涡扇航空发动机(涡扇航空发动机构造)

海潮机械 2023-02-04 04:58 编辑:admin 197阅读

1. 涡扇航空发动机构造

涡桨发动机的推力有限,同时影响飞机提高飞行速度。因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比,就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。但是,在飞行速度不变的条件下,提高涡轮前温度,自然会使排气速度加大。而流速快的气体在排出时动能损失大。

因此,片面的加大热功率,即加大涡轮前温度,会导致推进效率的下降。

要全面提高发动机效率,必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。

涡轮风扇发动机的妙处,就在于既提高涡轮前温度,又不增加排气速度。涡扇发动机的结构,实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。

风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。

因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。

这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。

这样,热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。

效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。

2. 涡扇航空发动机构造图解

涡轮风扇发动机由风扇、低压压气机(髙涵比涡扇特有)、高压压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统组成。其中高压压气机、燃烧室和高压涡轮三部分统称为核心机,由核心机排出的燃气中的可用能量,一部分传给低压涡轮用以驱动风扇,余下的部分在喷管中用于加速排出的燃气。

风扇转子实际上是 1级或几级叶片较长的压气机,空气流过风扇后,分成两路:一路是内涵气流,空气继续经压气机压缩,在燃烧室和燃油混合燃烧,燃气经涡轮和喷管膨胀,燃气以高速从尾喷口排出,产生推力,流经路程为经低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮,燃气从喷管排出;

另一路是外涵气流,风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气一起在喷管排出。涡轮风扇发动机组合了涡轮喷气和涡轮螺桨发动机的优点。涡扇发动机转换大部分的燃气能量成驱动风扇和压气机的扭矩,其余的转换成推力。

涡扇发动机的总推力是核心发动机和风扇产生的推力之和。这种有内外二个涵道的涡轮风扇发动机又称为内外涵发动机。也就是说,涡扇发动机可以是分开排气的或混合排气的,可以是短外涵的或长外涵(全涵道)的。

风扇可作为低压压气机的第1级由低压涡轮驱动,也可以由单独的涡轮驱动。 涡扇发动机的推力由两部分组成:内涵产生的推力和外涵产生的推力。

对于高涵道比涡扇发动机,风扇产生的推力占78%以上。流经外涵和内涵的空气流量之比称为涵道比或流量比。涵道比对涡轮风扇发动机性能影响较大,涵道比大,耗油率低,但发动机的迎风面积大;涵道比较小时,迎风面积小,但耗油率大。

内外涵两股气流分开排入大气的称为分排式涡轮风扇发动机。内外涵两股气流在内涵涡轮后的混合器中相互渗混后通过同一喷管排入大气的,称为混排式涡轮风扇发动机。

涡轮风扇发动机也可安装加力燃烧室,成为加力涡轮风扇发动机。在分排式涡轮风扇发动机上的加力燃烧室可以分别安装在内涵涡轮后或外涵通道内,在混排式涡轮风扇发动机上则可装在混合器后面。

3. 航空涡轮发动机的五大部件

飞机发动机的轴承靠燃烧后的高温燃气推动涡轮,涡轮通过一根轴带动。

以航空发动机主轴承为例,主轴承是航空发动机的关键部件之一。在高速、高温、受力复杂的条件下运转,主轴承质量和性能直接影响到发动机性能、寿命和可靠性。

航空发动机的关键的指标之一就是高可靠性。要想保证可靠性,前提之一就是要保证发动机内的轴承具备长寿命——主轴承的寿命,军机航空发动机要求在3000小时以上,民机航空发动机要求更高,要达到数万小时。而航空发动机中轴承工作环境完全可以用“炼狱”来形容,它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转,还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温。

4. 涡扇航空发动机原理

喷气飞机的涡轮涡扇发动机发电的原理是,经过压缩的空气和燃油在燃烧室混合燃烧后旋转喷出,带动发电机的转子在定子中转动。

发电机转子通过直流形成磁场,此磁场在定子中转动后,磁力线切割定子中的线圈,在线圈中感应出电势,这样很多线圈的电势叠加后在发电机端子处形成电压,就能够向飞机用电设备供电,同时也向蓄电池充电。

5. 航空涡轮发动机结构

巴西航空工业公司生产的

巴西航空工业公司开始涉足以周边南美国家为中心的出口市场。巴西航空工业公司于1994年12月7日向私人投资者出售了股份,但巴西政府保留了部分公司经营权。此后巴西航空工业公司开发了150座民用客机。与此同时,负责军事领域的巴西航空工业公司国防和安全部门开发了EMB-312 巨嘴鸟作为初级教练机,并于1980年初试飞成功。

6. 航发动力 涡扇

沈阳黎明公司的,太行发动机,也叫涡扇10系列发动机。由中国航空研究院606所研制,是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机。太行,号称“天下之脊”,中国第一台大推力涡轮风扇发动机取名太行,其意义不言自明。

太行发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机,它结束了国产先进涡扇发动机的空白。采用大推力涵比及数字电子控制系统,推力达到12000KGF-14000KGF(公斤力9.8N/Kg)。

目前主要用于装备中国第三代高性能歼-11B战斗机。现在已经大批量地装上了国产歼11B战斗机和国产歼16战斗机。