燃气涡轮发动机全册配套完整课件

燃气涡轮发动机全册配套完整课件燃气涡轮发动机概论燃气涡轮发动机的产生从20世纪30年代中期开始，到二战结束，在近10年的活塞发动机发展的“黄金年代”中，相继出现了一批著名的发动机和飞机，并在二战中大显身手。到40年代末，活塞发动机达到了发展的顶峰，单台发动机功率从12马力增加到3800马力，功重比从0.15hp/kg发展到2.5hp/kg，巡航耗油率从0.34~0.35kg/hp·h，降低到0.19~0.2kg/hp·h.燃气涡轮发动机的产生年产量达到数十万台，装备了上百万架飞机。单从生产数量上看，没有一种航空发动机比得上活塞发动机的生产数量。燃气涡轮发动机的产生由于发动机的功率与飞机飞行速度的三次方成正比，随着飞行速度的进一步提高，发动机功率进一步增大，活塞发动机的重量也迅速增大，已经不能满足高速飞行的要求；另一方面，螺旋桨的效率在飞行速度大于700km/h后会急剧下降，这两方面均限制了飞行速度的提高。燃气涡轮发动机的产生因此，采用活塞式航空发动机—螺旋桨组合的飞机，其飞行速度不可能接近声速，当然更不可能达到声速或超过声速。为了提高飞行速度，就要放弃活塞式发动机，而研制功率更大、重量更轻的新型航空发动机。空气喷气式发动机空气喷气式发动机中，经过压缩的空气与燃料（通常是航空煤油）的混合物燃烧后产生高温、高压燃气，在发动机的尾喷管中膨胀，以高速喷出，从而产生反作用推力。流进发动机的空气可以是由专门的压气机使其受到压缩，也可以利用将高速流进发动机的空气（当飞行器以很高的速度飞行时）滞止下来而产生高压来达到。因此，空气喷气式发动机分为有压气机和无压气机两类。（1）无压气机的空气喷气发动机分为冲压式喷气发动机与脉动式喷气发动机两类。冲压式喷气发动机由进气道、燃烧室和尾喷管组成，它利用飞行器高速飞行时，迎面气流进入发动机后减速增压并达到一定数值，直接进入燃烧室喷油燃烧，从燃烧室出来的高温高压燃气直接进入尾喷管膨胀加速，向后喷出，产生反作用推力。（1）无压气机的空气喷气发动机分为冲压式喷气发动机与脉动式喷气发动机两类。由于没有压气机，因而也不需要涡轮，所以这种发动机的热效率高、结构简单、重量轻、成本低。但其缺点是不能在静止状态或低速下起动，需要用其他助推器使航空器达到一定速度后才能起动并开始有效工作。（1）无压气机的空气喷气发动机分为冲压式喷气发动机与脉动式喷气发动机两类。脉动式喷气发动机是空气和燃料间歇的供入燃烧室的无压气机喷气发动机。当一股空气顶开进气活门进入燃烧室后，进气活门在弹簧作用下关闭，此时喷进燃油并点火燃烧，燃烧后的高温燃气由尾喷管高速喷出，产生推力，并吸开进气活门，空气又进入发动机燃烧室，重复上述过程，因此燃烧与喷气是断续的。（1）无压气机的空气喷气发动机分为冲压式喷气发动机与脉动式喷气发动机两类。这种发动机的优点是可以自身起动，结构简单、重量轻，成本低，但它只适用于低速飞行，飞行高度有限，单向活门寿命短、振动大、耗油率高，只在第二次世界大战中被纳粹德国用于V-1导弹的动力上，目前除用于航空模型飞机和某些低速靶机外，尚无其他飞行器使用。（2）有压气机的空气喷气发动机在有压气机的空气喷气发动机中，压气机用燃烧室后的燃气涡轮来驱动，因此这类发动机又称为航空燃气涡轮发动机。燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同。走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转。燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。下图是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮，是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。压气机、燃烧室、涡轮又被称为发动机的核心机。燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子。（2）有压气机的空气喷气发动机在有压气机的空气喷气发动机中，压气机用燃烧室后的燃气涡轮来驱动，因此这类发动机又称为航空燃气涡轮发动机。其中，由驱动压气机的燃气涡轮出来的喷气在尾喷管中膨胀以高速喷出直接产生推力的发动机，称为涡轮喷气发动机，最适合高空高速飞行。由驱动压气机的燃气涡轮出来的燃气，先在另一个涡轮（低压涡轮）中膨胀，以驱动一个装在压气机前面的、比压气机直径更大的风扇，最后再在尾喷管中膨胀并以一定的速度喷出，这种发动机称为涡轮风扇发动机，适合高亚音速飞行。在涡轮风扇发动机中，风扇出来的空气，一部分流进压气机，经过燃烧室、涡轮由尾喷管喷出，这股气流称为内涵气流，其流通部分称为内涵道。由围绕内涵道的外部环形通道（外涵道）流过，称外涵气流。由于有内外两个涵道，涡轮风扇发动机有时又称内外涵发动机。内外涵气流可分别排出，也可以在排气系统内混合排出。流过外涵道与流过内涵道的空气流量之比称为涵道比，涵道比低于2~3的发动机称为小涵道比涡轮风扇发动机，涵道比大于4~5的称高涵道比涡轮风扇发动机，适宜作高亚音速大中型民航客机、运输机动力装置。大涵道比涡轮风扇发动机示意图在涡轮风扇发动机中，推力是由内、外涵量部分的气流产生的。小涵道比涡轮风扇发动机中，外涵道产生的推力占总推力的比例较低，在高涵道比涡轮风扇发动机中，推力主要由外涵道产生。例如，涵道比为5的涡轮风扇发动机中，外涵道产生的推力占总推力的80%左右。在航空燃气涡轮发动机中，由驱动压气机的涡轮出来的燃气，先流经一个驱动减速器的涡轮，在进入尾喷管中喷出，减速器的输出轴上安装螺旋桨，这种发动机称为涡轮螺旋桨发动机。在航空燃气涡轮发动机中，由驱动压气机的涡轮出来的燃气，先流经一个驱动减速器的涡轮，在进入尾喷管中喷出，减速器的输出轴以较高的转速（8000RPM）与传动直升机旋翼的主减速器相连，称为涡轮轴发动机。涡轮喷气发动机按其压气机的类型不同，可分为离心式涡轮喷气发动机和轴流式涡轮喷气发动机。按发动机转子结构不同，分为单转子和双转子涡轮喷气发动机。离心式压气机结构简单，制造方便，坚固耐用，工作稳定性较好。早期的涡轮喷气式发动机大多为离心式。但离心式压气机单位迎风面积大、效率、增压比和流通能力不如轴流式，推力受到限制。轴流式涡轮喷气发动机采用轴流式压气机。具有效率高、增压比大和流通能力强等优点。轴流式涡轮喷气发动机又有单转子和双转子之分。（1）单转子涡轮喷气发动机压气机和涡轮共用一根轴的涡轮喷气发动机。优点是结构简单，造价低廉，缺点是稳定工作范围窄。（2）双转子涡轮喷气发动机有两个只有气动联系、且具有同心轴转子的涡轮喷气发动机。把一台高增压比的压气机分为两个低增压比的压气机，即低压压气机、高压压气机，分别由各自的涡轮所带动，以各自的最佳转速工作，形成两个只有气动联系的高、低压转子。低压压气机及低压涡轮的转子连接形成低压转子，高压压气机及高压涡轮连接形成高压转子，低压转子的传动轴从高压转子中穿过，两个转子分别以各自的最佳转速工作。这种发动机具有总增压比高、效率高、稳定工作范围宽、起动功率小、加速性好等特点。喷气发动机的推力喷气发动机的推力是指流过发动机的气体作用在发动机内部机件和发动机内外壁面的力在轴线方向的总和。推力的大小表示为：R-发动机推力；为流过发动机的气体质量流量；为发动机出口截面出的气体流速；V为飞行速度；为发动机出口截面积；为发动机出口截面出的气体压力；为未收扰动处的外界大气压力。喷气发动机的推力对民用发动机而言，绝大多数情况下气体在发动机内完全膨胀，所以出口截面处的压力等于外界压力，推力公式可以简略为：所以影响到发动机推力的只有流量和速度增量主要内容1、作用和要求2、进气道的形状在机身上的位置3、进气道主要特征参数4、进气道的分类第1章飞机动力装置-进气道第1章飞机动力装置-进气道定义0-0截面与1-1截面之间的管道1.1进气道的作用和要求第1章飞机动力装置-进气道从飞机或发动机短舱进口到压气机（或风扇）进口的一段管道。进气道又叫进气扩压器，将飞机远前方自由流动的空气引入发动机并将气流减速增压（当飞机飞行速度较大时），是飞机的一个重要部件。由壳体和整流锥组成。作用1.1进气道的作用和要求第1章飞机动力装置-进气道在结构上应简单可靠，重量轻，维护方便。作战飞机对进气道还有隐身能力的要求。为了保证在整个飞行范围内发动机高性能而可靠地工作，要求进气道在各种状态下应具有小的流动损失和低的阻力系数，并满足发动机所需要的空气流量以及均匀稳定的进口流场（包括速度场、温度场和压力场）。要求1.1进气道的作用和要求第1章飞机动力装置-进气道亚音速飞机：吊装机翼下的短舱，飞机尾部安装位置1.2进气道的形状和安装位置第1章飞机动力装置-进气道超音速飞机：头部、机身两侧、翼根、腹部；后三种采用较多，起遮蔽即隐身作用。安装位置1.2进气道的形状和安装位置第1章飞机动力装置-进气道头部分圆形进气道、扁圆形进气道、半圆形颌下进气道；两侧进气道分圆形、方形或类方形、半圆形或近似半圆形。形状1.2进气道的形状和安装位置第1章飞机动力装置-进气道头部分圆形进气道、扁圆形进气道、半圆形颌下进气道；两侧进气道分圆形、方形或类方形、半圆形或近似半圆形。形状1.2进气道的形状和安装位置第1章飞机动力装置-进气道按调节方式不同分为几何可调和不可调进气道。按来流马赫数范围可分为亚声速、超声速和高声速进气道。按在飞行器上的布局位置不同分为头部、两侧、腹部和背置进气道。主要用于民航发动机，大多采用扩张形，几何不可调结构主要用于军机，分内压式、扩压式和混合式1.3进气道的分类第1章飞机动力装置-进气道亚音速进气道M<1.5超音速进气道M>1.51.3进气道的分类组成：壳体和前整流锥特点：进气通道短，进气效率高，结构简单，维修方便，因为来流速度较低，空气可直接引用，不需要进行预压缩，进气口面积也不需要调节第1章飞机动力装置-进气道1.3进气道的分类亚音速进气道第1章飞机动力装置-进气道1.3进气道的分类亚音速进气道带钝圆形唇口的亚音进气道如用于超音速飞行将引起总压恢复系数降低（如Ma＝2，＝0.72)根据不同对超音速气流减速方法，超音速进气道分为内压式、外压式和混合式三种基本类型。第1章飞机动力装置-进气道超音速进气道1.3进气道的分类DiverterlessSupersonicInlet

无附面层隔道超音速进气道DSI进气道，又称“三维鼓包失无附面层隔道”它采用一个固定的鼓包来模拟以前进气道中的一、二级可调斜板，并能够达到对气流的压缩，以及简化结构、隐形的目的。第1章飞机动力装置-进气道进气道DSI由于进气道位于发动机最前端，流入发动机的空气中如含有水分，且在温度适宜时，在进气道内就会结冰。为保证发动机进气道的畅通，防止因结冰而导致发动机性能变坏以及冰块脱落而打伤发动机，应对进气道采取防止结冰的措施。通产采用从压气机后部引来热空气，流入整流罩和支板的夹层中，对于空气流相接触的表面进行加温；有些发动机的进气道中还铺设由电加温的防冰层。主编：……撰稿教师：……（以姓氏为序）制作：……责任编辑：……电子编辑：……谢谢观看！主要内容1、概述2、典型压气机结构3、进气、防冰与防外物进入装置4、防喘装置和附属装置第2章飞机动力装置-压气机5、压气机主要零件的材料及表面防护6、压气机的典型故障燃气涡轮发动机工作时吸入大量的空气，增加它的能量，然后排出产生推力；进入发动机的空气越多，产生的推力越大。第2章飞机动力装置-压气机2.1概述迫使空气进入发动机的部件→压气机。定义第2章飞机动力装置-压气机2.1概述功用对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，为燃气膨胀做功创造条件，改善发动机的经济性，增大发动机的推力。供应引气冷却热部件，热空气用于防冰；用于机舱增压、空调、燃油系统除冰、发动机启动气源。现代压气机必须增加进来空气压力高于环境空气压力20~30倍以上和空气速度每秒在200~500ft。第2章飞机动力装置-压气机2.1概述性能指标压气机出口空气总压与进口空气总压之比获得相同的总增压比，理想绝热压缩功与实际压缩功之比满足强度、振动和刚度要求，主要零件寿命长装配维修方便，制造成本低增压比效率工作可靠性制造和维护费用外廓尺寸和重量判定发动机的性能，除了推力外还要看每秒流过发动机的每千克空气能产生多大的推力，即单位推力。在推力一定的条件下，单位推力越大，则发动机空气流量越小，发动机横截面积和重量也越小，越有利于飞行。在空气流量一定的条件下，单位推力越大，则推力越大。第2章飞机动力装置-压气机2.1概述性能指标外廓尺寸和重量离心式压气机轴流式压气机混合式压气机级增压比高，结构简单可靠，稳定工作范围较宽，小型发动机。总增压比高，效率高，单位面积空气流量大，大、中型发动机。兼顾二者优点，中、小型发动机。2.1概述第2章飞机动力装置-压气机分类根据压气机的结构形式和气体流动特点涡喷→低压转子、高压转子涡扇→风扇或风扇+低压转子、高压转子单转子多转子→双转子、三转子按转子的数目划分分类第2章飞机动力装置-压气机2.1概述2.1概述第2章飞机动力装置-压气机主要部件进气机匣防冰装置压气机转子压气机静子防喘装置第2章飞机动力装置-压气机2.1概述基本要求满足性能设计所提出的各项要求，如通道面积、迎风面积、级数、叶片型面和安装角等。采取适当的防喘措施，保证压气机宽广的稳定工作范围。保证压气机在设计状态下工作效率高，并能在较长时间保持初装时的性能，即性能衰减率小。满足强度、振动及刚性的要求，主要零件寿命长，结构简单，尺寸小，质量轻，装配维修方便，制造成本低。第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构低压压气机高压压气机来自涡轮的高压轴传动来自涡轮的低压轴传动燃烧系统的安装边附件传动双转子压气机第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构进气机匣静子叶片转子叶片来自涡轮的主轴传动燃烧系统安装边附件传动单转子压气机第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构

组成

由带有许多翼型截面叶片的一个或多个转子和与机匣固定在一起不动的静子组成，静子也有许多翼型截面叶片。

转子对空气做功，压缩空气提高空气压力；静子使空气扩压，继续提高压力。

有多级装置，每一级包含一排旋转叶片和随后的一排静子叶片。第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构

组成

转子轴支撑在滚珠轴承和滚柱轴承中，压气机转子与涡轮转子通过联轴器连接。

为了保证发动机工作，有的在第一级工作叶轮前还有一排不动的叶片→进气导向叶片。

涡扇发动机在风扇排气通道中的静止叶片为出口导向叶片→

改善风扇后气流。第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机2.2典型压气机结构

工作原理转子高速旋转，空气被吸入压气机；旋转的叶片使空气加速，将其推向后排相邻的一排静子叶片；转子使空气压力升高，提高了空气的速度；空气在静子通道中减速（扩压）并将动能转换成压力；静子叶片起矫正的作用，将空气送到下一级转子叶片；最后一级静子叶片矫直空气，去除漩流。第2章飞机动力装置-压气机轴流式压气机优点：总增压比大，效率高，通常在87%左右，单位面积空气流量大。

绝大多数的航空燃气涡轮发动机中，特别在大、中型发动机中。缺点：单级增压比低、结构比较复杂。2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构各排叶栅的平面图形增压原理由于空气在压气机中一级级逐渐被压缩，空气体积逐渐缩小，所以压气机由前向后的流道截面积也随之减小，呈收敛形。第一级叶片最长末级叶片最短第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构叶轮和整流环叶片通道形状增压原理工作轮加功扩压原理气流流过工作轮扩张通道增压；对气流做功增压；整流器扩压原理气流流过整流器扩张通道增压。第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构多级轴流式压气机特点环形通道面积逐渐减小；压气机从低压端到高压端，随着压力逐渐增高，空气密度沿压气机轴向不断增加，为保持一个接近恒定的轴向气流速度，要求转子与静子机匣之间气流的环形通道面积逐渐减小。第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构多级轴流式压气机特点叶片弦长逐渐减小为了减小压气机的轴向长度，在不影响叶片强度的条件下，最好缩短叶片的弦长。由于后面几级的通道面积减小，叶片较短，工作叶轮旋转时叶片的离心力也就比较小，这样叶片的弦长可以做的逐级减小。第2章飞机动力装置-压气机压气机特性2.2典型压气机结构多级轴流式压气机特点叶片数目逐渐增加弦长缩短后，叶片通道对气体的约束作用减少，气流就不易完全沿着叶片所引导的方向流动，空气在工作叶轮中的流速逐渐减小。为了使后面几级对气体所做的功不至减小，必须增多叶片数目。第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构失速攻角：工作叶轮进口处相对速度的方向与叶片弦线之间的夹角。影响攻角的因素：转速和工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向）。流量系数：工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线上的分量和工作叶轮旋转的切向速度之比。牵连速度绝对速度相对速度第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构失速当压气机转速一定时，由于某种原因压气机的空气流量减少，导致工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向上的分量下降，使攻角上升在攻角过大的情况下，气流在叶背处发生分离，这种现象叫失速。第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构失速当压气机转速一定时，由于某种原因导致工作叶轮进口处绝对速度在发动机轴线方向上的分量上升，使攻角下降。如果负攻角过大，气流在叶盆处发生分离，叶片通道变小，甚至出现喉道发生堵塞。第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构失速旋转失速第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构喘振气流沿压气机轴线方向发生的低频率高振幅的一种气流振荡现象。外部表现：发动机有放炮声，音调低沉，出现强烈的机械振动；压力、转速等参数大幅度波动；推力杆失去控制；振动加大；气流中断而发生熄火停车。根本原因：气流攻角过大，在叶背处发生分离而且这种气流分离扩展到整个叶栅通道；压气机失去扩压能力，不能将气流推向后方。第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构使用中引起压气机喘振的情况地面慢车工作时遇到大侧风或大顺风；着陆滑跑使用反推装置不正确使流量骤然减少；在飞行中突遇较强颠簸气流；飞机操纵动作过猛；进气道严重结冰造成进气道气流严重紊乱或分离时；在飞行中推、收油门过猛或吸入冰块、飞鸟时。第2章飞机动力装置-压气机压气机喘振2.2典型压气机结构一旦发生喘振的处置措施立即收油门顶杆增加飞机的速度，增加空气流量，尽量减少发动机处于喘振的工作时间空中飞行时，如果喘振无法控制，应对发动机实施停车第2章飞机动力装置-压气机压气机转子2.2典型压气机结构组成：转子叶片、轮盘（鼓筒）、轴和一些连接件。作用：把从涡轮传来的扭矩传给转子叶片，并带动叶片在高转速下高效率的工作第2章飞机动力装置-压气机压气机转子2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机压气机转子

各零组件有足够的强度，以传递压气机所需的功率，承受高速旋转的离心惯性力和转子在机动飞行时的惯性力和惯性力矩。基本要求2.2典型压气机结构

转子应定心准确、连接稳定可靠，并具有较好的刚性，以保证工作时平衡好、变形小。

结构简单、质量轻、制造及装配方便、成本低廉、便于维护和检查。第2章飞机动力装置-压气机压气机转子2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机压气机转子2.2典型压气机结构

EJ200发动机的3级风扇F136发动机的风扇MTU公司的6级高压压气机PW公司研制的2级高负荷压气机第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构转子的基本结构形式轮盘第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构转子叶片（工作叶片）是轴流式压气机最重要的零件之一；直接影响压气机的气动性能、工作可靠性、重量及成本等。

RB211涡扇发动机中，每片风扇叶片的离心力高达550KN，连接处要有足够的强度。受较高的离心负荷、气动负荷、大气温差负荷及振动的交变负荷影响，同时还受到发动机进气道外来物的冲击，受风沙、潮湿的侵蚀。工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构组成：主要由叶身和榫头两部分组成。压气机转子叶片1、叶身；2、榫头；3、凸台工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构典型转子叶片转子叶片呈翼型截面形状，通常设计成沿其长度有一定压力梯度，保证空气维持比较均匀的轴向速度。工作叶片向叶尖方向逐渐变高的压力抵消转子作用在气流上的离心作用。必须将叶片从叶根向尖部扭转，以便在每一点都有正确的迎角。叶片尖部和根部局部增加了叶片的弯度，叫做端部弯曲。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构叶身凸台榫头中间叶根组成：主要由叶身和榫头两部分组成。工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构叶身的构造特点：带凸肩阻尼结构的叶片；适应亚声或超声工作的叶片型面，按一定的扭向规律及型面重心分布规律，沿叶高重叠而成。工作叶片宽弦风扇叶片；可控扩散叶型；端部过弯叶身叶片。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构带凸肩阻尼结构的叶片：工作叶片在叶片较长的情况下，为了避免发生危险，以及提高叶片抗外物打击能力，叶身中部常配有一个减振凸肩。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片各个叶片的凸肩相互顶紧，连成一环状，彼此制约增加刚性，改变叶片的固有频率，降低叶根部的弯曲和扭转应力带凸肩阻尼结构的叶片：第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片带凸肩阻尼结构的叶片：第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片减振凸肩位置根据强度、振动因素及气动性能考虑，一般位于距叶根约50%~70%处。由于减振凸肩存在，叶身与减振凸肩的连接处局部加厚，流道面积减小2%，减少空气流量，造成气流压力损失。增加叶身质量。带凸肩阻尼结构的叶片：个别发动机采用叶片带冠，，由于自身缺陷，但未得到推广第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构有的叶片上还带有较厚的加强筋工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片宽弦风扇叶片：

20世纪80年代中期，RB211和V2500上采用了小展弦比宽弦风扇叶片；

90年代后研制的高涵道比涡扇发动机都采用了宽弦叶片，如Trent900/1000、GEnx采用了带掠形的宽弦叶片。与带减振凸台的窄弦叶片相比：叶栅通道面积大；喘振裕度宽、级效率高；减振性能好叶片弦长较原来增加了20%左右，厚度加大，降低叶片振动应力，加大了抗外物打击能力，但叶片质量增加。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片宽弦风扇叶片：第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构工作叶片宽弦风扇叶片宽弦风扇叶片结构1、钛合金蜂窝骨架；2、叶背钛蒙皮3、叶盆钛蒙皮为了减轻重量：采用蜂窝式宽弦空心风扇叶片。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构榫头的构造销钉式榫头→较少应用作用：连接转子叶片与轮盘；应保证所要求的位置，准确地将叶片安装在盘上，并将叶身所受的负荷传到轮盘上。工作叶片燕尾形榫头→大多数都采用枞树形榫头→极少数采用榫头与轮盘的连接第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构销钉式榫头转子叶片借凸耳跨在轮缘或插在轮缘的环槽内，靠销钉或衬套承剪，传递叶片的负荷。工作叶片双凸耳销钉式榫头1、垫圈2、承剪衬套3、销钉第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构燕尾形榫头转子叶片借叶根处的燕尾形榫头安装在轮盘上相应的槽内，依靠槽侧面定位和传力。工作叶片分轴向和纵向固定第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构燕尾形榫头工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构燕尾形榫头工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构燕尾形榫头工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构叶片的槽向固定方法工作叶片第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构枞树形榫头工作叶片返回1返回2返回第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构压气机中不旋转的部分；由机匣和静子叶片组件组成。轴流压气机静子承受静子叶片所受的气动轴向力、扭矩和振动负荷外，还传递转子支撑所受的各种负荷。静子还是气流通道的一部分，承受气体的内压力及气体升温所引起的温度应力。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构基本要求：轴流压气机静子保证足够的强度及刚性，减轻质量；保证各段机匣间准确定位，可靠密封与固定；控制机匣与叶尖的间隙，减少漏气损失，提高压气机效率；保证静子叶片按设计要求高效率的工作；装配、维修方便，工艺性好。

第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构静子的结构形式：轴流压气机静子静子进气机匣中机匣后机匣（扩散机匣）涡喷发动机低压压气机（风扇）机匣高压压气机机匣中介机匣过渡机匣涡扇发动机风扇静子机匣1234第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构风扇静子机匣轴流压气机静子在支撑结构中承担着承力框架的作用，支撑轴承并将轴承负荷外传，同时承担防止叶片飞出的包容作用和吸声降噪作用。1、风扇包容机匣2、静子叶片3、承力机匣4、前安装节安装边第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构风扇静子机匣轴流压气机静子a、CFM56风扇包容机匣b、CF6风扇包容机匣1、吸音层2、摩擦带3、加强肋6、kevlar缠裹层；7、kevlar环氧树脂8、kevlar垫层9、叶片外环10、蜂窝层11、铝机匣返回1第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构分半式机匣和静子叶片轴流压气机静子优点：机匣弯曲刚性好，装拆与维修机匣方便；缺点：机匣壁厚，采用了较厚的安装边和较多的螺栓，周向刚性较差，质量大。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构整环式机匣和静子叶片轴流压气机静子优点：保持工作中有均匀的叶尖间隙；缺点：结构比较复杂，装配不方便。第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构静子叶片的安装轴流压气机静子保持环紧固螺栓带冠（静子）叶片保持环静子叶片静子叶片T形榫头及固定第2章飞机动力装置-压气机2.2典型压气机结构可调静子叶片机匣结构轴流压气机静子第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构优点：结构简单，制造方便，成本低廉而且生存能力强，在早期的涡喷发动机上曾广泛采用。

主要使用在空气流量较（15kg/s），总增压比太高（一般小于12）的各种航空燃气轮机、辅助动力装置上。缺点：迎风面积大，阻力大，流量损失大，空气流量小，效率低。第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机转动部分静止部分导风轮、离心叶轮以及带动它们的转子轴。进气装置、叶轮前壁和后壁、扩压器以及支撑转动部分的机匣组成。增压原理：离心增压和扩散增压。组成2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机导风轮材料：不锈钢精密铸造后经机械加工制成。位置：位于叶轮前部，将空气无冲击地引入叶轮；进气边缘向转动的方向弯曲。安装：以中心孔安装定位安装在离心叶轮轴上，由离心叶轮用销钉带动。2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机离心叶轮分单面和双面叶轮两种。材料：用铝合金、钢或钛合金锻件经机械加工制成。安装：定位在离心叶轮轴上，并由它带动；轴通过端齿或精密螺栓传递扭矩，保证叶轮因受热或受离心负荷而产生径向变形时的定心。2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机扩压器作用：使离心叶轮高速甩出的气流、扩压，将动能转化成势能。通常为扩散形，一般由径向和轴向两端组成。常见的有无叶片式径向扩压器、叶片式径向扩压器和管式扩压器三种。2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机离心式压气机2.2典型压气机结构第2章飞机动力装置-压气机混合式压气机2.2典型压气机结构轴流+离心：用于中小功率涡桨和涡轴发动机。第2章飞机动力装置-压气机混合式压气机2.2典型压气机结构轴流+离心：用于中小功率涡桨和涡轴发动机。第2章飞机动力装置-压气机混合式压气机2.2典型压气机结构轴流+离心：用于中小功率涡桨和涡轴发动机。第2章飞机动力装置-压气机2.3进气、防冰与防外物进入装置作用：保证气流均匀地进入压气机内；尽可能不使（冰块、沙石、鸟等）进入核心发动机的压气机，避免造成严重损伤。包括：进气装置与防冰装置，还有防护装置。进气机匣组成：机匣内壁、进口导流叶片（或支板）及进气整流罩。第2章飞机动力装置-压气机2.3进气、防冰与防外物进入装置防冰装置发动机在空气湿度较大且温度接近0℃的条件下工作，压气机的进口部分就会出现结冰现象。由于发动机振动，冰层被破坏，破裂的冰块被吸入发动机内部打伤叶片，甚至使整台发动机损坏。冰层会引起发动机进气面积缩小，减少发动机的空气流量，发动机的性能变坏，严重时还可引起压气机喘振。第2章飞机动力装置-压气机2.3进气、防冰与防外物进入装置防冰装置常用方法：对易结冰的部件加温；减小零件表面附着力；采用宽弦叶片。第2章飞机动力装置-压气机2.3进气、防冰与防外物进入装置防冰装置常用方法：对易结冰的部件加温；减小零件表面附着力；采用宽弦叶片。第2章飞机动力装置-压气机2.3进气、防冰与防外物进入装置防外物进入装置措施：加强首级叶片；精心设计风扇出口通道的形状；在风扇增压级后设有粒子去除槽，发动机满足通用规范规定的环境吞咽能力的要求。第2章飞机动力装置-压气机2.2防喘装置为了改善压气机的工作特性，扩大稳定的工作范围，发动机有良好的启动、加速性能，以及在非设计状态下不发生喘振，在现代的高增压比压气机上都有防喘装置。结构形式：放气机构、可调进口导流叶片、可调静子叶片、可变弯度进口导流叶片、处理机匣和采用多转子。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置放气活门空气从压气机中间级或末级放出，扩大压气机稳定工作范围，改善发动机启动性能。增压后的空气被白白放掉，压气机的效率降低；放气时还会增加放气口附近叶片的激振力，以致造成叶片断裂。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置放气活门控制：自动进行，起动和小转速下打开，大转速下关闭。对发动机性能的影响：稳定性↑，推力↓，燃油消耗率↑，排气温度↑。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置导流叶片在压气机非设计状态工作时，进口导流叶片旋转一个角度，使压气机进口预旋量相应改变，使第一级转子叶片的进气攻角恢复到接近设计状态的情况，消除叶背上的气流分离，避免喘振现象的发生。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置可调进口静子叶片1、可转叶片；2、操纵圆环；3、摇臂可转叶片的结构第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置可调进口静子叶片防喘机理：使相对速度方向始终沿叶轮的切向方向进入；控制：燃油调节器感受发动机工作状态的变化，通过双向电机自动调节静子叶片的角度；优缺点：提高了压气机效率，扩大了稳定工作范围，结构复杂。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置可调进口静子叶片第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置可调进口静子叶片第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置处理机匣第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置处理机匣从转子叶片顶部甩出的空气通过扰流片间形成的狭缝进入环形空腔，然后又由这些狭缝排向叶片的进口，形成附加的循环气流。这股气流可以抑制机匣和叶片表面附面层的发展，增大进口处的气流速度，抑制旋转失速的产生。第2章飞机动力装置-压气机2.4防喘装置多转子机构防喘机理：使单个转子保持较低的增压比。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护主要零件材料的要求：零件在它的工作条件下能承受的质量负荷及温度负荷，并满足长寿命及质量轻的要求；压气机零件多为刚性较差的板壳类结构，在工作中振动问题较为突出，应重视材料的疲劳特性。材料的工艺性及经济好；尽量选用规格化的材料，尽量减小材料的品种和规格。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护钛合金目前在发动机中用钛合金量一般都在20%以上，在压气机上大量使用，降低发动机的质量；容易发生钛合金的转子叶片叶尖或断片卡在叶尖间隙中磨损机匣，容易引发钛着火故障。优点：比强度高；耐腐蚀性好；低温性能好。缺点：价格较贵，弹性模量较低，耐磨性差，易与摩擦表面发生黏着现象，还会着火。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护高温合金高压压气机出口处的温度已高达500~600摄氏度或更高，一般钛合金不能承受；因此在绝大多数发动机中，压气机后几级的轮盘均采用高温合金制作，甚至采用高压涡轮轮盘材料制作。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护铝合金温度降低到220℃以下，铝合金的比强度大，价格便宜；工作温度不超过220℃时，转子叶片和轮盘可用铝合金制造。工作温度低于300℃的机匣件，采用密度小，铸造性能好的铸镁合金和铸铝合金制成。容易受海水腐蚀第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护合金钢零件温度高于500℃，一般采用镍铬钢或不锈钢。用于一些小型发动机上，将叶片、盘、轴等锻或精铸成一个整体转子。第一级风扇和压气机第一级转子叶片，虽然工作温度低，但为了防止外物打伤，提高零件抗腐蚀和抗振性能，一般采用钛合金或不锈钢制成。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护复合材料具有更高的比强度，疲劳强度高，减振性能好，用于制造风扇叶片等各种压气机零件。

GE90与GEnx的大风扇叶片以及GEnx的风扇机匣均采用了复合材料。第2章飞机动力装置-压气机2.5压气机主要零件的材料及表面防护表面防护提高零件材料的抗腐蚀、抗氧化、抗热冲击及抗热疲劳的能力。第2章飞机动力装置-压气机2.6典型故障外来物打伤发动机工作时要从周围（在地面）或前方（飞行中）吸入大量空气；随着航空发动机的推力越来越大，涵道比越来越高，发动机吸入的空气量越来越多。飞机类型地面最大状态吸气量（kg/s）A320(V2500)356B757522B727720B7771120第2章飞机动力装置-压气机2.6典型故障外来物打伤吸入飞鸟：（V2500发动机）以300km/h左右的速度撞到发动机最前端部件—高速旋转的风扇叶片上，相当与一发迫击炮弹击中靶心；前苏联的米格-29吸入飞鸟坠毁。第2章飞机动力装置-压气机2.6典型故障压气机钛着火故障压气机最主要的故障：转动件与静止件的碰磨故障；钛合金的转动件与钛合金的静子件相碰磨，引起钛零件着火，很快能烧坏叶片、机匣等，外窜的火焰还会造成次生故障，危害极大。第3章飞机动力装置-燃烧室主要内容3.1、概述3.2、燃烧室的基本类型3.3、燃烧室基本构件的结构3.4、燃烧室主要零件的材料及其表面防护3.5、典型故障将通过喷嘴供应的燃油和压气机供应的空气混合燃烧释放热量，供给涡轮所需的均匀加热的平稳燃气流。第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述产生具有高温、高压的燃气，推动涡轮，并进一步在尾喷管中膨胀加速，产生推力→燃烧室。定义第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述功用用来保证各种飞行状态下，将燃料化学能转化为热能的装置。燃料在燃烧过程中所放出的热量，使流过燃烧室的空气温度升高。进入燃烧室的是空气，由燃烧室流出的则是高温燃气。对燃烧室的基本要求是点火可靠、燃烧稳定、燃烧效率高、压力损失小、尺寸小、出口温度场分布满足要求、燃烧完全、排气污染小、寿命长。燃烧室工作的好坏，将直接影响发动机的工作与性能。第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述性能指标油气比燃烧效率进入燃烧室的燃油流量与空气流量之比1kg燃油燃烧后工质实际吸收的热量与1kg燃油燃烧理论上释放出的热量之比余气系数进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的最少的理论空气量之比总压恢复系数燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比，涡喷发动机主燃烧室的总压恢复系数在0.92~0.96范围内第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的燃烧特点气流速度快，使得点火，火焰稳定和燃油完全燃烧困难较大。燃烧室出口的燃气温度不能过高，它受到涡轮叶片材料强度的限制。3.1概述第3章飞机动力装置-燃烧室基本要求点火可靠燃烧稳定燃油完全燃烧压力损失小燃烧室出口温度场应符合要求尺寸小减少排气污染寿命长尺寸小减少排气污染在起动发动机和空中再点火时，是燃烧室和发动机能否正常工作的关键。在规定的全部飞行高度、速度范围内都能稳定燃烧，不被吹熄。燃油的化学能尽可能完全地释放出来，转变为热能，并用于加热工质，提高发动机的作功能力。气体流过燃烧室并且在燃烧室中喷入燃油燃烧，不可避免的会使气流的总压下降。除燃烧室点火过程的短时间以外，火焰不得伸出火焰筒；燃气温度沿周向均匀分布为了提高发动机的推重比，要求各部件尺寸下，重量轻有效控制污染物的形成，如烟、CO、NOx等。火焰筒经常产生裂纹、烧蚀、掉块、变形等故障。第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程先扩压减速，再使气流分股，燃烧分区。第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程扩散段第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程旋流器空气流过旋流器后的情形火焰筒不同截面上空气轴向速度的分布第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程空气分股约占总空气量的1/4~1/3,从火焰筒头部进入，与燃油混合，组成适宜于燃烧的混合气，进行燃烧，燃气温度高达3000℃。经火焰筒外围流过，从火焰筒中部和后部的大孔进入，与燃气掺混，使燃气温度降低到涡轮前允许值，并对燃烧室的零组件进行冷却。第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程空气分股火焰稳定和总的气流图形第3章飞机动力装置-燃烧室3.1概述燃烧室的工作过程某燃烧室各股空气的百分比单管燃烧室在每个管形火焰筒外面单独的套上一个筒形的外套，通过联焰管传焰和均压。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室根据燃烧室的结构形式和气体流动特点分类根据燃烧室的结构形式和气体流动特点分类环管燃烧室有单独的管形火焰筒，它们之间也用联焰管互相联系，这些火焰筒被包含在一个共同的环形腔道中。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室根据燃烧室的结构形式和气体流动特点分类环形燃烧室燃烧室外壳和内壳形成的环形腔体中，安装着环形的火焰筒；气流通道是环形的。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室分类3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室单管燃烧室9个单管组成，与发动机轴线倾斜19度。在9个单管内仅安装2个点火器，发动机启动时借助传焰管将火焰传入其他单管。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室环管燃烧室斯贝发动机环管燃烧室优点：保持了分管燃烧室的一些优点，试验、修正容易，检查、拆装比较方便；环形面积利用率提高，能够与轴流式压气机平滑衔接。缺点：重量仍然比较大，结构比较复杂。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室环形燃烧室燃烧室内、外壳体构成环形气流通道，通道内安装一个由内、外壁构成的环形火焰筒，燃烧在环形的燃烧区和掺混区内进行。

民航所使用的涡轮风扇发动机大多数采用环形燃烧室。3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室优点：燃烧好，总压损失小，燃烧室出口流场和温度场分布均匀；燃烧室结构简单，质量轻，耐用性好；火焰筒表面积与容积之比小，因而需要的空气冷却量少；燃烧室的轴向尺寸短，有利于减小转子跨度和发动机质量环形燃烧室根据环形火焰筒的不同形式分为：

3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室带单独头部的环形燃烧室折流式环形燃烧室回流式环形燃烧室全环形燃烧室环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室带单独头部的环形燃烧室：

把环形火焰筒头部做成若干个类似环管燃烧室火焰筒的头部结构。环形的掺混区环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室带单独头部的环形燃烧室：

火焰筒有10个单独的头部，稳定器借支板焊在头部中央，喷嘴装在稳定器内环中。各头部的外侧有一定位衬套，借助定位销或点火器将火焰筒定位在燃烧室外壳上。WJ6发动机环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室带单独头部的环形燃烧室：

火焰筒有20个单独的头部，头部的旋流器中央装有喷嘴。火焰筒头部与外壁做成一体，用3个定位销固定在燃烧室扩压机匣上JT9D发动机的环形燃烧室1、燃烧室内壳体2、火焰筒内壁3、燃油喷嘴4、点火电嘴3、火焰筒外壁6、燃烧室外壳体环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室全环形燃烧室

1、整流罩2、环形头部3、火焰筒内壁4、火焰筒外壁F100发动机环形火焰筒环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室全环形燃烧室

火焰筒头部装有回流隔板，火焰筒内、外壁的前部有偏斜的过渡孔，气流经回流隔板与过渡孔后，在火焰筒头部形成两个回流区，以稳定燃烧。RB211发动机环形燃烧室环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室全环形燃烧室

由外壳体、内壳体、主副输油圈、28个燃油喷嘴，两个点火装置等组成。AL-31F发动机环形燃烧室环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室几种典型环形燃烧室

发动机牌号设计时间结构特点火焰筒制造技术喷嘴数目燃油喷嘴点火方式CF6-80C21983，适短环形机械加工30离心式直接PW40001986，适短环形滚轧成型24气动式直接CFM36-31984，适短环形锻环机械加工20气动式直接V23001988，适浮壁式火焰筒20气动式直接GE901993，适双环腔火焰筒激光加工孔气膜30双锥喷嘴直接环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室折流式环形燃烧室

应用在小型燃气涡轮发动机中，流量小、转速高、采用离心式压气机和燃油从发动机轴内腔甩油盘离心甩出供油方式；为了缩短转子支点的距离。WP11发动机折流式环形燃烧室第1路，约占12.3%，由前进气盘壁上的孔和缝隙流入第2路，约占12.3%环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室回流式环形燃烧室

在带有离心式压气机的燃气涡轮发动机中。在组织燃烧和与燃气掺混的过程中要经过两次折转再流入涡轮部件；燃油由在环形圆顶部的喷嘴提供JT13D发动机回流式环形燃烧室环形燃烧室3.2燃烧室的基本类型第3章飞机动力装置-燃烧室回流式环形燃烧室

某型发动机采用回流式环形燃烧室，燃烧室围在涡轮外面，大大较少了发动机轴向长度，特别适合尺寸受限制的发动机，但涡轮检测困难。回流式环形燃烧室3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室基本构件扩压器火焰筒燃油喷嘴火焰稳定装置机匣扩压器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室

作用：降低从压气机流出的气流速度，以利于组织燃烧；对内外侧的第二股气流进行分配；引出一部分压气机出口的高压空气，供给飞机和发动机用气的需要；现代发动机的主要承力构件之一。压力损失占燃烧室总压力损失的1/3长度占燃烧室总长度损失的1/4一般扩压器出、进口截面积之比F出/F进=3.0~3.3，使压气机出口的气流速度降低由120~180米/秒降低到30~30米/秒。分类：一级扩压式、二级扩压式和突然扩张式。一级扩压器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室

气流通道截面积按一定规律变化，使压力较均匀地增加，这些变化规律有等压力梯度、等速度梯度及两者兼有的混合造型规律。用等压力梯度造型，压力损失最小，加工困难；等速度梯度型面变化平缓，便于与燃烧室转接，出口流场好，但压力损失较大。二级扩压器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室扩压器进出口面积相差很大时，为了缩短扩压器长度。出口气流速度为140.3m/s，经第一级扩压段后降为60m/s，经第二级扩压段后，火焰筒进口处流速降为18.7m/s。J37发动机燃烧室的扩压器突然扩张式扩压器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室最短的扩压器，燃烧室的工作较少受压气机出口流畅变化的干扰，总压损失大。在扩压器中，扩张角和扩压比增加时，由附面层分离逐步形成涡流，并随着流动逐步扩大分离区，这使流动不稳定，在扩压器中可以采用放气、分流环、凸尖环等措施RB199发动机燃烧室F100发动机燃烧室3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室扩压器是燃烧室中结构复杂，且质量较大的组件，又是发动机的主要承力件，压气机后轴承就安装在扩压器里面。PW4000，v2300等发动机，在其扩压器内均有支柱叶栅，将高压转子后轴承的径向力传给压气机机匣1、止动销；2、扩压机匣；3、火焰筒外壁；4、燃油喷嘴（24个）；5、高压转子后支撑；6、24个扩压器支柱叶栅；7、高压压气机整流叶片；PW4000发动机扩压器火焰筒3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所。由涡流器和火焰筒筒体等部分组成。燃气涡轮发动机中局部温度最高的部件，工作中还要解决高温热强度、热应力、热腐蚀、热变形和热稳定性等诸多问题火焰筒3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室涡流器传焰管3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室火焰筒按其制造方法：分为机械加工和钣金焊接；按其冷却散热方式：分为散热片式和气膜式。冷却气进口补燃口掺混口火焰筒3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室WS9发动机火焰筒—气膜式按其制造方法：分为机械加工和钣金焊接；按其冷却散热方式：分为散热片式和气膜式。火焰筒3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室机械加工火焰筒的加强冷却效果火焰筒3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室V2300燃烧室具有极好的点火特性和均匀的出口温度场，防止发生积碳，提高了燃烧效率。涡流器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室作用：使高温燃气在火焰筒头部产生低速回流区，以稳定火焰，使空气与燃油能很好的掺混，点燃后续混合气，提高燃烧效率有叶片式和非叶片式两种空气流过旋流器后的情形叶片式涡流器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室在非蒸发管燃烧中得到广泛应用。精密铸件，由内外环、叶片和折流环组成。喷嘴装在内环中，折流环位于叶片后将涡流器出口的一部分空气引向喷嘴附近，使靠近喷嘴的周围形成贫油区。JT9D发动机火焰筒的叶片式涡流器气流经过叶片2后围绕着涡流器轴线产生强烈的切向旋转气流。空气进气方向3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室叶片式涡流器非叶片式涡流器3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室利用气流流过非流体之后产生低速回流区，或经过多孔壁之后产生低速回流区无切向速度或切向速度很小。空气经1mm的环形间隙流入燃烧室，由于通道突然扩张，形成回流区。WJ6发动机喇叭形涡流器火焰筒头部用来形成气膜冷却和吹除涡流器内锥面上的积碳。使喷嘴附近贫油，减少发动机冒烟和对大气污染。用来冷却喷嘴和吹除积碳。火焰筒筒体3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室按其功能可以分为三段：头部、筒体和燃气导管。WP7乙B发动机火焰筒火焰筒筒体3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室按其功能可以分为三段：头部、筒体和燃气导管。气流分股加速混合气的形成，保持稳定的火源，需要局部略微富油加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃烧前半部进来的空气进行助燃，后半部进来的空气进行补燃降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并形成均匀的温度场火焰筒筒体3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室火焰筒上进气孔的形式孔的形状、大小、数量和分布，取决于组织燃烧的需要和涡轮前燃气温度的要求。为了提高抗振、抗疲劳强度，孔边应抛光和加强，如加箍套或做成弯边作用：将燃油雾化（或汽化），加速混合气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。分类：离心喷嘴，气动喷嘴，蒸发喷嘴（蒸发管），甩油喷嘴。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室燃油喷嘴利用高压燃油通过喷嘴的涡流器后，在涡流室内高速旋转，有较大的切向速度，然后从较小的出口喷出；燃油喷出时，靠大切向速度产生离心力的作用，将燃油雾化散开成为许多微小的油珠。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室离心喷嘴离心式喷嘴的工作原理和构造3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室离心喷嘴油压较大油压较小油压更小喷嘴前油压对雾化质量的影响3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室离心喷嘴3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室离心喷嘴分类：单油路离心喷嘴，双油路离心喷嘴。由于发动机的供油量变化很大，在低空以最大速度飞行，其供油量约等于在高空以最低速度飞行的10~20倍，把启动状态算在内，则供油量变化可达40~30倍。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室单油路离心喷嘴3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室双油路离心喷嘴在供油量较小时产生较大的供油压力；在供油量较大时使供油压力不至于过大，破坏喷嘴的结构。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室双油路离心喷嘴优点：使燃烧室在较宽的的混合比范围内能稳定燃烧;结构坚固,易于调试,广泛用于分管和环管燃烧室。缺点：供油压力要求高，存在富油区造成发烟污染；不同飞行条件下，燃烧室出口温度变化大；燃烧室环形通道与喷嘴与锥形油雾不匹配。第3章飞机动力装置-燃烧室离心喷嘴3.3燃烧室基本构件的结构利用内外两股高速气流作用下，碎裂成与空气充分掺混的油雾，进入火焰筒头部。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室气动喷嘴两种气动式燃油喷嘴a:RB211b:PW4000燃油经六个切向孔，在喇叭口的内壁面上形成旋转的薄油膜层。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室气动喷嘴优点：油气混合均匀，避免了主燃区的局部富油，减少了冒烟和积碳，火焰筒壁温较低；不要求很高的供油压力，在较宽的工作范围内，喷雾锥角大致保持不变；燃烧室出口温度场分布均匀，稳定；仅用单管简化了供油管道。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室气动喷嘴缺点：油气充分掺混，贫油熄火极限大大降低，燃烧室稳定工作范围窄，启动时，气流速度较低，压力较小，雾化不良。油气的混合提前在蒸发管内进行；燃油首先喷入处于高温燃气流中的炽热蒸发管内，迅速吸热并蒸发为燃油蒸汽，与进入蒸汽管内的少量空气初步混合成油气，然后从蒸发管喷入火焰筒的主燃区内，与大量空气混合后燃烧。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室蒸发喷嘴蒸发管式燃油喷嘴优点：同气动喷嘴，早期航空发动机上采用;

缺点：存在燃烧室稳定工作范围窄、蒸发管冷却困难、管内预混存在自然问题和需要辅助启动供油系统等缺点。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室蒸发喷嘴蒸发管式燃油喷嘴作用：在启动发动机时或在高空熄火后形成点火源。点火性能直接影响发动机工作的安全可靠。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室点火装置分为：直接点火和间接点火两种。现代航空器需要点火器在三种情况下工作：一：地面启动时；二：发达空中停车时；三：当飞机在暴风雨中或做机动飞行时，防止燃烧室熄火→点火时间短，点火能量大，采用高能点火器点火持续时间长，称为长明灯式点火，点火能量小，采用低能点火器用电嘴直接点燃火焰筒头部的混合气。随着高能电嘴的发展，使电嘴能在低电压下，放电能量大大增加。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室直接点火装置斯贝发动机点火器在专门的点火器中先点燃气动喷嘴的燃油，形成小股火焰后再进入火焰筒头部去点燃工作喷嘴的燃油。3.3燃烧室基本构件的结构第3章飞机动力装置-燃烧室间接点火装置WP7发动机点火器

2个点火器装在燃烧室外套前部与启动输油圈相连，在8000米高空进行补氧，可保证点火高度达到12000米。根据作用在零件上的负荷、工作温度及制造工艺进行选择。3.4燃烧室主要零件的材料及表面防护第3章飞机动力装置-燃烧室主要零件所使用的材料扩压器和燃烧室外壳等零构件工作温度较低，多采用结构钢及不锈钢。工作温度很高的零件，火焰筒、传焰管、燃气导管等，采用热强度高、热稳定性好、耐腐蚀能力强、热塑性好的镍基高温合金。减少零件变形和裂纹故障比较简单而有效的方法。采用耐热、耐腐蚀涂层能够显著提高材料的抗氧化、抗腐蚀性能，采用耐热、隔热涂层可以有效降低基体的工作温度，提高材料的热强度和热疲劳性能，易于磨损的部位，敷以耐磨涂层能大大延长零件的使用寿命。3.4燃烧室主要零件的材料及表面防护第3章飞机动力装置-燃烧室燃烧室的防护涂层高温珐琅涂层、热扩散涂层、热喷涂涂层、烘烤涂层。燃烧室在高温下工作，温度分布很不均匀，零件内将产生很大的热应力；进入燃烧室的气流速度大，压力高，燃烧室的零件要承受很大的气体力，还承受发动机的轴向力和惯性力，以及由不稳定燃烧、气流脉动和其他机械振动而引起的交变力；发动机工作范围宽，燃烧室零件受到反复的热冲击，造成热疲劳。3.5典型故障第3章飞机动力装置-燃烧室3.5典型故障第3章飞机动力装置-燃烧室燃烧不稳定导致熄火，使发动机停车，危机飞行安全；燃烧室出口温度场不均匀，局部地区燃气温度超过规定值，使涡轮叶片过热，甚至烧毁；供气不足或供油雾化不良，燃油未能完全燃烧而冒烟，在燃烧室零件表面和涡轮叶片上积炭；尤其是火焰筒的变形、裂缝、掉块、烧穿、脱焊以及零件表面磨损等故障经常发生。这些都严重影响了发动机的工作和寿命。现象：发动机声音不正常；转速和排气温度突然降低；油门操纵失灵；单发熄火向失效发倾斜。第3章飞机动力装置-燃烧室燃烧室熄火原因：混合气余气系数超出稳定燃烧范围。3.5典型故障飞行条件对稳定燃