《直升機發(fā)動機原理與構造》課件-模塊二 航空渦輪發(fā)動機（上）

ENGINE直升機發(fā)動機原理與構造2.1.1進氣道的功用和分類HELICOPTER模塊二航空渦輪發(fā)動機回顧：渦輪噴氣發(fā)動機基本組成進氣道壓氣機燃燒室渦輪噴管進氣道目標TARGET01理解進氣道的功用02說出進氣道和主要類型目錄CONTNETS01進氣道功用02進氣道的分類Part01進氣道功用一、進氣道功用飛機或發(fā)動機短艙進口到壓氣機進口的一段管道進氣道一、進氣道功用A380飛機的發(fā)動機進氣道B737飛機裝備的進氣道發(fā)動機短艙進口一、進氣道功用F22飛機裝備的進氣道殲7飛機裝備的進氣道進氣道可位于飛機頭部、飛機兩側或機翼下方為發(fā)動機供應空氣

①以盡可能小的流動損失，適量的一、進氣道功用進氣道功用質量要求？一、進氣道功用進氣道進口馬赫數(shù)進氣道出口馬赫數(shù)（即發(fā)動機進口速度）<氣流在進氣道內減速一、進氣道功用當壓氣機進口處的氣流馬赫數(shù)小于飛行馬赫數(shù)時,通過沖壓壓縮，提高空氣的壓力0截面1截面一、進氣道功用功用①以盡可能小的流動損失，為發(fā)動機供應適量的空氣②高速飛行時，完成氣流的沖壓壓縮Part02進氣道的分類二、進氣道的分類進氣道亞音速進氣道超音速進氣道二、進氣道的分類亞音速進氣道超音速進氣道小結SUMMARY01進氣道的功用和類型ENGINE直升機發(fā)動機原理與構造2.2.1壓氣機功用和類型HELICOPTER回顧：渦輪噴氣發(fā)動機五大組成部件進氣道壓氣機燃燒室渦輪噴管目標TARGET01理解為什么需要壓氣機02說出壓氣機的主要類型目錄CONTNETS01壓氣機功用02壓氣機主要類型Part01壓氣機功用一、壓氣機功用增壓空氣，提高氣體壓力功用壓氣機為什么需要壓縮氣體？多選題1分多選題：為什么需要壓氣機這一部件？壓力大，發(fā)動機流量大，推力大提高噴射速度，推力大壓力大，發(fā)動機熱效率高，經濟性好ABC提交10%轉換一、壓氣機功用10kg空氣+0.1kg燃油推力250kg空氣+2.5kg燃油增壓25倍30%轉換更大推力熱能更多熱能同一時間更高效率一、壓氣機功用為什么需要壓氣機答：壓力大，發(fā)動機熱效率高，經濟性好檢驗羅羅公司在下一代渦扇發(fā)動機路線圖中提出的，UltraFan發(fā)動機將于2025年服役，推力范圍將超過445kN，……，壓比達到70，其目標是實現(xiàn)耗油率比遄達700發(fā)動機至少改善25%....讀懂壓氣機相關專業(yè)資料看懂Part02壓氣機主要類型二、壓氣機主要類型生活中哪些壓力提高的現(xiàn)象或裝置？思考打氣筒水泵（水流動能變壓力能）二、壓氣機主要類型（一）離心式壓氣機離心式壓氣機基本增壓原理葉輪，葉輪高速旋轉，對流經通道間的氣流做功，提高氣體動能，當氣流流經葉片之間擴散通道時，動能轉為壓力能的提高。二、壓氣機主要類型（一）離心式壓氣機離心式壓氣機？壓氣機軸流式壓氣機二、壓氣機主要類型（二）軸流式壓氣機軸流式壓氣機二、壓氣機主要類型（二）軸流式壓氣機軸流式壓氣機外觀軸流式壓氣機組成二、壓氣機主要類型（二）軸流式壓氣機氣流在壓氣機內流動方向與軸方向一致，故稱為軸流式壓氣機小結SUMMARY01壓氣機的功用和類型ENGINE直升機發(fā)動機原理與構造2.2.2壓氣機喘振原因和防喘方法HELICOPTER壓氣機壓氣機是否穩(wěn)定增壓直接影響發(fā)動機的正常工作案例現(xiàn)象某型發(fā)動機地面試車，起動后當轉速達到85%左右，試車員發(fā)現(xiàn)：明顯振動、排氣溫度迅速增加、轉速不穩(wěn)定案例現(xiàn)象某型發(fā)動機地面試車，起動后當轉速達到85%左右，試車員發(fā)現(xiàn)：明顯振動、排氣溫度迅速增加、轉速不穩(wěn)定查找原因確定該起故障是由壓氣機喘振所導致目標TARGET01利用攻角理論，學會判喘、防喘基本方法目錄CONTNETS01知道什么是喘振02掌握喘振根本原因01認識防喘基本方法Part01知道什么是喘振一、什么是喘振流動困難氣流在壓氣機內正常流動喘振時氣流在壓氣機內的異常流動喘振壓氣機內出現(xiàn)氣流低頻大振幅軸向脈動稱為喘振為什么喘？Part02掌握喘振根本原因二、喘振根本原因問題氣流如何進入葉柵流動？二、喘振根本原因壓氣機平面葉柵形成二、喘振根本原因U壓氣機葉柵回顧什么方向是相對速度W的最佳方向？單選題1分對于相對速度W的方向，其最佳方向是與弦線方向一致與前緣點切線一致與發(fā)動機軸線方向一致ABC提交二、喘振根本原因U壓氣機葉柵回顧什么方向是相對速度W的最佳方向？設計進氣方向W方向與設計方向一致二、喘振根本原因W變陡，分離在葉背W平緩，分離在葉盆但由于氣流離心運動方向壓向葉柵，分離區(qū)不容易擴散由于氣流離心運動方向遠離葉柵葉背，分離區(qū)容易擴散二、喘振根本原因設計進氣方向W方向過陡，葉背分離嚴重堵塞葉柵間的通道，氣流流不動而回流回流減輕堵塞，葉片轉動推動氣流繼續(xù)前流反復通、堵塞，向前流、回流，最終形成喘振二、喘振根本原因強烈振動排氣溫度急劇上升轉速不穩(wěn)聲音低沉IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII看IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII聽二、喘振根本原因設計進氣方向W嚴重偏離設計方向，過陡喘振根本原因氣流攻角定義回顧單選題1分壓氣機葉柵進氣方向過陡，對應的攻角為：攻角為正攻角為負攻角為0ABC提交二、喘振根本原因設計進氣方向W嚴重偏離設計方向，過陡喘振根本原因氣流進氣正向攻角過大防喘方法?Part03認識防喘基本方法三、防喘基本方法

防喘基本方法使攻角i恢復到設計值即三、防喘基本方法防喘基本方法使攻角i恢復到設計值即思考影響攻角i大小的因素三、防喘基本方法思考影響攻角i大小的因素三、防喘基本方法思考影響攻角i大小的因素C方向C大小U大小改變改變改變改變i三、防喘基本方法C方向C大小U大小改變改變改變改變i使i恢復到設計值小結SUMMARY01壓氣機喘振原因防喘基本方法ENGINE直升機發(fā)動機原理與構造2.3.1燃燒室分類HELICOPTER目錄CONTNETS01管式燃燒室02管環(huán)式燃燒室03環(huán)式燃燒室04優(yōu)缺點分析Part01管式燃燒室一、管式燃燒室組成：內、外殼體之間有若干個單管燃燒室。01.每個單管燃燒室有它自己單獨的火焰筒和外套；02.火焰筒前安裝有旋流器，噴油嘴；03.通常在三個單管燃燒室上裝有點火裝置；04.各個單管燃燒室之間有聯(lián)焰管相連。Part02管環(huán)式燃燒室二、管環(huán)式燃燒室二、管環(huán)式燃燒室組成若干個單獨的管形火焰筒沿周向均勻排列在內、外殼體之間形成的環(huán)形腔內。管形火焰筒之間用聯(lián)焰管連接二、管環(huán)式燃燒室優(yōu)點結構比較緊湊，外殼體可以傳遞扭矩，從而改善發(fā)動機整體剛性，有利于減輕發(fā)動機的結構重量Part03環(huán)形燃燒室三、環(huán)形燃燒室環(huán)型燃燒室由四個同心圓筒組成最內、最外的兩個圓筒為燃燒室的內、外殼體中間兩個圓筒為火焰筒火焰筒的頭部裝有一圈旋流器和噴油嘴結構最緊湊，性能較好三、環(huán)形燃燒室環(huán)形回流燃燒室燃燒室圍在渦輪外面減少了發(fā)動機的軸向長度適合于尺寸受限制的發(fā)動機渦輪的孔探檢測困難三、環(huán)形燃燒室環(huán)形回流燃燒室燃燒室圍在渦輪外面減少了發(fā)動機的軸向長度適合于尺寸受限制的發(fā)動機渦輪的孔探檢測困難三、環(huán)形燃燒室雙環(huán)形燃燒室減少一氧化碳和碳氫物的排放分區(qū)域燃燒，避免局部富油減少氮的氧化物的生成分區(qū)域燃燒，避免局部高溫Part04優(yōu)缺點分析四、優(yōu)缺點分析三種類型燃燒室的主要優(yōu)缺點管形燃燒室便于單獨試驗試驗時需要的氣量小便于檢查更換火焰筒結構復雜管形面積利用率低迎風面積大、重量大點火性能較差總壓損失大出口溫度分布不均勻管環(huán)形燃燒室便于試驗（以扇形段調試）試驗時需要的氣量較小較便于檢查更換火焰筒結構較復雜管環(huán)形面積利用率較高迎風面積較大、重量較大點火性能較差總壓損失較大出口溫度分布較均勻環(huán)形燃燒室不便于單獨試驗試驗時需要的氣量大不便于檢查更換火焰筒結構簡單環(huán)形面積利用率高迎風面積小、重量輕點火性能好總壓損失較小出口溫度分布均勻ENGINE直升機發(fā)動機原理與構造2.3.2燃燒室工作原理HELICOPTER目錄CONTNETS01燃燒室工作特點02回流區(qū)的產生及作用03燃燒過程分析04火焰筒冷卻Part01燃燒的工作特點一、燃燒的工作特點1.燃油是在高速氣流中進行燃燒的從壓氣機出來的空氣流速在100-120米／秒以上；燃燒室內最大截面的氣流平均速度一般為20-30米／秒。2.燃燒室出口燃氣的溫度受到渦輪葉片材料的限制為了保證渦輪葉片安全的工作，就必須把燃燒室出口的溫度限制在一定的范圍內。一、燃燒的工作特點降低氣流的速度擴散器旋流器擴散增壓改變氣流速度的方向100米／秒40－60米／秒40－60米／秒20－30米／秒Part02回流區(qū)的產生及作用二、回流區(qū)的產生及作用（一）旋流器和回流區(qū)的產生當空氣流過旋流器，由軸向運動變成旋轉運動，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)；火焰筒四周的空氣及后部一部分高溫燃氣便向火焰筒中心的低壓區(qū)倒流，形成回流。二、回流區(qū)的產生及作用（二）火焰筒內部速度分布圖回流區(qū)的外邊叫主流區(qū)軸向速度等于零的地方，叫回流邊界主流區(qū)靠近回流邊界的地方，氣流軸向速度比較小對形成點火源提供了有利條件火焰筒內同一個截面上的氣流速度是不相等的二、回流區(qū)的產生及作用（三）回流區(qū)的作用從旋渦葉片進來的空氣和從二股氣流孔進來的空氣互相作用，形成一個低速回流區(qū)，起穩(wěn)定和系留火焰的作用。Part03燃燒過程分析三、燃燒過程分析二股氣流一股氣流擴壓區(qū)主燃區(qū)摻混區(qū)減小氣流速度，保證燃燒穩(wěn)定性產生回流區(qū)，保證燃燒連續(xù)性補充燃燒；調節(jié)燃燒室出口溫度場分布（一）旋流器和回流區(qū)的產生三、燃燒過程分析（二）氣流參數(shù)變化