǎng),防止發(fā)生積碳,提高了燃燒效率。渦流器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室作用:使高溫燃?xì)庠诨鹧嫱差^部產(chǎn)生低速回流區(qū),以穩(wěn)定火焰,使空氣與燃油能很好的摻混,點(diǎn)燃后續(xù)混合氣,提高燃燒效率有葉片式和非葉片式兩種空氣流過(guò)旋流器后的情形葉片式渦流器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室在非蒸發(fā)管燃燒中得到廣泛應(yīng)用。精密鑄件,由內(nèi)外環(huán)、葉片和折流環(huán)組成。噴嘴裝在內(nèi)環(huán)中,折流環(huán)位于葉片后將渦流器出口的一部分空氣引向噴嘴附近,使靠近噴嘴的周?chē)纬韶氂蛥^(qū)。JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒的葉片式渦流器氣流經(jīng)過(guò)葉片2后圍繞著渦流器軸線產(chǎn)生強(qiáng)烈的切向旋轉(zhuǎn)氣流??諝膺M(jìn)氣方向3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室葉片式渦流器非葉片式渦流器3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室利用氣流流過(guò)非流體之后產(chǎn)生低速回流區(qū),或經(jīng)過(guò)多孔壁之后產(chǎn)生低速回流區(qū)無(wú)切向速度或切向速度很小??諝饨?jīng)1mm的環(huán)形間隙流入燃燒室,由于通道突然擴(kuò)張,形成回流區(qū)。WJ6發(fā)動(dòng)機(jī)喇叭形渦流器火焰筒頭部用來(lái)形成氣膜冷卻和吹除渦流器內(nèi)錐面上的積碳。使噴嘴附近貧油,減少發(fā)動(dòng)機(jī)冒煙和對(duì)大氣污染。用來(lái)冷卻噴嘴和吹除積碳?;鹧嫱餐搀w3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室按其功能可以分為三段:頭部、筒體和燃?xì)鈱?dǎo)管。WP7乙B發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒火焰筒筒體3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室按其功能可以分為三段:頭部、筒體和燃?xì)鈱?dǎo)管。氣流分股加速混合氣的形成,保持穩(wěn)定的火源,需要局部略微富油加快油氣混合氣的燃燒過(guò)程,保證完全燃燒前半部進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行助燃,后半部進(jìn)來(lái)的空氣進(jìn)行補(bǔ)燃降低高溫燃?xì)獾臏囟龋箿u輪能夠承受,并形成均勻的溫度場(chǎng)火焰筒筒體3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室火焰筒上進(jìn)氣孔的形式孔的形狀、大小、數(shù)量和分布,取決于組織燃燒的需要和渦輪前燃?xì)鉁囟鹊囊?。為了提高抗振、抗疲勞?qiáng)度,孔邊應(yīng)拋光和加強(qiáng),如加箍套或做成彎邊作用:將燃油霧化(或汽化),加速混合氣形成,保證穩(wěn)定燃燒和提高燃燒效率。分類(lèi):離心噴嘴,氣動(dòng)噴嘴,蒸發(fā)噴嘴(蒸發(fā)管),甩油噴嘴。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室燃油噴嘴利用高壓燃油通過(guò)噴嘴的渦流器后,在渦流室內(nèi)高速旋轉(zhuǎn),有較大的切向速度,然后從較小的出口噴出;燃油噴出時(shí),靠大切向速度產(chǎn)生離心力的作用,將燃油霧化散開(kāi)成為許多微小的油珠。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室離心噴嘴離心式噴嘴的工作原理和構(gòu)造3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室離心噴嘴油壓較大油壓較小油壓更小噴嘴前油壓對(duì)霧化質(zhì)量的影響3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室離心噴嘴3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室離心噴嘴分類(lèi):?jiǎn)斡吐冯x心噴嘴,雙油路離心噴嘴。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的供油量變化很大,在低空以最大速度飛行,其供油量約等于在高空以最低速度飛行的10~20倍,把啟動(dòng)狀態(tài)算在內(nèi),則供油量變化可達(dá)40~30倍。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室單油路離心噴嘴3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室雙油路離心噴嘴在供油量較小時(shí)產(chǎn)生較大的供油壓力;在供油量較大時(shí)使供油壓力不至于過(guò)大,破壞噴嘴的結(jié)構(gòu)。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室雙油路離心噴嘴優(yōu)點(diǎn):使燃燒室在較寬的的混合比范圍內(nèi)能穩(wěn)定燃燒;結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,易于調(diào)試,廣泛用于分管和環(huán)管燃燒室。缺點(diǎn):供油壓力要求高,存在富油區(qū)造成發(fā)煙污染;不同飛行條件下,燃燒室出口溫度變化大;燃燒室環(huán)形通道與噴嘴與錐形油霧不匹配。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室離心噴嘴3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)利用內(nèi)外兩股高速氣流作用下,碎裂成與空氣充分摻混的油霧,進(jìn)入火焰筒頭部。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室氣動(dòng)噴嘴兩種氣動(dòng)式燃油噴嘴a:RB211b:PW4000燃油經(jīng)六個(gè)切向孔,在喇叭口的內(nèi)壁面上形成旋轉(zhuǎn)的薄油膜層。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室氣動(dòng)噴嘴優(yōu)點(diǎn):油氣混合均勻,避免了主燃區(qū)的局部富油,減少了冒煙和積碳,火焰筒壁溫較低;不要求很高的供油壓力,在較寬的工作范圍內(nèi),噴霧錐角大致保持不變;燃燒室出口溫度場(chǎng)分布均勻,穩(wěn)定;僅用單管簡(jiǎn)化了供油管道。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室氣動(dòng)噴嘴缺點(diǎn):油氣充分摻混,貧油熄火極限大大降低,燃燒室穩(wěn)定工作范圍窄,啟動(dòng)時(shí),氣流速度較低,壓力較小,霧化不良。油氣的混合提前在蒸發(fā)管內(nèi)進(jìn)行;燃油首先噴入處于高溫燃?xì)饬髦械臒霟嵴舭l(fā)管內(nèi),迅速吸熱并蒸發(fā)為燃油蒸汽,與進(jìn)入蒸汽管內(nèi)的少量空氣初步混合成油氣,然后從蒸發(fā)管?chē)娙牖鹧嫱驳闹魅紖^(qū)內(nèi),與大量空氣混合后燃燒。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室蒸發(fā)噴嘴蒸發(fā)管式燃油噴嘴優(yōu)點(diǎn):同氣動(dòng)噴嘴,早期航空發(fā)動(dòng)機(jī)上采用;
缺點(diǎn):存在燃燒室穩(wěn)定工作范圍窄、蒸發(fā)管冷卻困難、管內(nèi)預(yù)混存在自然問(wèn)題和需要輔助啟動(dòng)供油系統(tǒng)等缺點(diǎn)。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室蒸發(fā)噴嘴蒸發(fā)管式燃油噴嘴作用:在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)或在高空熄火后形成點(diǎn)火源。點(diǎn)火性能直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作的安全可靠。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室點(diǎn)火裝置分為:直接點(diǎn)火和間接點(diǎn)火兩種?,F(xiàn)代航空器需要點(diǎn)火器在三種情況下工作:一:地面啟動(dòng)時(shí);二:發(fā)達(dá)空中停車(chē)時(shí);三:當(dāng)飛機(jī)在暴風(fēng)雨中或做機(jī)動(dòng)飛行時(shí),防止燃燒室熄火→點(diǎn)火時(shí)間短,點(diǎn)火能量大,采用高能點(diǎn)火器點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),稱為長(zhǎng)明燈式點(diǎn)火,點(diǎn)火能量小,采用低能點(diǎn)火器用電嘴直接點(diǎn)燃火焰筒頭部的混合氣。隨著高能電嘴的發(fā)展,使電嘴能在低電壓下,放電能量大大增加。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室直接點(diǎn)火裝置斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器在專門(mén)的點(diǎn)火器中先點(diǎn)燃?xì)鈩?dòng)噴嘴的燃油,形成小股火焰后再進(jìn)入火焰筒頭部去點(diǎn)燃工作噴嘴的燃油。3.3燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室間接點(diǎn)火裝置WP7發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器
2個(gè)點(diǎn)火器裝在燃燒室外套前部與啟動(dòng)輸油圈相連,在8000米高空進(jìn)行補(bǔ)氧,可保證點(diǎn)火高度達(dá)到12000米。根據(jù)作用在零件上的負(fù)荷、工作溫度及制造工藝進(jìn)行選擇。3.4燃燒室主要零件的材料及表面防護(hù)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室主要零件所使用的材料擴(kuò)壓器和燃燒室外殼等零構(gòu)件工作溫度較低,多采用結(jié)構(gòu)鋼及不銹鋼。工作溫度很高的零件,火焰筒、傳焰管、燃?xì)鈱?dǎo)管等,采用熱強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、熱塑性好的鎳基高溫合金。減少零件變形和裂紋故障比較簡(jiǎn)單而有效的方法。采用耐熱、耐腐蝕涂層能夠顯著提高材料的抗氧化、抗腐蝕性能,采用耐熱、隔熱涂層可以有效降低基體的工作溫度,提高材料的熱強(qiáng)度和熱疲勞性能,易于磨損的部位,敷以耐磨涂層能大大延長(zhǎng)零件的使用壽命。3.4燃燒室主要零件的材料及表面防護(hù)第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室燃燒室的防護(hù)涂層高溫琺瑯涂層、熱擴(kuò)散涂層、熱噴涂涂層、烘烤涂層。燃燒室在高溫下工作,溫度分布很不均勻,零件內(nèi)將產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力;進(jìn)入燃燒室的氣流速度大,壓力高,燃燒室的零件要承受很大的氣體力,還承受發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向力和慣性力,以及由不穩(wěn)定燃燒、氣流脈動(dòng)和其他機(jī)械振動(dòng)而引起的交變力;發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍寬,燃燒室零件受到反復(fù)的熱沖擊,造成熱疲勞。3.5典型故障第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室3.5典型故障第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室燃燒不穩(wěn)定導(dǎo)致熄火,使發(fā)動(dòng)機(jī)停車(chē),危機(jī)飛行安全;燃燒室出口溫度場(chǎng)不均勻,局部地區(qū)燃?xì)鉁囟瘸^(guò)規(guī)定值,使渦輪葉片過(guò)熱,甚至燒毀;供氣不足或供油霧化不良,燃油未能完全燃燒而冒煙,在燃燒室零件表面和渦輪葉片上積炭;尤其是火焰筒的變形、裂縫、掉塊、燒穿、脫焊以及零件表面磨損等故障經(jīng)常發(fā)生。這些都嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作和壽命?,F(xiàn)象:發(fā)動(dòng)機(jī)聲音不正常;轉(zhuǎn)速和排氣溫度突然降低;油門(mén)操縱失靈;單發(fā)熄火向失效發(fā)傾斜。第3章飛機(jī)動(dòng)力裝置-燃燒室燃燒室熄火原因:混合氣余氣系數(shù)超出穩(wěn)定燃燒范圍。3.5典型故障飛行條件對(duì)穩(wěn)定燃
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