迷你航空发动机(新一代航空发动机)

海潮机械 2023-02-04 03:40 编辑:admin 258阅读

1. 新一代航空发动机

一、用途不同 航空发动机主要用于航空动力,其整机重要指标:推力型的侧重推重比、耗油率、比功、单位迎风面积推力等;功率型的侧重功重比、耗油率、比功等。

燃气轮机主要用于电力、工业、舰船和国防陆用等领域作为动力装置,通常是由航空发动机衍生出来的,而后独立发展的高技术产品。

其能量输出方式只有功率输出,整机重要指标:陆用型侧重热效率、比功、使用寿命等;车船型侧重热效率、比功、使用寿命、单位体积功率等。

二、组成部件不同 航空发动机和燃气轮机二者由于组成的部件不同,部件间的匹配关系不同。

航空发动机追求先进气动热力设计、高热力循环参数;追求高推重比、高功重比;追求矢量推力技术、隐身技术、高机动下的工作稳定性技术;需要考虑防冰冻、防鸟撞、防雷击等。

燃气轮机追求高热效率、低成本、耐久性、高可靠性、长寿命设计技术;追求先进燃气/蒸汽联合循环、间冷、回热、再热等复杂的热力循环技术,提高循环热效率。

三、压气机不同 航空发动机压气机追求的指标是在高效率和高稳定性的前提下尽量降低自重和减小迎风面积(风扇除外),满足非常宽的飞行包络线,而长寿命(即大修时间间隔)以及生产和制造成本是次要因素。

燃气轮机的压气机则是追求在高效率和高稳定性的同时,尽量延长压气机的寿命,降低生产和制造成本,而自重则是次要因素。

四、燃烧设计不同 航空发动机追求短环形燃烧室设计,高温升、高热容强度燃烧室设计技术;高空再点火和高空稳定燃烧技术;对民用航空发动机还要求高效低排放燃烧室设计技术。

燃气轮机尤其是重型燃气轮机,其结构多为管-环结合的干式低排放燃烧室。

追求油/气互换,合成气、中低热值气多燃料适应性,干式低NOx燃烧技术。

新一代重型燃气轮机多采用纯氢和富氢燃料,实现近零排放燃烧室设计技术。

五、透平不同 透平必须采用先进的气动设计高效率地转化能量,同时必须能够在极端的工作环境中保证工作的可靠性。

航空发动机透平进口温度更高,且叶片截面小,叶片短,采用气冷方式,高、低压透平或动力涡轮设计追求高负荷、高效率的气动设计;追求新型高7a686964616fe59b9ee7ad9431333431366265效冷却透平叶片设计技术,高负荷、高可靠性透平结构设计技术,对转涡轮设计技术和流热固多场耦合分析技术等。

燃气轮机尤其是重型燃气轮机,透平进口温度相对较低,透平叶片截面大,叶片长,既可采用空气冷却技术、也可采用蒸汽/空气综合冷却技术,多级透平设计追求高气动效率和长寿命。

来源:中国科学院——燃气轮机与航空发动机的关系—血浓于水与龙生九子

2. 新一代航空发动机关健技术集成攻关大平台试验基地项目

中国航空发动机的最大推力是12.5吨推力的太行涡扇发动机和12-13吨推力级别的涡扇20发动机,新一代15吨级别的CJ1000A发动机还在路上,而CR-929飞机采用35吨推力的CJ2000A发动机,难度更是爆表,一上来就装在宽体大飞机上,恐怕中国航空界自己都不敢想。

第一架CR929计划在2023年建成,短期内国产发动机可能跟不上CR929的研发进度,但相信在不远的将来,国产大飞机换装国产发动机将是必然的。

所以,大概率还是先用俄罗斯发动机,PD-35有毛病可以改,总比从零开始强,这也正是中俄大手笔合作的原因:共享技术。

为了能够更高效地合作,中国商飞与俄罗斯联合飞机制造公司共同成立了中俄国际商用飞机公司,总部设在了上海。根据俄罗斯媒体的报道,双方在制造CR929的过程中各有分工,中方负责的部分是机身、整流罩、水平和垂直尾翼,俄罗斯则负责中部、机翼控制台和机翼机械化。

3. 新一代航空发动机型号

涡扇发动机19是我国最新研制的飞机发动机,它使用了三级风扇七级高压气体,推重比为11,推力为11吨或者更高,目前仍是处于早期技术研发阶段,需要较长的时间完善,而涡扇10发动机已经成熟开始批量装备在我国歼10和歼16飞机上,为我国目前正在使用最先进的涡扇发动机。

4. 新一代航空发动机发展史

1、pw110g发动机是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器,包括如内燃机(往复活塞式发动机)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、喷气发动机、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。

2、pw1100g发动机既适用于动力发生装置,也可指包括动力装置的整个机器(如:汽油发动机、航空发动机)。发动机最早诞生在英国,所以,发动机的概念也源于英语,它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。

5. 新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技

大小各有用途:

  大小涵道比涡扇发动机的区别主要集中在外涵道的大小上,其他方面的结构区别并不是很大,所以在发动机的研制上才有利用同一核心机研发多种发动机的方式,但将来的发展趋势会使这两种发动机逐渐彻底成为两种发动机,核心机也可能会有很大区别。

  大小涵道比涡扇发动机在其他方面或者说细部上的区别主要是和其工作条件和要求造成的,大涵道比涡扇发动机主要为民用,需要更高的效率、更低的噪音;小涵道比涡扇发动机主要为军用,需要更高的推重比;他们都需要更长久的寿命和更低的油耗,从而出现使用技术的不同。具体如下:

  1、大涵道比涡扇发动机采用高压比多级高压压气机。

  高压比多级高压压气机是大涵道比涡扇发动机的关键技术。由于民用发动机的总压比不断提高的趋势,目前超过40,今后将进一步提高到50以上。军用发动机的高压压气机压比一般为6~8,还没有超过10的,但是民用发动机的一般为12~20,GE90的10级(在后来的GE90-115B中减为9级)高压压气机的压比更达到23,平均级压比为1.37,都是所有实用中发动机的高压压气机之最。正在研制中的PW6000发动机的高压压气机以6级达到11的压比,平均级压比近1.5。研究中的平均级压比为1.4~2.1。

  2、大涵道比涡扇发动机采用多种降噪技术。

  这是由于民航客机常在城市上空飞行,需要控制噪音,这是军用飞机不需要的。大涵道比涡扇发动机主要为民用,当前采用或在研究中的降噪措施主要有:

  (1)尽量提高涵道比,降低发动机平均排气速度,但受到风扇和发动机尺寸的限制。

  (2)在对气动性能不造成大的损失的条件下,降低风扇叶尖切线速度;采用掠形叶片和倾斜叶片;锯齿形风扇出口导向叶片后缘和吹气式尾迹管理;合理选择叶轮机转子叶片和静子叶片的数目比例;加大转子和静子的轴向距离;减小叶尖间隙;低损失空腔设计。

  (3)采用对转风扇 在欧洲航空第6框架内的环境友好航空发动机计划下正在研究对转风扇,并将在俄罗斯中央航空发动机研究院的试验台上进行气动声学试验。希望能降低噪声5分贝。

  (4)在减少喷气噪声方面,正研究各种加快内外流气流之间和喷流与大气混合的喷管,具体的方案有非轴对称风扇喷管、中心线偏置的风扇和核心喷管以及锯齿形核心和风扇喷管。

  (5)采用向上倾斜的进气口(scarf inlet)和喷口,使噪声向上传布。

  (6)采用加长外涵道,广泛敷设利用赫姆霍茨效应原理的消声衬垫,包括频率自适应衬垫,甚至噪声主动控制技术。

  3、小涵道比涡扇发动机多采用混合排气喷口。

  我们常见的民航客机所采用的大涵道比涡扇发动机,多半是分别排气涡轮风扇发动机,内、外涵道中的气体分别在内、外涵尾喷管中排出,发动机组成如下:进气道、风扇、压气机、燃烧室、涡轮、外涵道、内外涵尾喷管。

  内涵气流:压气机增压--燃烧室加热--涡轮膨胀作功带动风扇和压气机--内涵尾喷管膨胀加速--排气到体外

  外涵气流:外涵道--外涵尾喷管膨胀加速--排气到体外

  现代先进军用歼击机一般均采用低涵道比的混合加力涡扇发动机,内、外涵道中的气体混合后从尾喷管中喷出,发动机组成如下:进气道、风扇、压气机、燃烧室、涡轮、外涵道、混合器、尾喷管。

  内涵气流:压气机增压--燃烧室加热--涡轮膨胀作功带动风扇和压气机--混合器

  外涵气流:外涵道--混合器

  虽然混合排气效率更高,但是大涵道比涡扇发动机几乎没有采用混合排气的,主要是为了节省重量。另外在现在军用歼击机使用的涡扇发动机上还有加力燃烧室,这也是需要内外涵道气流混合的原因,内涵道气体已经经过一次燃烧,混合外涵道气体可以补充氧气,从而获得更高的加力燃烧温度。