一种航空发动机涡轮(涡轮式航空发动机)

海潮机械 2023-02-01 16:30 编辑:admin 77阅读

1. 涡轮式航空发动机

涡轮喷气发动机:又称空气涡轮喷气发动机,是以空气为氧化剂,靠喷管高速喷出的燃气产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机,简称“涡喷”。装备该发动机的飞机即为喷气飞机。该发动机须由压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管几大部件构成。推力用牛或千克表示。

涡轮螺旋桨发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种由螺旋桨提供拉力和喷气反作用提供推力的燃气涡轮航空发动机。其主要部件比涡喷多了一组螺旋桨,它由涡轮驱动。该发动机简称“涡桨”。特点是推力大、耗油省,大多用于运输机,海上巡逻机等机种。功率用当量马力表示。

涡轮轴发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种将燃气通过动力涡轮输出轴功率的燃气涡轮航空发动机。其工作特点是几乎将全部可用能量转变为轴功率输出,高速旋转轴通过减速器用来驱动直升机的旋翼及尾桨。其功率用轴马力来表示。是当代直升机的主要动力装置。

涡轮风扇发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种由喷管排出燃气和风扇排出空气共 同产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机。其主要部件比涡喷发动机多了一个风扇。该发动机简称“涡扇”或“内外涵发动机”。一部分推力靠喷管中高速喷出的燃 气产生,另一部分推力由风扇推动的空气反作用力产生。特点是推力大,耗油省。常用于现代客机、运输机、战斗机、轰炸机。

2. 涡轮式航空发动机的原理

飞机发动机和汽车发动机完全不一样 汽车是活塞式 飞机现在客机一般是涡轮风扇式 飞机发动机的制造工艺和技术要求非常高 必须能在高温高压下稳定工作 飞机发动机排气温度是受到监控的 不能超温 否则必须关车 达到火警温度要释放发动机灭火瓶

直升机是涡轴发动机 燃气驱动自由涡轮通过减速器带动旋翼转动

3. 涡轮式发动机飞机

用涡轮螺旋桨发动机作为动力的飞机。燃料消耗率低。适于中速(800~900千米/时以下)长距离飞行,旅客机、运输机、海岸巡逻机和反潜机大多为涡轮螺旋桨飞机

  螺旋桨飞机,是指空气通过螺旋桨将发动机的功率转化为推进力的飞机。而装有涡轮式发动机的螺旋桨飞机则被称为涡轮螺旋桨飞机(简称:涡桨飞机)。

4. 民航涡轮发动机

采取喷雾润滑方式。

航空涡轮发动机润滑系统的工作特点是:主要润滑件为滚动轴承.润滑油循环周期短,采取喷雾润滑。因此,润滑油的粘度不宜过大,通常100℃时的运动粘度为3-8mm2/s。,下限为涡轮喷气发动机润滑油的要求,上限为涡轮螺旋桨发动机润滑油的要求。

5. 航空涡轮喷气发动机

国家航空航天管理局涡扇喷气发动机有限公司

6. 涡轮式航空发动机的优缺点

涡轮喷气发动机简称涡喷发动机,通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡喷发动机属于热机,做功原则同样为:高压下输入能量,低压下释放能量。工作时,发动机首先从进气道吸入空气。这一过程并不是简单的开个进气道即可,由于飞行速度是变化的,而压气机对进气速度有严格要求,因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。压气机顾名思义,用于提高吸入的空气的的压力。压气机主要为扇叶形式,叶片转动对气流做功,使气流的压力、温度升高。随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料,与空气混合后点火,产生高温高压燃气,向后排出。高温高压燃气向后流过高温涡轮,部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,驱动涡轮旋转。由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上,因此也驱动压气机旋转,从而反复的压缩吸入的空气。从高温涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速从尾部喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多,从而产生了对发动机的反作用推力,驱使飞机向前飞行。涡轮喷气发动机的优缺点这类发动机具有加速快、设计简便等优点,是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。 应用于喷气推进避免了火箭和冲压喷气发动机固有的弱点,因为采用了涡轮驱动的压气机,因此在低速时发动机也有足够的压力来产生强大的推力。涡轮喷气发动机按照“工作循环”工作。它从大气中吸进空气,经压缩和加热这一过程之后,得到能量和动量的空气以高达2000英尺/秒(610米/秒)或者大约1400英里/小时(2253公里/小时)的速度从推进喷管中排出。在高速喷气流喷出发动机时,同时带动压气机和涡轮继续旋转,维持“工作循环”。涡轮发动机的机械布局比较简单,因为它只包含两个主要旋转部分,即压气机和涡轮,还有一个或者若干个燃烧室。然而,并非这种发动机的所有方面都具有这种简单性,因为热力和气动力问题是比较复杂的。这些问题是由燃烧室和涡轮的高工作温度、通过压气机和涡轮叶片而不断变化着的气流、以及排出燃气并形成推进喷气流的排气系统的设计工作造成的。  飞机速度低于大约450英里/小时(724公里/小时)时,纯喷气发动机的效率低于螺旋桨型发动机的效率,因为它的推进效率在很大程度上取决于它的飞行速度;因而,纯涡轮喷气发动机最适合较高的飞行速度。然而,由于螺旋桨的高叶尖速度造成的气流扰动,在350英里/小时(563公里/小时)以上时螺旋桨效率迅速降低。这些特性使得一些中等速度飞行的飞机不用纯涡轮喷气装置而采用螺旋桨和燃气涡轮发动机的组合 -- 涡轮螺旋桨式发动机。  螺旋桨/涡轮组合的优越性在一定程度上被内外涵发动机、涵道风扇发动机和桨扇发动机的引入所取代。这些发动机比纯喷气发动机流量大而喷气速度低,因而,其推进效率与涡轮螺旋桨发动机相当,超过了纯喷气发动机的推进效率。 涡轮/冲压喷气发动机将涡轮喷气发动机(它常用于马赫数低于3的各种速度)与冲压喷气发动机结合起来,在高马赫数时具有良好的性能。这种发动机的周围是一涵道,前部具有可调进气道,后部是带可调喷口的加力喷管。起飞和加速、以及马赫数3以下的飞行状态下,发动机用常规的涡轮喷气式发动机的工作方式;当飞机加速到马赫数3以上时,其涡轮喷气机构被关闭,气道空气借助于导向叶片绕过压气机,直接流入加力喷管,此时该加力喷管成为冲压喷气发动机的燃烧室。这种发动机适合要求高速飞行并且维持高马赫数巡航状态的飞机,在这些状态下,该发动机是以冲压喷气发动机方式工作的。 涡轮/火箭发动机与涡轮/冲压喷气发动机的结构相似,一个重要的差异在于它自备燃烧用的氧。这种发动机有一多级涡轮驱动的低压压气机,而驱动涡轮的功率是在火箭型燃烧室中燃烧燃料和液氧产生的。因为燃气温度可高达3500度,在燃气进入涡轮前,需要用额外的燃油喷入燃烧室以供冷却。然后这种富油混合气(燃气)用压气机流来的空气稀释,残余的燃油在常规加力系统中燃烧。虽然这种发动机比涡轮/冲压喷气发动机小且轻,但是,其油耗更高。这种趋势使它比较适合截击机或者航天器的发射载机。这些飞机要求具有高空高速性能,通常需要有很高的加速性能而无须长的续航时间。涡扇气流通道有两个:内涵和外涵。内涵要经过风扇、压气机、燃烧室、涡轮和喷口;外涵直接通过风扇后排出。如果是带加力的发动机(如F-22等军用飞机的的发动机:F-119等)那外涵气流还要经过加里燃烧室。现在民航几乎没有使用涡喷的(亚音速是经济性不好),CFM56,GE90,PW4000,RB211,Trent等,都是典型的不带加力的涡扇发动机。 涡喷气流通道只有一个。高速的时候效率较高。但是,十分废油。现在连战斗机都很少用纯涡喷的。早期的喷气发动机涡喷居多。如 707 用的 JT3D 就是涡喷发动机。 与涡喷发动机相比,涡扇发动机热效率高,油耗低,因而能够获得较大的推重比。这些是涡喷发动机无论如何都难以达到的。其实涡喷发动机和涡扇发动机的核心机是基本相同的,所不同的是涡扇发动机是在涡喷发动机的基础上增加了几级涡轮,这些涡轮带动一排或几排风扇,风扇后的气流一部分进入压气机(内涵道),燃烧后从喷口喷出,另一部分则不经过燃烧,而通过外涵道直接排到空气中。所以,涡扇发动机的推力是风扇抗力和喷口推力的总和

7. 涡轮式航空发动机工作原理

航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械,为航空器提供飞行所需动力的发动机。作为飞机的心脏,被誉为“工业皇冠上的明珠”,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。航空发动机发展主要经历以下步骤:

航空发动机主要包括活塞式、涡轮喷气和冲压发动机,下面主要介绍一下应用广泛的涡轮喷气发动机原理。

涡轮喷气发动机主要包括5大部件:进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。

附件系统包括燃油、润滑、启动、空气、电气、加力燃烧室,推力转向装置以及矢量喷管等系统:

工作原理

涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气,空气在发动机中经过压缩、燃烧和膨胀过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出,气体动量增加,使发动机产生反作用推理。

‘工作过程

进气道将工质引入→压气机增压→燃烧室喷油燃烧加热→涡轮膨胀做功带动压气机→尾喷管膨胀加速→高速排气到体外。

各部件主要工作原理如下:

进气道

将足够的空气量,以最小的流动损失顺利地引入压气机;当飞行速度大于压气机进口处的气流速度时,可以通过冲压压缩空气,提高空气的压力。

压气机

压气机是用来提高进入发动机内的空气压力,供给发动机工作时需要的压缩空气,也可以为座舱增加、涡轮散热和其他发动机的启动提供压缩空气。主要由转子和静子组成。

燃烧室

高压空气和燃油混合、燃烧,将化学能转变为热能,形成高温高压的燃气。燃烧室都是由扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴和点火器等基本构件组成。

涡轮

把高温、高压燃气的部分热能、压力能转变成旋转的机械功,从而带动压气机与其他附件工作的旋转部件。

尾喷管

使气流不断加速的管道成为喷管,作用是使涡轮后的燃气持续膨胀,将燃气中剩余的热能充分转变为动能,使燃气以高速从喷口中喷出。