发动机部件-燃烧室.ppt

1、飞机发动机原理,发动机部件,燃 烧 室,主要内容,燃烧基本理论 燃烧室基本类型 燃烧室基本构件的结构 排气污染及减少排气污染的主要措施 燃烧室主要零件常用材料和防护涂层,燃烧室 用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度，以便进入涡轮和排气装置内膨胀做功。 在整个燃气涡轮发动机的热力循环中，燃烧室完成加热过程。,对燃烧室基本要求,油气比 指在燃烧过程中实际供给的燃料质量流量和空气质量流量之比。,油气比,余气系数 实际空气量和理论空气量之比。,当量比 实际燃料量和理论燃料量之比,燃烧过程是在高速气流（ ）和贫油混合气（ ）中进行； 燃烧室的零件是在高温、高负荷

2、下工作，承受由气体力、惯性力产生的静载荷和振动载荷，还受热应力和热腐蚀的作用。,组成与工作原理,扩压器 火焰筒 外壳 内壳 涡流器 喷咀 点火器,原理： 空气分股、反向回流、非均匀混合气,特点 工作条件恶劣、局部过热、热腐蚀和热疲劳； 承受气体压力、轴向力、惯性力和气流脉动交变力； 燃烧室后面有高速旋转的涡轮；,燃烧室的主要要求,点火可靠 燃烧稳定 燃烧完全 燃烧室出口温度场符合要求 压力损失小 尺寸小、重量轻 排气污染少,点火可靠,在启动发动机和空中再点火时，要求燃烧室能可靠地点火，迅速启动并转入正常工作。 点火高度：飞机在空中熄火后重新可靠启动的高度； 点火特性线：在一定进气条件下，可靠点

3、火的混气浓度范围所形成的点火包线，用余气系数表示。,燃烧稳定,要求燃烧室在点燃以后，必须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。 衡量燃烧稳定性，是指在一定的进口气流参数条件下，稳定燃烧的混气浓度范围。稳定燃烧的混气浓度范围越宽，表示燃烧稳定性越好。,恶劣的工作条件,气象条件和机动飞行会造成燃烧室进口气流不稳定，不均匀； 发射武器或机动飞行时操纵油门杆过猛造成燃烧室瞬时过分富油和贫油； 加力燃烧室的振荡燃烧，使燃烧不稳定，甚至导致燃烧室结构损坏。,燃烧完全,从经济性考虑，希望供入燃烧室的燃料能完全燃烧，使化学能尽可能的完全释放出来，转变为热能，并用于加热工质，提高发动机的作功能

4、力。 衡量燃烧完全程度，常用燃烧完全系数和燃烧效率来表示： 燃烧完全系数：燃料燃烧时实际放热量和燃料完全燃烧时的理论放热量之比； 燃烧效率：燃料燃烧时，实际用于加热的工质的热量和燃料完全燃烧时的理论放热量之比。,燃烧室出口温度场符合要求,除燃烧室点火过程的短时间以外，火焰不得伸出火焰筒； 沿圆周方向，温度尽可能均匀； 沿叶高（径向）温度符合等强度要求。,压力损失小,压力损失主要包括气流流动过程中由于摩擦、掺混、突扩和进气等造成的流阻损失，以及由于燃烧加热引起的热阻损失。 使气流总压下降，影响发动机的推力和经济性。,尺寸小、重量轻,减少重量，可以提高发动机的推重比，增加飞机机动性； 缩短长度，不

5、仅可以减轻燃烧室的质量，还可以缩短压气机和涡轮的距离，减轻机匣和转子的质量，并增加轴的刚性； 减少燃烧室直径，可缩小发动机径向尺寸减少短舱的迎风面积。,排气污染少,在燃烧过程中，由于缺氧燃烧不完全，或局部高温富油，以及雾化质量较差形成大的雾滴等原因，产生一氧化碳、烟粒、氮氧化合物和未燃碳氢等污染物。,燃烧室基本类型,为了满足燃烧室的基本功能，都采用了扩压减速、空气分股、反向回流、非均匀混合气成分等基本措施； 由进气装置（扩压气）、壳体、火焰筒、喷嘴和点火器等基本构件组成。 根据主要构件结构形式，燃烧室分为：单管（分管）、环管和环形三种基本类型,1、单管燃烧室,结构特点： 燃烧室由若干个单管燃烧

6、室组成，每个单管燃烧室由一个管形的火焰筒及其外围单独的外壳组成，沿发动机圆周均匀地分布，各个单管燃烧室之间用传焰管(联焰管)联通，传播火焰和均衡压力。,优点： 试验和修正比较容易，不需要庞大的试验设备； 维护、检查和更换比较方便，不需要分解整台发动机； 从发动机总体结构上，与离心式压气机的配合比较协调。,缺点： 环形截面积利用率低，因而燃烧室内气流平均速度大，这对于稳定燃烧是不利的，总压损失也大； 在高空依靠传焰管传递起动火焰，起动性能差； 火焰筒表面积和燃烧室之比较大，用于冷却的空气流量大； 燃烧室出口温度场不均匀，承受载荷依靠内壳体，钢度差，燃烧室较重,2、环管燃烧室,结构特点： 燃烧室的

7、内、外壳体构成环形气流通道，若干个管式火焰筒，沿圆周均匀安装在环形气流通道里，相邻火焰筒燃烧区之间用传焰管联接。,优点： 试验和修正仍较方便，可以截取13个火焰筒进行调试，所需试验设备不是很大； 若结构设计得当，检查和装拆较方便，可单独更换火焰筒； 环形截面积利用率高，并能与轴流压气机和涡轮通道平滑衔接，流体损失小。,涡喷6发动机燃烧室,3、环形燃烧室,结构特点： 燃烧室的内、外壳体构成环形通道，通道内安装一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而燃烧是在环形的燃烧区和掺混区进行的。,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，重量轻，耐用性好； 冷却用气量少；

8、燃烧室轴向尺寸短，有利于减小转子跨度和降低发动机总体质量。,燃烧室基本构件,燃烧室由： 扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴和点火器等基本构件组成,1、扩压器,功用： 降低从压气机流出的气流速度，以利于组织燃烧。 气流在扩压器的扩张形通道里面减速增压。 一级扩压的扩压器； 二级扩压的扩压器； 突扩扩压器。,一级扩压的扩压器,二级扩压的扩压器,突扩扩压器,2、燃烧室壳体,燃烧室壳体用来构成二股气流通道，在环管和环形燃烧室中，燃烧室壳体由内、外壳体组成，为空气分流、掺混和混气形成提供空间。,形成环形空间,3、火焰筒,燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所，由涡流器（旋流器）和火焰筒筒体等部分组成。 旋流器： 形成火焰筒头部的回流区，降低气流速度，在火焰筒头部形成稳定的火源，保证燃烧室稳定工作。,旋流器叶片,4、燃油喷嘴,将燃油雾化，加速混气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。 常用的燃油喷嘴有： 离心喷嘴； 气动喷嘴；