《直升机发动机原理与构造》课件-模块二 航空涡轮发动机（上）

ENGINE直升机发动机原理与构造2.1.1进气道的功用和分类HELICOPTER模块二航空涡轮发动机回顾：涡轮喷气发动机基本组成进气道压气机燃烧室涡轮喷管进气道目标TARGET01理解进气道的功用02说出进气道和主要类型目录CONTNETS01进气道功用02进气道的分类Part01进气道功用一、进气道功用飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段管道进气道一、进气道功用A380飞机的发动机进气道B737飞机装备的进气道发动机短舱进口一、进气道功用F22飞机装备的进气道歼7飞机装备的进气道进气道可位于飞机头部、飞机两侧或机翼下方为发动机供应空气

①以尽可能小的流动损失，适量的一、进气道功用进气道功用质量要求？一、进气道功用进气道进口马赫数进气道出口马赫数（即发动机进口速度）<气流在进气道内减速一、进气道功用当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时,通过冲压压缩，提高空气的压力0截面1截面一、进气道功用功用①以尽可能小的流动损失，为发动机供应适量的空气②高速飞行时，完成气流的冲压压缩Part02进气道的分类二、进气道的分类进气道亚音速进气道超音速进气道二、进气道的分类亚音速进气道超音速进气道小结SUMMARY01进气道的功用和类型ENGINE直升机发动机原理与构造2.2.1压气机功用和类型HELICOPTER回顾：涡轮喷气发动机五大组成部件进气道压气机燃烧室涡轮喷管目标TARGET01理解为什么需要压气机02说出压气机的主要类型目录CONTNETS01压气机功用02压气机主要类型Part01压气机功用一、压气机功用增压空气，提高气体压力功用压气机为什么需要压缩气体？多选题1分多选题：为什么需要压气机这一部件？压力大，发动机流量大，推力大提高喷射速度，推力大压力大，发动机热效率高，经济性好ABC提交10%转换一、压气机功用10kg空气+0.1kg燃油推力250kg空气+2.5kg燃油增压25倍30%转换更大推力热能更多热能同一时间更高效率一、压气机功用为什么需要压气机答：压力大，发动机热效率高，经济性好检验罗罗公司在下一代涡扇发动机路线图中提出的，UltraFan发动机将于2025年服役，推力范围将超过445kN，……，压比达到70，其目标是实现耗油率比遄达700发动机至少改善25%....读懂压气机相关专业资料看懂Part02压气机主要类型二、压气机主要类型生活中哪些压力提高的现象或装置？思考打气筒水泵（水流动能变压力能）二、压气机主要类型（一）离心式压气机离心式压气机基本增压原理叶轮，叶轮高速旋转，对流经通道间的气流做功，提高气体动能，当气流流经叶片之间扩散通道时，动能转为压力能的提高。二、压气机主要类型（一）离心式压气机离心式压气机？压气机轴流式压气机二、压气机主要类型（二）轴流式压气机轴流式压气机二、压气机主要类型（二）轴流式压气机轴流式压气机外观轴流式压气机组成二、压气机主要类型（二）轴流式压气机气流在压气机内流动方向与轴方向一致，故称为轴流式压气机小结SUMMARY01压气机的功用和类型ENGINE直升机发动机原理与构造2.2.2压气机喘振原因和防喘方法HELICOPTER压气机压气机是否稳定增压直接影响发动机的正常工作案例现象某型发动机地面试车，起动后当转速达到85%左右，试车员发现：明显振动、排气温度迅速增加、转速不稳定案例现象某型发动机地面试车，起动后当转速达到85%左右，试车员发现：明显振动、排气温度迅速增加、转速不稳定查找原因确定该起故障是由压气机喘振所导致目标TARGET01利用攻角理论，学会判喘、防喘基本方法目录CONTNETS01知道什么是喘振02掌握喘振根本原因01认识防喘基本方法Part01知道什么是喘振一、什么是喘振流动困难气流在压气机内正常流动喘振时气流在压气机内的异常流动喘振压气机内出现气流低频大振幅轴向脉动称为喘振为什么喘？Part02掌握喘振根本原因二、喘振根本原因问题气流如何进入叶栅流动？二、喘振根本原因压气机平面叶栅形成二、喘振根本原因U压气机叶栅回顾什么方向是相对速度W的最佳方向？单选题1分对于相对速度W的方向，其最佳方向是与弦线方向一致与前缘点切线一致与发动机轴线方向一致ABC提交二、喘振根本原因U压气机叶栅回顾什么方向是相对速度W的最佳方向？设计进气方向W方向与设计方向一致二、喘振根本原因W变陡，分离在叶背W平缓，分离在叶盆但由于气流离心运动方向压向叶栅，分离区不容易扩散由于气流离心运动方向远离叶栅叶背，分离区容易扩散二、喘振根本原因设计进气方向W方向过陡，叶背分离严重堵塞叶栅间的通道，气流流不动而回流回流减轻堵塞，叶片转动推动气流继续前流反复通、堵塞，向前流、回流，最终形成喘振二、喘振根本原因强烈振动排气温度急剧上升转速不稳声音低沉IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII看IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII听二、喘振根本原因设计进气方向W严重偏离设计方向，过陡喘振根本原因气流攻角定义回顾单选题1分压气机叶栅进气方向过陡，对应的攻角为：攻角为正攻角为负攻角为0ABC提交二、喘振根本原因设计进气方向W严重偏离设计方向，过陡喘振根本原因气流进气正向攻角过大防喘方法?Part03认识防喘基本方法三、防喘基本方法

防喘基本方法使攻角i恢复到设计值即三、防喘基本方法防喘基本方法使攻角i恢复到设计值即思考影响攻角i大小的因素三、防喘基本方法思考影响攻角i大小的因素三、防喘基本方法思考影响攻角i大小的因素C方向C大小U大小改变改变改变改变i三、防喘基本方法C方向C大小U大小改变改变改变改变i使i恢复到设计值小结SUMMARY01压气机喘振原因防喘基本方法ENGINE直升机发动机原理与构造2.3.1燃烧室分类HELICOPTER目录CONTNETS01管式燃烧室02管环式燃烧室03环式燃烧室04优缺点分析Part01管式燃烧室一、管式燃烧室组成：内、外壳体之间有若干个单管燃烧室。01.每个单管燃烧室有它自己单独的火焰筒和外套；02.火焰筒前安装有旋流器，喷油嘴；03.通常在三个单管燃烧室上装有点火装置；04.各个单管燃烧室之间有联焰管相连。Part02管环式燃烧室二、管环式燃烧室二、管环式燃烧室组成若干个单独的管形火焰筒沿周向均匀排列在内、外壳体之间形成的环形腔内。管形火焰筒之间用联焰管连接二、管环式燃烧室优点结构比较紧凑，外壳体可以传递扭矩，从而改善发动机整体刚性，有利于减轻发动机的结构重量Part03环形燃烧室三、环形燃烧室环型燃烧室由四个同心圆筒组成最内、最外的两个圆筒为燃烧室的内、外壳体中间两个圆筒为火焰筒火焰筒的头部装有一圈旋流器和喷油嘴结构最紧凑，性能较好三、环形燃烧室环形回流燃烧室燃烧室围在涡轮外面减少了发动机的轴向长度适合于尺寸受限制的发动机涡轮的孔探检测困难三、环形燃烧室环形回流燃烧室燃烧室围在涡轮外面减少了发动机的轴向长度适合于尺寸受限制的发动机涡轮的孔探检测困难三、环形燃烧室双环形燃烧室减少一氧化碳和碳氢物的排放分区域燃烧，避免局部富油减少氮的氧化物的生成分区域燃烧，避免局部高温Part04优缺点分析四、优缺点分析三种类型燃烧室的主要优缺点管形燃烧室便于单独试验试验时需要的气量小便于检查更换火焰筒结构复杂管形面积利用率低迎风面积大、重量大点火性能较差总压损失大出口温度分布不均匀管环形燃烧室便于试验（以扇形段调试）试验时需要的气量较小较便于检查更换火焰筒结构较复杂管环形面积利用率较高迎风面积较大、重量较大点火性能较差总压损失较大出口温度分布较均匀环形燃烧室不便于单独试验试验时需要的气量大不便于检查更换火焰筒结构简单环形面积利用率高迎风面积小、重量轻点火性能好总压损失较小出口温度分布均匀ENGINE直升机发动机原理与构造2.3.2燃烧室工作原理HELICOPTER目录CONTNETS01燃烧室工作特点02回流区的产生及作用03燃烧过程分析04火焰筒冷却Part01燃烧的工作特点一、燃烧的工作特点1.燃油是在高速气流中进行燃烧的从压气机出来的空气流速在100-120米／秒以上；燃烧室内最大截面的气流平均速度一般为20-30米／秒。2.燃烧室出口燃气的温度受到涡轮叶片材料的限制为了保证涡轮叶片安全的工作，就必须把燃烧室出口的温度限制在一定的范围内。一、燃烧的工作特点降低气流的速度扩散器旋流器扩散增压改变气流速度的方向100米／秒40－60米／秒40－60米／秒20－30米／秒Part02回流区的产生及作用二、回流区的产生及作用（一）旋流器和回流区的产生当空气流过旋流器，由轴向运动变成旋转运动，气流被惯性离心力甩向四周，使燃烧室中心部分空气稀薄形成一个低压区；火焰筒四周的空气及后部一部分高温燃气便向火焰筒中心的低压区倒流，形成回流。二、回流区的产生及作用（二）火焰筒内部速度分布图回流区的外边叫主流区轴向速度等于零的地方，叫回流边界主流区靠近回流边界的地方，气流轴向速度比较小对形成点火源提供了有利条件火焰筒内同一个截面上的气流速度是不相等的二、回流区的产生及作用（三）回流区的作用从旋涡叶片进来的空气和从二股气流孔进来的空气互相作用，形成一个低速回流区，起稳定和系留火焰的作用。Part03燃烧过程分析三、燃烧过程分析二股气流一股气流扩压区主燃区掺混区减小气流速度，保证燃烧稳定性产生回流区，保证燃烧连续性补充燃烧；调节燃烧室出口温度场分布（一）旋流器和回流区的产生三、燃烧过程分析（二）气流参数变化