PDF《5 燃烧室、加力燃烧室和排气装置》

5 燃烧室、加力燃烧室和排气装置 5.

1 燃烧室 5.1.1概述 (1) 功用 (2)燃烧环境 ? 在高速流(100~150m/s)与贫混气(ALFA=3~4.5) ? 工作状态变化大 ? 稳定状态 低空与高空间的差异;

? 瞬变状态 猛收油门( ALFA > 40~50);

? 开炮;

? 改变飞行姿态. (3) 设计要求 1)烧着 ? 回流区形成"固定"点火源 (其条件为燃烧速度 =气流速度);

? 具有足够的点火能量,保证点火性能 (尤其在 高空时,压力与温度都低);

? 关键部位在火焰筒头部. 2) 烧稳 ? 主燃区对瞬变反应迟缓(即对扩压器气流 变化而言);

? 主燃区具有一定浓度分布的混气场,以适 应燃烧状态的变化. ? "混气的浓度场"主要取决于燃油种类、 喷嘴、涡流器等. ? 关键部位在火焰筒主燃区. 3) 烧好 ? 燃烧完全、效率高 增加火焰面积和长度;

降低流 速;

改善局部混气比等;

? 出口要有一定的温度场 内外壁面温度低,中心高 以适应涡轮的工作;

? 可见,关键部位在火焰筒掺合(或补燃)段. ? 主燃烧室通常需要分股分区. ? 随着高压比、短燃烧室的出现,这种火焰筒"分区" 现象已趋于不明显. 4) 寿命 ? 表现 积炭与烧坏、变形与热应力. ? 关键 在于具有良好的气膜冷却与足 够的刚性. 5) 维护方便 5.1.2 基本类型 (1)分管式 (2)环管(联管)燃烧室 (3)环型燃烧室 5.1.3 燃烧室的基本构件 组成 ? 扩压器、壳体、火焰筒、喷嘴、点火器 5.1.3.1 扩压器 (1)功用 ? 降速增压;

? 环型燃烧室扩压器还起到内外侧二股气流的分配;

? 飞机和发动机引气. (2)类型 ? 一级扩压 ? 二级扩压 ? 突然扩压 (3)结构设计 ? 为发动机的主要承力件;

? 型面设计力求减少损失;

? 通道中管路的合理安排. 5.1.3.2 壳体(内、外机匣) (1)外机匣 ? 安装座加强 ? 考虑使用维护性 ? 漏油活门设置 (2)内机匣 5.1.3.3 火焰筒 组成:涡流器、筒体、联焰管 (1)涡流器 ? 功用:形成回流区 ? 类型: ? 叶片式 WP

5、WP

6、WP

7、JT3D ? 无叶片式 WJ6;

J69 (2)筒体 ? 设计要求 ? 壁面冷却与散热 ? 具有一定流量和深度的进气孔 ? 结构特点 ? 冷却与散热――气膜式、散热片式 ? 进气孔分布 (3)火焰筒的固定 ? 简支式 WP

6、WP7 ? 悬臂式 JT3D、WJ6 (4)传焰管 ? 功用:传焰、均压 ? 结构特点: ? 冷却 ? 密封 5.1.3.4 喷嘴 (1)功用 (2)设计要求 (3)结构特点 ? 离心喷嘴 ? 气动喷嘴 ? 蒸发式喷嘴 ? 甩油喷嘴 5.1.3.5 点火器 (1)功用 (2)点火方式 ? 间接点火 ? 直接点火 (3)周向分布 5.1.4 排污与控污 5.1.4.1 污染物的生成 (1)CO ― 供氧不足时 (2)HC ― 燃烧不完全 (3)SO2 ― 燃料中含S (4)NOX ― 大功率状态高温所致 (5)碳粒― 局部高温富油区,燃油高温碳化 5.1.4.2 控污措施 (1)改进排气污染 ? 离心喷嘴―气动喷嘴 ? 向主燃烧区喷射空气,减少富油 (2)低污染燃烧室 5.1.5 材料与涂层 5.1.5.1 要求 热强、热安定性、耐蚀性与可焊性. 5.1.5.2 主要材料 ? 低温区不锈钢1Cr18Ni9TiA、结构钢 30CrMoSiA等. ? 高温区镍基高温合金. 5.1.5.3 表面涂层 ? 功用防腐、隔热、提高热强. ? 类别: 1) 高温珐琅涂层厚度0.04~0.10 MM,烧结 而成自身脆, 且母材性能下降. 2) 热扩散涂层渗铝,防氧化母材性能受 影响. 3) 热喷镀涂层要有起粘结作用的中间层 用于难熔材料的防氧化. 4) 烘烤涂层受粘结剂性能影响. 5.2 加力燃烧室 5.2.1 概述 (1) 功用 (2) 工作环境 ? 进口温度高 ? 速度大 ? 压力低 ? 含氧量小 ? 余气系数低 (3) 设计要求 ? 薄壁园筒应具有足够的强度与刚性 ? 流阻要小(因为流速大) ? 热膨胀自由 ? 起动平稳与迅速 5.2.2 基本构件 组成: ? 扩压器、混合器、稳定器、供油与点火装置、 壳体等. 5.2.2.1 扩压器 (1) 功用降速、增压. (2) 结构特点: 5.2.2.2 混合器 (1) 功用 (2) 结构 ? 漏斗混合器 ? 环形混合器 ? 菊花混合器 5.2.2.3 火焰稳定器 (1) 设计要求 ? 权衡烧着、烧稳、烧好与阻力小间的矛盾 ? 传焰要求突出对烧着、烧稳均有利 ? 具有足够刚性与热膨胀自由 (2) 结构特点 ? 环形稳定器 ? WP6单圈稳定器+截锥体 ? WP7双圈稳定器+截锥体. ? SPEY 叁圈稳定器+整锥体 ? 径向稳定器WP7乙、WP13 ? 蒸发式稳定器――(SPEY或WS9) ? 气动式稳定器――(法国"阿塔") ? "沙丘"式稳定器 5.2.2.4 供油系统与点火装置 (1) 喷咀特点: ? 喷咀小而数量多,以保证雾化质量. (2) 常用形式 ? 单路离心喷咀 ? 直流喷咀 ? 针塞喷咀 (3) 供油系统 1) 加力燃烧室供油系统是间断工作的,不 加力时, 空油管必须要通气冷却 2) 环形燃油总管的安排 (4) 点火装置 1) 预燃室(WP

6、WP7) 2) 高能电咀 (F100的值班稳定器内) 3) 催化点火(SPEY) 4) 热射流 (J

57、AL31F) 5.2.2.4 壳体 (1)功用 ? 保证燃气能正常地(不振荡)、完全地燃烧. ? 承受一定负荷. ? 有时需与飞机长度协调. (2)结构 ? 薄壁件的振动与失稳 ? 隔热、冷却. ? 位于承力壳体外的用于飞机隔热用的,称隔热套;

? 位于承力壳体内的用于与燃气隔热的,称隔热屏. ? 振荡燃烧 5.3 排气装置 5.3.1 尾喷管 (1) 功用:将燃气的部分热焓转变成动能,并以一定方 向排出. (2) 要求: ? 具有足够刚性,以保证排气流量精度与喷口动作的灵活 性. ? 喷口动作要求平稳,以使发动机状态变化匹配. (3) 尾喷管结构 ? 不可调收敛喷口 ? 可调式收敛喷口 ? 可调收敛扩张式喷口 ? 矢量喷口 5.3.2 反推力装置 (1)功用:缩短飞机着陆滑跑距离. (2)要求: ? 强刚度足够大;

? 简单可靠,且能重复使用(广泛用于民航). (3)结构: ? 蚌壳式 SPEY

511 (与喷口联体);

? Olympus (喷口与反推力分开) ? 叶栅式 RB211 (外函反推力). 5.3.3 消音装置 (1) 噪音来源 ? 外噪音:紊流混合,状态突出――采用消音装置. ? 内噪音: ? 转静子哨音:慢车时突出 ? 不稳定燃烧和振荡燃烧大状态和加力状态. ? 零件振动与撞击 ? 小孔泄漏 (2) 噪音特点 1)工作状态不同而噪声表现不同. ? 慢车状态高频哨音声 ? 最大状态低频轰鸣声 ? 不正常时 振荡燃烧或喘振或其它 2)有方向性 ? 通常沿进出口轴线成20~50度的方向为最大. 3)轰鸣噪声与喷气速度有关 ? 亚音时与8次方成正比 ? 超音时与3次方正比 (3) 结构 (仅针对轰鸣噪声的消音装置而言) 1)星形式 2)波纹式 END