《直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造》課件-模塊三 航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)

ENGINE模塊三航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)原理與構(gòu)造3.1.2航空渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類和基本構(gòu)造HELICOPTER目錄CONTNETS01渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類02渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造Part01渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類一、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)按有無(wú)自由渦輪，分為定軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)和自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)兩類。一、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類（一）定軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也稱為固定渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。其渦輪既驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)又驅(qū)動(dòng)功率輸出軸。定軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪產(chǎn)生的功率遠(yuǎn)大于壓氣機(jī)所需的功率，通過(guò)減速器將其剩余的功率輸出，用于帶動(dòng)直升機(jī)旋翼和尾槳。一、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類（一）定軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)由于其功率輸出軸與核心機(jī)為機(jī)械連接，因此具有功率傳送方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著起動(dòng)性能差(起動(dòng)加速慢),加速性不好，功率輸出軸轉(zhuǎn)速高而需要大的減速器等缺點(diǎn)。一、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類（二）自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)由燃?xì)獍l(fā)生器和自由渦輪組成。產(chǎn)生輸出功率的自由渦輪安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出軸上，此軸與核心機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)機(jī)械聯(lián)系，它們之間僅有氣動(dòng)聯(lián)系。一、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)分類（二）自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)由于自由渦輪是輸出軸功率的，因此又稱自由渦輪為動(dòng)力渦輪。自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)與定軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)相比，起動(dòng)性能好，工作穩(wěn)定，加速性能較好，調(diào)節(jié)性能和經(jīng)濟(jì)性好。但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。Part02渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣裝置、壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)獍l(fā)生器渦輪、動(dòng)力渦輪（自由渦輪）、排氣裝置及體內(nèi)減速器、附件傳動(dòng)裝置等部件構(gòu)成。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造由于各類渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)有很多共同之處，這里僅對(duì)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中與其他類型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)差異較大的部件予以說(shuō)明。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（一）進(jìn)氣裝置進(jìn)氣粒子分離器直升機(jī)的飛行速度較低，壓氣機(jī)進(jìn)口的流速總是大于飛行速度。所以進(jìn)氣系統(tǒng)為收斂管道的進(jìn)氣系統(tǒng)。直升機(jī)工作的環(huán)境，起飛和著陸一般不在專門的機(jī)場(chǎng)上，例如在沙漠、草原、高山等地都有可能，發(fā)動(dòng)機(jī)特別容易受到外物的侵襲。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（二）壓氣機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)和其他航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，為使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得較高的熱效率和單位功率，其壓氣機(jī)需不斷提高其增壓比和效率。渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)歷經(jīng)了純軸流式，軸流式加離心式的組合式，單、雙級(jí)離心式的過(guò)程。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（二）壓氣機(jī)喘振是壓氣機(jī)的一種有害、不穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)壓氣機(jī)發(fā)生喘振時(shí)，空氣流量、空氣壓力和速度發(fā)生驟變，甚至可能出現(xiàn)突然倒流現(xiàn)象。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（二）壓氣機(jī)喘振的形成通常由于進(jìn)氣方向不適，引起壓氣機(jī)葉片中的氣流分離并失速。喘振的后果，輕者降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率和經(jīng)濟(jì)性，重者引起發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損傷或者使燃燒室熄火、停車。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（二）壓氣機(jī)為防止發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生喘振，保證壓氣機(jī)穩(wěn)定可靠地工作，可在壓氣機(jī)前面采用角度可變的導(dǎo)流片，也可在壓氣機(jī)中部通道處設(shè)置放氣裝置。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（二）壓氣機(jī)除了在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮采取防喘措施外，還要求飛行使用中注意避免因?yàn)椴倏v不當(dāng)致使壓氣機(jī)發(fā)生喘振。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（三）燃燒室渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量小，且壓氣機(jī)采用軸流式加離心式的組合式壓氣機(jī)或雙級(jí)離心式壓氣機(jī)的較多，因此廣泛采用回流式燃燒室及折流式燃燒室?；亓魇饺紵沂疽鈭D折流式燃燒室示意圖二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（三）燃燒室因?yàn)檫@兩種燃燒室均能較好地與離心式壓氣機(jī)匹配。在一些小功率的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，也有采用這兩種燃燒室的?；亓魇饺紵沂疽鈭D折流式燃燒室示意圖二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（四）自由渦輪大多數(shù)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是自由渦輪式的，所謂自由渦輪，是指它和核心機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)任何機(jī)械聯(lián)系，只有氣動(dòng)上的聯(lián)系?，F(xiàn)代自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力渦輪(自由渦輪)一般為一級(jí)或二級(jí)軸流式。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（四）自由渦輪核心機(jī)的高溫燃?xì)馐紫攘鬟^(guò)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的高壓渦輪(燃?xì)獍l(fā)生器渦輪)，然后流過(guò)動(dòng)力渦輪，通過(guò)動(dòng)力渦輪軸將軸功率傳輸給減速器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)直升機(jī)旋翼。自由渦輪式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的自由渦輪轉(zhuǎn)速比燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低得多，通過(guò)體內(nèi)減速器的輸出轉(zhuǎn)速多為6000～8000轉(zhuǎn)/分。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（五）排氣裝置排氣裝置用以排出燃?xì)?。渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)與渦噴渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)有著明顯的不同。它為了使動(dòng)力渦輪輸出更多的軸功率，希望排氣速度越低越好。這樣動(dòng)力渦輪的落壓比可以取得更高，輸出的功率則更大。故其排氣裝置的通道大多做成喇叭狀的擴(kuò)散形結(jié)構(gòu)以便于最大限度地進(jìn)行排氣擴(kuò)壓。二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（六）減速器渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)一般均帶有體內(nèi)減速器，其傳動(dòng)比多在3.5～7之間。與渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)體內(nèi)減速器傳動(dòng)比要小得多（渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)減速器傳動(dòng)比一般為10～15），這是因?yàn)橹鄙龣C(jī)還有主減速器的緣故。（減速器裝置）二、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造（六）減速器但是，也有些發(fā)動(dòng)機(jī)中，不設(shè)體內(nèi)