《直升机发动机原理与构造》课件-模块三 航空涡轴发动机

ENGINE模块三航空涡轴发动机直升机发动机原理与构造3.1.2航空涡轮轴发动机分类和基本构造HELICOPTER目录CONTNETS01涡轮轴发动机分类02涡轮轴发动机的基本构造Part01涡轮轴发动机分类一、涡轮轴发动机分类涡轮轴发动机按有无自由涡轮，分为定轴式涡轮轴发动机和自由涡轮式涡轮轴发动机两类。一、涡轮轴发动机分类（一）定轴式涡轮轴发动机也称为固定涡轮式涡轮轴发动机。其涡轮既驱动压气机又驱动功率输出轴。定轴式涡轮轴发动机的涡轮产生的功率远大于压气机所需的功率，通过减速器将其剩余的功率输出，用于带动直升机旋翼和尾桨。一、涡轮轴发动机分类（一）定轴式涡轮轴发动机由于其功率输出轴与核心机为机械连接，因此具有功率传送方便，结构简单，操纵调节简单等优点。但也存在着起动性能差(起动加速慢),加速性不好，功率输出轴转速高而需要大的减速器等缺点。一、涡轮轴发动机分类（二）自由涡轮式涡轮轴发动机自由涡轮式涡轮轴发动机由燃气发生器和自由涡轮组成。产生输出功率的自由涡轮安装在发动机功率输出轴上，此轴与核心机转子无机械联系，它们之间仅有气动联系。一、涡轮轴发动机分类（二）自由涡轮式涡轮轴发动机由于自由涡轮是输出轴功率的，因此又称自由涡轮为动力涡轮。自由涡轮式涡轮轴发动机与定轴式涡轮轴发动机相比，起动性能好，工作稳定，加速性能较好，调节性能和经济性好。但其结构比较复杂。Part02涡轮轴发动机的基本构造二、涡轮轴发动机的基本构造涡轮轴发动机由进气装置、压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮、动力涡轮（自由涡轮）、排气装置及体内减速器、附件传动装置等部件构成。二、涡轮轴发动机的基本构造由于各类涡轮发动机的结构和特点有很多共同之处，这里仅对涡轮轴发动机中与其他类型涡轮发动机差异较大的部件予以说明。二、涡轮轴发动机的基本构造涡轮轴发动机的基本构造二、涡轮轴发动机的基本构造涡轮轴发动机的基本构造二、涡轮轴发动机的基本构造（一）进气装置进气粒子分离器直升机的飞行速度较低，压气机进口的流速总是大于飞行速度。所以进气系统为收敛管道的进气系统。直升机工作的环境，起飞和着陆一般不在专门的机场上，例如在沙漠、草原、高山等地都有可能，发动机特别容易受到外物的侵袭。二、涡轮轴发动机的基本构造（二）压气机涡轮轴发动机和其他航空燃气涡轮发动机一样，为使发动机获得较高的热效率和单位功率，其压气机需不断提高其增压比和效率。涡轮轴发动机的压气机历经了纯轴流式，轴流式加离心式的组合式，单、双级离心式的过程。二、涡轮轴发动机的基本构造（二）压气机喘振是压气机的一种有害、不稳定工作状态。当压气机发生喘振时，空气流量、空气压力和速度发生骤变，甚至可能出现突然倒流现象。二、涡轮轴发动机的基本构造（二）压气机喘振的形成通常由于进气方向不适，引起压气机叶片中的气流分离并失速。喘振的后果，轻者降低发动机功率和经济性，重者引起发动机机械损伤或者使燃烧室熄火、停车。二、涡轮轴发动机的基本构造（二）压气机为防止发动机发生喘振，保证压气机稳定可靠地工作，可在压气机前面采用角度可变的导流片，也可在压气机中部通道处设置放气装置。二、涡轮轴发动机的基本构造（二）压气机除了在发动机结构设计时要考虑采取防喘措施外，还要求飞行使用中注意避免因为操纵不当致使压气机发生喘振。二、涡轮轴发动机的基本构造（三）燃烧室涡轮轴发动机中，由于进入发动机的空气流量小，且压气机采用轴流式加离心式的组合式压气机或双级离心式压气机的较多，因此广泛采用回流式燃烧室及折流式燃烧室。回流式燃烧室示意图折流式燃烧室示意图二、涡轮轴发动机的基本构造（三）燃烧室因为这两种燃烧室均能较好地与离心式压气机匹配。在一些小功率的涡轮螺旋桨发动机中，也有采用这两种燃烧室的。回流式燃烧室示意图折流式燃烧室示意图二、涡轮轴发动机的基本构造（四）自由涡轮大多数涡轮轴发动机是自由涡轮式的，所谓自由涡轮，是指它和核心机转子无任何机械联系，只有气动上的联系。现代自由涡轮式涡轮轴发动机的动力涡轮(自由涡轮)一般为一级或二级轴流式。二、涡轮轴发动机的基本构造（四）自由涡轮核心机的高温燃气首先流过驱动压气机的高压涡轮(燃气发生器涡轮)，然后流过动力涡轮，通过动力涡轮轴将轴功率传输给减速器，进而驱动直升机旋翼。自由涡轮式涡轮轴发动机的自由涡轮转速比燃气发生器转子转速低得多，通过体内减速器的输出转速多为6000～8000转/分。二、涡轮轴发动机的基本构造（五）排气装置排气装置用以排出燃气。涡轮轴发动机的排气系统与涡喷涡扇发动机有着明显的不同。它为了使动力涡轮输出更多的轴功率，希望排气速度越低越好。这样动力涡轮的落压比可以取得更高，输出的功率则更大。故其排气装置的通道大多做成喇叭状的扩散形结构以便于最大限度地进行排气扩压。二、涡轮轴发动机的基本构造（六）减速器涡轮轴发动机一般均带有体内减速器，其传动比多在3.5～7之间。与涡轮螺旋桨发动机相比，涡轮轴发动机体内减速器传动比要小得多（涡轮螺旋桨发动机减速器传动比一般为10～15），这是因为直升机还有主减速器的缘故。（减速器装置）二、涡轮轴发动机的基本构造（六）减速器但是，也有些发动机中，不设体内