第7章 排气装置

主要内容 1 尾喷管 2 推力矢量喷管 3 反推力装置 4 消音降噪措施 第7章飞机动力装置 涡轮 2020 4 6 2 涡轮或加力燃烧室后组织排气的构件 排气装置的组成和结构方案取决于发动机和飞机的类别及用途 排气装置 尾喷管 反推力装置 消音装置 发动机必不可少的一部分 根据发动机和飞机的特殊需要而设置的 第7章飞机动力装置 排气装置 2020 4 6 3 形式 喷口面积 7 1尾喷管 燃气排出方向 推力矢量喷管 直流式喷管 分类 第7章飞机动力装置 排气装置 使从涡轮流出的燃气膨胀 加速 以一定的速度和要求的方向排入大气 得到需要的推力 通过反推力装置改变喷气方向 即变向后的喷气为向斜前方的喷气 产生反推力 以迅速降低飞机落地后的滑跑速度 缩短飞机的滑跑距离 降低发动机的排气噪音通过调节喷管的临界面积来改变发动机的工作状态 功用 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 喷管面积固定或可调 收敛形 亚音速喷管是收敛形的管道 包括排气管 尾管 排气锥 排气塞 整流支柱 收敛喷口 从发动机涡轮流出的燃气以高的速度进入喷管 这会产生很大的摩擦损失 所以气流速度要通过扩散加以降低 这是通过将排气锥和外壁之间的通道面积不断加大实现的 从涡轮出来的环形流动经排气锥后充满整个通道 由于燃气流离开涡轮时存在残余的漩涡速度 会产生附加损失 涡轮后部整流支柱能将气流在流入喷口前先行扭直 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 亚音速喷管 喷口面积可调 收敛 扩张喷管 超音速喷管是一个先收敛后扩张形的管道 收敛段的出口现在已成为喉部 而出口则在喇叭形扩散段的末端 当燃气进入喷管的收敛段时 燃气速度增加 静压相应降低 喉部的燃气速度相当于此点音速 当燃气离开喉部流入扩散段时 速度不断增加 直到出口为止 这种动量进一步增加所产生的反作用是作用在喷口内壁上的压力作用力 该力作用于平行于喷管纵轴方向的分力 进一步增加了推力 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 超音速喷管 2020 4 6 7 a 亚音速及低超音速飞机用的不带加力燃烧室的涡喷发动机 b 涡轮后燃气焓降较小的涡桨及涡扇发动机 1 用途 2 组成 中介管 排气管 位于涡轮与喷口中间 由外壳 整流锥和整流支板构成 喷口 收敛形薄壁圆筒 前缘与中介管联接 应能拆卸 燃气在喷口的收敛通道内加速后排出 使发动机产生推力 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 没有中介管时燃气在喷管内的流动情况 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 飞机结构需要时 在中介管和喷口间装延伸管 这使气流流动损失增大而推力减小 并影响发动机起动性和加速性 为便于起动 延伸管前端有放气门 起动时直通大气 以减小涡轮后反力 图5 73 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 其他尾喷管的通道形式 了解 可调节的收敛形尾喷管 采用喷口可调节的尾喷管 能使发动机在各种状态都能获得良好的性能 带加力燃烧室的发动机必须采用可调节尾喷管 保证在加力状态相应地加大喷口 1 5收敛喷管造成推力损失10 3 0收敛喷管造成推力损失50 超音速飞机所用发动机 燃气在喷管中总膨胀比10 20 采用收敛喷管 燃气不完全膨胀造成推力损失 故当马赫数 1 5时 无论有无加力 都需加可调节喷管 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 不可调节收敛形 几种可调节的收敛形尾喷管 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 可调节收敛形 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 可调节收敛形 两套操纵机构 复杂 重 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 可调节收敛形 收敛段固定 喷口可调 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 可调节收敛形 引射喷管 超音速飞机发动机常用 7 1尾喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 可调节收敛形 根据飞机对推力大小和方向的要求 在发动机工作状态下改变排气方向的喷过 对提高飞机机动性具有巨大的作用 7 2矢量喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 7 2矢量喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 7 2矢量喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 F119发动机二元收扩推力矢量喷管AL31F发动机推力矢量喷管 轴承偏转喷管 7 2矢量喷管 第7章飞机动力装置 排气装置 功用 将涡轮或加力燃烧室后的燃气 全部或部分 折转向斜前方排气而产生反推力 大小与折转的燃气流量 排气速度 折转角和飞行速度有关 反推力更多用于飞机触地后 减低飞机速度 缩短滑跑距离 提高飞机的机动性 实现反推力的方法 蛤壳形折流门堵塞片式戽斗门式涡轮螺旋桨反推 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 反推力装置工作时 两扇反推力门关闭 迫使气流折转分别通过上 下转向出口 从出口叶栅向斜前方排出 产生反推力 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 蛤壳形折流门 缺点 反推力要通过发动机上的零件来传递 需要相应加强发动机有关零件的强度 反推力装置处于高温下工作 需要有效地冷却 组成 由两扇蛤壳式反推力门 壳体 转向出口 出口叶栅和操纵机构等 优点 气流压力高 易将气流分出 反推力大 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 蛤壳形折流门 用伸缩式作动筒操纵 使气流反响排除 作动筒装在燃烧室向后伸到喷管的一根导轨上 接通反推力时 液压力把作动筒向后推入喷管中 当作动器向后移动并锁住时 气动作动器操纵扇斗转到燃气流中 使气流向斜前方喷出 产生反推力 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 扇斗门式 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 扇斗门式 反推力装置工作时 阻流门关闭 迫使气流折转分别通过上 下转向出口 从出口叶栅向斜前方排出 产生反推力 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 堵塞片式 CFM57发动机反推力装置 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 堵塞片式 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 堵塞片式 反推装置放出条件 当飞机离地面小于3米 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 堵塞片式 反推工作状态由驾驶舱的指示灯显示 选择反推力时 液压作动器使反推整流罩的移动套筒后移 带起阻流门 露出格栅段 堵住风扇气流向后流的通路 而转向从格栅流出 产生反推力 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 堵塞片式 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 涡轮螺旋桨的反桨系统是通过液压机械式桨叶角度控制系统产生负拉力 这时滑油由控制系统引入螺旋桨机构 使桨叶角减少到零 再到负桨叶角 产生负拉力 7 3反推力装置 第7章飞机动力装置 排气装置 涡轮螺旋桨的反推 噪音源 喷出的高温高速燃气与外界大气混合所产生的噪音 排气噪音 空气进入进气道及在发动机流动过程中产生的噪音 进气噪音 发动机的振动所产生的噪音 振动噪音 涡扇发动机噪音主要来源是气体流过压气机和涡轮所产生的噪音 7 4消音降噪措施 第7章飞机动力装置 排气装置 常用消音方法 降低喷气速度利用吸引材料改变振动频率 7 4消音降噪措施 第7章飞机动力装置 排气装置 不同类型发动机噪声强度比较 7 4消音降噪措施 第7章飞机动力装置 排气装置 波纹形消声器CFM57 7 4消音降噪措施 第7章飞机动力装置 排气装置 降低喷气速度 7 4消音降噪措施 第7章飞机动力装置 排气装置 降低喷气速度 将声能转变成热 是一种非常有效的降低噪声的技术 对于涡轮风扇发动机 消音的部位有 进气整流罩内壁面 风扇机