航空燃?xì)廨啓C總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與動力學(xué)分析(二)
繼續(xù)發(fā)動機三大部件:燃燒室。
燃燒室的作用是講燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的裝置,燃料在燃燒后講流過燃燒的工質(zhì)溫度升高。燃燒室的結(jié)構(gòu)一般包括擴壓器、火焰筒,燃油/氣管,噴油嘴,點火器等。
初期對于燃燒室的研究主要集中在消除排氣顆粒、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸忌希苊饣鹧嫱病u輪積碳。在解決以上問題后又集中研究消除氮氧化物NOx(鬧克思)。因為隨著燃燒溫度的提高,不可避免會產(chǎn)生氮氧化物,受越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求,各國都在積極進(jìn)行低排放燃燒室的設(shè)計,目前比較先進(jìn)的研究方向是滲氫、純氫燃燒。
渦輪
渦輪的設(shè)計路線是伴隨著材料性能的提升而發(fā)展的,可以說一代材料一代機。由于渦輪部分要兼顧冷卻、轉(zhuǎn)子支撐、轉(zhuǎn)子潤滑,所以渦輪部分的結(jié)構(gòu)我認(rèn)為是發(fā)動機中最為復(fù)雜的部分。工質(zhì)在燃燒室流出后,首先經(jīng)過高壓渦輪導(dǎo)向葉片,在經(jīng)過高壓轉(zhuǎn)子葉片,低壓渦輪葉片,低壓渦輪轉(zhuǎn)子葉片。渦輪靜子葉片的材料發(fā)展歷程如圖所示
在材料滿足的同時,其內(nèi)部氣流冷卻通道也異常復(fù)雜,復(fù)雜的設(shè)計結(jié)構(gòu)催生出定向結(jié)晶、單晶鑄造等工藝技術(shù),在發(fā)展結(jié)構(gòu)材料本身的基礎(chǔ)上,同時引進(jìn)熱障涂層技術(shù),從一開始的鋁化合物到目前較為流行的陶瓷涂層。在材料、涂層工藝上,設(shè)計師們又開展了氣膜冷卻技術(shù),冷卻氣流通過內(nèi)部通道經(jīng)由葉片上的冷卻孔流出。圖為美國普惠公司的氣體冷卻流路示意圖。
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