航空发动机导向器(航空发动机导向器壳体的特点)

海潮机械 2023-02-02 02:47 编辑:admin 69阅读

1. 航空发动机导向器壳体的特点

航空发动机行业的发展水平是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现,也是国家安全和大国地位的重要战略保障。航空发动机具有研制周期长,技术难度大,耗费资金多等特点,当今世界能够独立研制航空发动机并形成产业规模的也仅仅只有中、美、俄、英、法等五国,其中军用航空发动机被美、俄、英主导。本文详细解读航空发动机的发展历程及产业特点。

航空发动机:飞机心脏,工业之花

航空发动机是飞机的心脏,被誉为现代工业“皇冠上的明珠”和“工业之花”。航空发动机不仅是飞机的动力,也是航空技术发展的动力,人类在航空领域的每一次重大突破,无不与航空动力技术的进步相关;飞机的需求和发展又促使发动机向更高水平迈进,二者相得益彰。航空发动机行业的发展水平是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现,也是国家安全和大国地位的重要战略保障。作为一种典型技术密集型产品,航空发动机需要在高温、高压、高转速和高负载的特殊环境中长期反复工作,其对设计、加工及制造能力都有极高要求,因此具有研制周期长,技术难度大,耗费资金多等特点。目前虽然许多国家都可以自主研制生产飞机,但具备独立研制航空发动机能力并形成产业规模的国家却只有美、俄、英、法、中等少数几个。

我国商用大飞机起步较晚,民用航空动力发展更为滞后,中短期内缺乏投资机会;而军用航空发动机正处在快速自主化进程中,故本文侧重于研究和分析军用航空发动机。

2. 航空发动机的主要部件

涡轮喷气发动机:靠喷管高速喷出的燃气产生反作用推力的燃气涡轮发动机称为涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机由核心机和喷管等部件组成。核心机出口燃气直接在喷管中膨胀,使燃气可用能量转变为高速喷出气流的动能而产生反作用推力。在不增大核心机的条件下,为了短时间内增加发动机推力可采用发动机加力措施。

歼击机上最常用的方法是在涡轮后安装加力燃烧室,成为加力涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机喷射气流速度高,如飞行速度在亚音速和低超音速范围内则发动机的推进效率比较低。

3. 航空发动机的核心部件

没有,现在飞机大都用涡喷发动机或涡扇发动机。

涡喷发动机的全称是涡轮喷气发动机,涡扇发动机的全称则是叫涡轮风扇发动机,这两种发动机都同属于空气喷气式航空发动机,它们在核心组件的结构上是大同小异的,即都是“压气机+燃烧室+涡轮”的三样式结构,或者我们可以这样说,基本上所有航空发动机的核心结构都是这样的。

4. 航空发动机原理与结构知识点

客机发动机的原理是:是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。

5. 航空发动机导向叶片

“木桶原理”是都清楚的!航空发动机的寿命与涡轮盘,叶片,轴承,主轴等诸多部件有关,要提高发动机的寿命,这些个部件的性能一个都不能差。

航空发动机中的叶片有风扇叶片,压气机叶片,高压涡轮导向叶片和工作叶片,低压涡轮导向叶片和工作叶片。其中风扇叶片和压气机叶片属于冷端叶片,而涡轮叶片则是热端叶片。

航空发动机的叶片

上面所说的叶片也就是指涡轮叶片,因为涡轮叶片要在上千度的高温,上百兆帕的压力下工作。除此之外,涡轮叶片还要承受相当于自重2000倍的离心力。在这些高温,高压,强力的作用下叶片会发生蠕变,断裂等现象,这样一来就极大的影响了寿命。为了提高发动机的使用寿命,就必须提高涡轮叶片的耐高温,抗蠕变等性能。涡轮叶片从早期的变形高温合金,到铸造高温合金和定向凝固柱高温合金,再到单晶高温合金以及金属间化物和陶瓷基复合材料。目前来说,走向实用化并用于涡轮叶片的也只有高温合金和金属间化物了。

走向实用化的单晶耐高温合金才到第三代,在实验室中的已经发展到了第五代。世界上的第三代单晶耐高温合金性能大致相同,都可以在1100度,140Mpa的条件下稳定工作220小时,且不发生蠕变,断裂等现象。我国的DD409第三代单晶耐高温合金在1100度的屈服强度为483Mpa。除此之外,金属间化物也有较大的应用。

航空发动机所用的轴承

轴承性能的强弱,主要与其所用的钢材有关,也就是所说的轴承钢。早期的轴承钢是AISI M50,其最高使用温度为315度。随着航空发动机涡前温度的提高,M50轴承钢已经不适应这种环境了。紧接着又研发出了AISI M50NIL,AISI M1,AISI M2,WB-49,Cronidur30,CCS-42L。其中CCS-42L和WB-49与M1和M2均能在500度的条件下工作,但是M1和M2钢材的抗氧化性已经达到限度了,温度再高点这两种钢材的性能就不符合要求了。既然轴承是可转动元件,要自然少不了润滑了。润滑油除了起到保护轴承的作用之外,还有冷却的作用。所以说,研发寿命更长,工作温度更高的轴承钢,可以提升发动机的寿命。

航空发动机的涡轮盘

航发的涡轮盘主要使用了粉末高温合金,镍基粉末合金已经发展了三代。第一代粉末高温合金主要以Rene95,FGH95为代表,其工作温度大概在650度;第二代粉末高温合金主要以FGH96,Rene88D为代表,其工作温度在750度左右;第三代粉末高温合金主要以ME3,ALLOY-10,LSHR,NR3 NR6为代表,其工作温度在800度以上。第三代粉末高温合金与第二代相比,在相同条件下,寿命提高了30倍,屈服强度和裂纹时间显著增加。

总得来说,提高航空发动机的寿命,也就只有从这三方面着手了。航空发动机中的木桶原理就是这样,只有将各个部件的寿命都提升了,航空发动机的整体寿命才会提高。(图片来自网络)