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[技术] 涡轮喷气发动机

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发表于 2015-4-18 21:26:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
涡轮喷气发动机由轴流式压气机、燃烧室、轴流式涡轮、加力燃烧室组成,燃料在环形燃烧室与压气机压入的空气混合燃烧,膨胀后喷出产生推力;在加力燃烧室进一步燃烧增加推力。
燃气涡轮发动机最广泛的用途是航空发动机,而且航空发动机绝大多数是燃气涡轮发动机,称为航空燃气涡轮发动机,主要有四种类型,涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机。本节介绍涡轮喷气发动机,简称涡喷发动机。
涡喷发动机基本结构
涡喷发动机主要用在高速战斗机,早期的涡喷发动机与普通涡轮发动机一样,由轴流式压气机、环形燃烧室或环管燃烧室、轴流式涡轮组成,有关各部分结构与原理参考相关章节,现在的涡喷发动机增加了加力燃烧室。本节通过一个涡喷发动机模型来说明基本结构与简单原理,模型仅由主要部件组成,静叶不显示;模型涡轮后部长度有所缩短;润滑系统、启动系统等附属系统示意性显示;各部件比例未与任何实际发动机相同,模型仅作基本结构与原理演示。
涡喷发动机功能是产生高温高压燃气,从尾喷管中高速喷出产生推力,它就是飞机的推进器。涡轮仅带动压气机,不向外输出机械功,图1是涡喷发动机模型的转子,由一级轴流涡轮与10级轴流式压气机同轴组成。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图1-涡喷发动机的转子
 楼主| 发表于 2015-4-18 21:26:47 | 显示全部楼层
图2与图3是涡喷发动机剖面图,转子安装在机壳(气缸)内;在压气机与涡轮之间有环形燃烧室,燃烧室内安装环形火焰筒与多个燃料喷嘴(参见“环形燃烧室”)。由于转子轴没有通向机外,一般通过扇齿轮与外面的启动机相连接,启动机一般用电机,在启动后作发电机用,大的涡喷发动机则采用另一个小形涡轮发动机启动。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图2-涡喷发动机结构图(一)

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图3--涡喷发动机结构图(二)
涡喷发动机工作原理与普通燃气轮机相同,其特点是膨胀的燃气除了推动压气机,大部分能量变为高速喷出燃气的动能,产生推力推动飞机前进。
 楼主| 发表于 2015-4-18 21:27:10 | 显示全部楼层
加力燃烧室
涡喷发动机主要用在歼击机等军用战斗机上,多为超音速飞行,仅靠涡轮机喷出的燃气产生推力还不能满足多种需求,于是在涡轮后方又增加了加力燃烧室。加力燃烧室利用涡轮排出的燃气中剩余氧气加燃油燃烧(空气通过主燃烧室后尚剩余有2/3~ 3/4的氧气),产生更大的推力。在短距离起飞,大角度爬升时都需要加力燃烧室助力。加力燃烧室在涡轮后部,主要由扩压室、预燃室、火焰稳定器、喷管组成,图4是加力燃烧室结构示意图。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图4--加力燃烧室结构图
扩压室在涡轮后部,扩大的外壳与涡轮后锥体形成扩压室,扩压的目的是适当降低气流速度,便于点火与稳定火焰。扩压室内的整流支板支撑涡轮轴承与涡轮后锥体,并稳定气流。
在加力燃烧室有环形燃料管,管上有若干喷嘴,在加力燃烧时喷出燃料。
预燃室是用于加力燃烧室点火的一个小型燃烧室,安装在涡轮后锥体内。预燃室的空气来自于压气机出口的空气,一般用电火花直接点火,起燃后喷出的火舌点燃加力燃烧室的燃料。
为防止燃烧气流混乱产生振荡燃烧,在燃烧室内采用非流线型物体对火焰进行稳定,最普通采用V形槽,V形槽有环形的与径向的,本例是采用环形槽。实际发动机有2排或3排环形槽,图5是一个有3排V型环形槽的火焰稳定器(从后部看),图中可看到火焰稳定器前方有许多喷嘴, 该照片来自网络。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图5--涡喷发动机加力燃烧室
 楼主| 发表于 2015-4-18 21:34:27 | 显示全部楼层
在加力燃烧室流出的燃气在喷管膨胀加速,将燃气的能量转变为动能,从尾喷口高速喷出,产生反作用推力。
加力燃烧耗油很大,仅在需加力时短时使用。
   涡喷发动机的气流走向与动画
图6为涡喷发动机工作流程与气流走向图。压气机产生高压空气,流向见浅蓝色箭头线;燃烧室产生高速膨胀燃气,流向见红色箭头线;加力燃烧室继续加温膨胀气体,其流向见紫色箭头线。

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机

图6--涡喷发动机气流走向图
    下面请观看涡喷发动机运转动画,前半是平常运行动画,后半是加力动画。如果在线观看出现转子抖动或反转,请下载用其他播放器观看。

涡轮喷气发动机运转动画
发表于 2015-4-19 16:33:32 | 显示全部楼层
顶顶更健康
发表于 2015-4-20 23:57:59 | 显示全部楼层
我是个凑数的。。。
发表于 2015-4-22 07:01:50 | 显示全部楼层
专业抢沙发的!哈哈
发表于 2015-4-24 05:17:16 | 显示全部楼层
围观 围观 沙发在哪里!!!
发表于 2015-4-25 08:07:27 | 显示全部楼层
围观 围观 沙发在哪里!!!
发表于 2015-4-26 02:29:28 | 显示全部楼层
好帖必须得顶起
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