燃?xì)鉁u輪發(fā)動機部件

進氣道的功用和基本要求進氣道：

發(fā)動機進口至發(fā)動機壓氣機進口的一段管道進氣道的功用：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，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使壓氣機有效地工作。進氣道的分類：亞音速進氣道

主要用于民用航空發(fā)動機，而且為單狀態(tài)飛機大多采用擴張、幾何不可調(diào)的亞音速進氣道超音速進氣道可以分為內(nèi)壓式、外壓式和混合式三種。進氣道的基本要求（１）捕獲流量，總壓損失?。唬ǎ玻┏隹诹鲌鼍鶆?；（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)計和調(diào)節(jié)簡單。亞音速進氣道，由前整流錐和殼體組成進氣道流動模型流量系數(shù)進氣道遠前方截面的面積與進氣道唇口處的面積的比值為流量系數(shù)。

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

＞M0時，當(dāng)M01

＝M0時，當(dāng)M01

＜M0時，高速或低的質(zhì)量流量低速或高的質(zhì)量流量進氣道內(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保證壓氣機的正常工作進氣道內(nèi)所進行的能量轉(zhuǎn)換是動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ξ荒芎蜔崮茈x心式壓氣機的工作原理空氣在導(dǎo)流器中的流動單面進氣的離心式壓氣機葉輪的進口直接與進氣道的出口相接雙面進氣離心式壓氣機的進氣裝置一般由預(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口進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，以減少流動損失雙面離心式壓氣機進氣裝置空氣在工作葉輪中的流動工作葉輪的直徑符號標(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)的作用氣流在擴壓器中的流動情況：縫隙擴壓器葉片擴壓器氣流在集氣管中的流動情況空氣從葉片式擴壓器流出之后,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,進一步提高壓力。為了縮小徑向尺寸,常把擴壓器和集氣管統(tǒng)一在一起,氣流在拐彎中一邊擴壓,一邊轉(zhuǎn)為軸向。

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

擴壓器：位于葉輪的出口處，其通道是擴張形的，空氣在流過它時，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。

離心式壓氣機葉輪：高速旋轉(zhuǎn)的部件；其葉片間的通道是擴張的；空氣流過它時，對空氣做功，加速空氣的流速，同時提高空氣的壓力。從結(jié)構(gòu)上葉輪分單面葉輪和雙面葉輪兩種。兩面進氣，可以增大進氣量，對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，由于氣體隨葉輪一起作圓周運動，氣體微團受慣性離心力的作用，圓周速度越大，氣體微團所受的離心力也越大，因此，葉輪外徑處的壓力遠比內(nèi)徑處壓力高。減速增壓原理：空氣離開葉輪后進入擴壓器，通道是擴張形的，空氣流過時，速度下降，壓力提高。分類：多個單管燃燒室環(huán)管形燃燒室環(huán)形燃燒室多個單管燃燒室組成：燃燒室頭部，外套，聯(lián)焰管，火焰筒，噴嘴優(yōu)點：設(shè)計簡單，維護、檢查和更換比較方便缺點：環(huán)行截面積利用率低，總壓損失大，起動性能差，重量大。環(huán)管形燃燒室優(yōu)點：迎風(fēng)面積??；出口燃?xì)鉁囟取毫Ρ容^均勻；安排合理，容易翻修和試驗，環(huán)形系統(tǒng)緊湊。缺點：重量大，高空起動性能差。應(yīng)用：用于軸流式壓氣機的發(fā)動機上環(huán)形燃燒室由四個同心圓筒組成最內(nèi)、最外的兩個圓筒為燃燒室的內(nèi)、外殼體中間兩個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：迎風(fēng)面積小，重量輕，起動性能好，出口燃?xì)鈮毫?、溫度分布均勻。缺點：不易更換和檢查，試驗時需要大量的空氣。應(yīng)用：廣泛用于新型發(fā)動機。燃燒室的主要要求點火可靠燃燒穩(wěn)定燃燒完全燃燒室出口溫度場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到穩(wěn)定燃燒的條件。擴壓器：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,由軸向運動變成旋轉(zhuǎn)運動,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，點火源在離原O–T線較遠的地方形成如果余氣系數(shù)變化過大，將會熄火。機匣擴壓器火焰筒噴油嘴:霧化點火裝置渦流器:回流區(qū)聯(lián)焰管:傳焰,均壓機匣形成二股氣流的通道；承力。擴壓器將減速，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)境點火器：啟動點火直接點火器間接點火器噴嘴：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：工作可靠，結(jié)構(gòu)堅固，易于調(diào)試缺點：供油壓力高，存在富油區(qū)，有污染（2）氣動噴嘴優(yōu)點：混合均勻，避免富油區(qū)，供油壓力小，工作范圍寬。缺點：起動時霧化不良（3）蒸發(fā)管式噴嘴壓氣機的功用：對流過它的空氣進行壓縮，提高空氣壓力。供給發(fā)動機工作時所需要的壓縮空氣，也可以為座艙增壓、渦輪散熱和其他發(fā)動機的起動提供壓縮空氣。分類:離心式，軸流式和混合式壓氣機分類離心式壓氣機空氣在工作葉輪內(nèi)沿遠離葉輪旋轉(zhuǎn)中心的方向流動軸流式壓氣機空氣在工作葉輪內(nèi)基本沿發(fā)動機的軸線方向流動混合式壓氣機軸流-離心，用于中小功率渦槳和渦軸發(fā)動機主要特點：離心式

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

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，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)動機上，軸流式和離心式組成混合壓氣機，發(fā)揮了離心壓氣機單級增壓比高的優(yōu)點，避免了軸流式壓氣機葉片高度很小時損失增大的特點。

軸流式壓氣機的組成壓氣機靜子轉(zhuǎn)子整流器機匣外環(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)成軸流式壓氣機的1個級=1排工作葉片+1排整流器葉片工作葉輪與整流環(huán)交錯排列就形成了多級軸流式壓氣機。為了保證壓氣機工作穩(wěn)定，在第一級工作葉輪前還有一排不動的葉片叫進氣導(dǎo)向器。其功用是引導(dǎo)氣流的流動方向，產(chǎn)生預(yù)旋，使氣流以合適的方向流入第一級工作葉輪。基本部件及其作用：進氣導(dǎo)向器轉(zhuǎn)子：對空氣作功，壓縮空氣，提高壓力靜子：使空氣擴壓，繼續(xù)提高空氣的壓力軸流式壓氣機的增壓原理葉輪和整流器流動通道都是擴張形的空氣在軸流式壓氣機內(nèi)的流動時參數(shù)變化規(guī)律

在第一級葉輪前的進口導(dǎo)向器內(nèi)的流動：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(動葉片)內(nèi)的流動：相對速度下降;壓力和溫度上升。同時總溫和總壓均上升。

整流環(huán)(靜葉片)內(nèi)的流動：絕對速度下降;壓力和溫度上升;氣流方向改變;為下一級動葉片進口提供合適的氣流方向?？倻夭蛔?總壓下降。

最后一級整流環(huán)內(nèi)的流動：絕對速度下降;壓力增大;溫度上升;使氣流流動方向變?yōu)檩S向，以較小的流動損失流向燃燒室。還可以看出，氣流流過軸流式壓氣機的一個級(一級動葉＋一級靜葉)，因為氣流絕對速度幾乎沒有什么改變，所以，能量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：壓氣機對氣流作的功轉(zhuǎn)變?yōu)闅饬黛实脑黾踊壴鰤涸聿徽撌枪ぷ魅~輪還是整流器，流過壓氣機的空氣壓力的提高都是高速旋轉(zhuǎn)的葉片對空氣作功的結(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：抗彎剛性好，結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，成本低。缺點：承受離心力較差，強度差。

CFM56風(fēng)扇增壓級轉(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：承受離心力能力強，強度好。缺點：抗彎剛性差（加強盤式轉(zhuǎn)子，增加軸的剛度），盤軸結(jié)構(gòu)易振動。

圖：加強盤式轉(zhuǎn)子-斯貝發(fā)動機的高壓壓氣機轉(zhuǎn)子鼓盤式轉(zhuǎn)子由若干個輪盤，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)鼓筒逐級傳給輪盤和轉(zhuǎn)子葉片特點：兼有鼓式和盤式的優(yōu)點，“取長補短”該結(jié)構(gòu)在發(fā)動機上應(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)動機性能的有效措施。然而提高渦輪前燃?xì)鉁囟仁艿綔u輪部件結(jié)構(gòu)強度的限制,為了解決這個問題,必需對渦輪葉片采取冷卻。渦輪葉片的冷卻一般只有第一級渦輪葉片或第一、第二級渦輪葉片需要冷卻。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,需要進行冷卻的葉片是空心的。在這里冷卻的方法有:導(dǎo)熱，對流冷卻,沖擊冷卻,氣膜冷卻等。帶冷卻的渦輪工作葉片對流冷卻(對流換熱)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)動機的高壓渦輪轉(zhuǎn)子二、靜子結(jié)構(gòu)組成：渦輪機匣，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)動機耗油率增加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匣的膨脹量，使渦輪間隙保持為最佳值。渦輪冷卻：

分類;被動式冷卻和主動式冷卻。被動式冷卻分為：外部冷卻式和內(nèi)部冷卻式。外部冷卻式機匣：利用飛行中外界大氣的速度頭通過進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：構(gòu)造簡單,加工方便,重量較輕,但冷卻效果較差。內(nèi)部冷卻式機匣:靠從壓氣機出口引入空氣到渦輪機匣外套內(nèi)，控制機匣的膨脹量。

優(yōu)點：渦輪機匣膨脹少，渦輪徑向間隙大小穩(wěn)定，熱應(yīng)力較小。主動式冷卻：根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)，人為控制機匣的膨脹量，以保證渦輪徑向間隙最小。通常是在渦輪機匣外面加上數(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)動機的分類發(fā)動機：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置噴氣發(fā)動機：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動機高速噴出燃?xì)獾膭幽?，從而獲得反作用力，推進飛行器飛行的發(fā)動機。（一）火箭發(fā)動機特點：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)動機空氣噴氣發(fā)動機：利用空氣中的氧氣與燃料進行混合燃燒，作為工質(zhì)的動力裝置。分類：無壓氣機的發(fā)動機