燃气涡轮发动机-第8章涡桨、涡扇和涡轴

第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴主要内容1、双转子发动机的结构特点2、涡桨发动机3、涡轴发动机4、涡扇发动机第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴要提高发动机的推力和经济性，必须提高发动机的增压比；增压比增加后将影响单转子发动机工作的稳定性。8.1双转子发动机的特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴双转子发动机部件与单转子一样，但压气机和涡轮分为两部分。8.1双转子发动机的特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴增压比：两部分压气机增压比的乘积。8.1双转子发动机的特点特点1.发动机的稳定工作范围大；2.压气机效率高；3.具有良好的启动性和加速性。第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴广泛应用在中、低速的运输机、轰炸机和支线民航飞机上。8.2涡桨发动机结构特点1.涡轮需要通过减速器带动螺旋桨；减速器的作用是将高转速低扭矩变为低转速高扭矩并送到螺旋桨。2.减速比一般为5~15。3.涡桨发动机可分为直接传动式和自由涡轮式两种类型。第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴广泛应用在中、低速的运输机、轰炸机和支线民航飞机上。8.2涡桨发动机性能特点1.推力由两部分组成：一部分螺旋桨产生拉力；一部分发动机是喷气推进力。2.经济性参数：总效率和燃油消耗率。3.涡桨发动机大部分燃气能量（85%~95%）在涡轮中转换成机械能带动螺旋桨，螺旋桨对气流加速很小，排气的离速损失小。第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.2涡桨发动机结构特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.2涡桨发动机结构特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.2涡桨发动机结构特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴用作直升机的动力装置，也可作为地面动力装置用来发电或用作坦克、火车、舰船等的动力装置。燃气的可用能量几乎全部（95%以上）在涡轮中转换成机械能用于带动压气机、直升机旋翼和尾桨及发动机附件。8.3涡轴发动机概述第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.3涡轴发动机概述第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.3涡轴发动机概述第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴直升机飞行速度低，姿态和环境变化大，为保障发动机正常工作，进气装置一般是收敛形，大多采用惯性粒子分离器以防止起降时沙粒、尘土、冰雪等外来物进入压气机；压气机多采用离心式或混合式，以减小发动机尺寸；排气管大多采用扩散形，便于涡轮增加输出功率。8.3涡轴发动机结构特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴基本工作状态：起飞状态、额定状态、巡航状态和慢车状态、应急状态应急状态：该状态功率比起飞状态功率大5%~10%，用于多发直升机单发停车后，其他发动机发出更大功率以争取时间，保证飞行安全；可细分为：中间应急状态（30min）和最大应急状态（2~3min）。8.3涡轴发动机性能特点第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴增加了风扇部件，风扇由涡轮带动，增加了风扇后流动发动机的空气分为两路：一路流经风扇后直接排出，称为外涵；一路流经压气机、燃烧室和涡轮后排出，称为内涵。8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴根据风扇位置：可分为前风扇式和后风扇式根据排气方式可分为：分开排气和混合排气根据涵道比的大小可分为：高涵道涡扇和低涵道涡扇。8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴8.4涡扇发动机组成和分类第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴从作为热机的发动机内所获得的机械能一定时，把这个能量传递给工质，工质的质量越大，参与推进的质量越多，发动机的推力越大。涡扇发动机将涡轮转换出的机械能通过风扇传递给外涵空气，则平均到每公斤的空气所获得的机械能就少，气体的速度增量减小，排气速度降低，从而提高了发动机的推进效率，降低了燃油消耗率。8.4涡扇发动机质量附加原理第8章燃气涡轮发动机-涡桨、涡扇和涡轴起飞、复飞推力大；发动机的总效率高，经济性好；排气噪音低。8.4涡扇发动机特点第9章燃气涡轮发动机-附件系统主要内容1、燃油系统2、滑油系统3、启动系统功用飞机在不同的飞行阶段（滑跑、起飞、爬升、巡航、下降、进近、复飞等）需要不同的推力（或功率），对应着发动机不同的工作状态，也就是说需要供给发动机不同的燃油量。发动机控制应该避免发动机在工作中出现超温、超转、喘振、贫油或富油熄火。动力装置在地面和空中有其安全工作范围，燃油量的供给必须在安全限制之内。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统飞机上有飞机燃油系统和发动机燃油系统。在各个工作状态下将清洁的、无蒸汽的、经过增压的、计量好的燃油供给发动机；分成燃油分配、燃油控制和燃油指示等系统。发动机燃油系统是从飞机燃油系统将燃油供到发动机的燃油泵开始，一直到燃油从燃烧室喷嘴喷出。功用第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油泵、油滤、滑油/燃油热交换器、燃油调节器、燃油关断活门、燃油流量分配器、喷油嘴及油管组成。主要部件第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统低压燃油泵将燃油压力提高到一定程度（40~50PSI）以改善高压泵的效率并防止油路中出现气穴。工作第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油进入滑油/燃油热交换器，利用滑油提高燃油温度以防止燃油中出现冰晶。工作第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油经过油滤过滤后进入高压油泵，高压油泵将燃油压力提高到700~900PSI后送到燃油调节器。工作第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油喷嘴第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油喷嘴第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油喷嘴第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油调节器第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油调节器第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统燃油监控仪表第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.1燃油系统功用对轴承、附件传动装置进行冷却和润滑以及对燃油进行加温。对涡桨和涡轴发动机，还供给滑油对减速器进行润滑和冷却，进行变扭和扭矩测量。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.2滑油系统利用滑油系统的有一定压力的滑油，作为某些液压装置和操纵机构的工质，有的还用作防冰系统的热源在发动机内循环流动过程中，将磨损的金属屑、灰尘、碳粒子、水分等杂质带走，直到被滑油滤阻挡。组成第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.2滑油系统系统监控第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.2滑油系统系统监控第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.2滑油系统系统监控金属探测器：磁性堵头滑油滤旁通灯滑油量第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.2滑油系统概述发动机从静止状态到慢车转速的过程称为启动。为保证能够良好启动，需要两套独立的系统•将压气机和涡轮带转到一定转速，这时适量的空气进入燃烧室同喷嘴喷出的燃油相混合；•将燃烧室中空气/燃油混合气点燃，发动机启动期间这些系统必须同时工作；•在不点火的情况下带转发动机用于维护检查，并可单独用点火系统工作，以便发动机在空中在点火。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统组成启动机启动燃油系统启动点火系统自动装置带动发动机转子并加速到一定转速，使空气流入发动机，以便在燃烧室内形成可燃的混合气点燃燃烧启动时向燃烧室供应燃油点燃混合气使启动过程自动化第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统启动机发动机的启动程序基本相同，但实施的方法多种多样；根据发动机和飞机的的不同要求，有一些采用电功率，有一些采用燃气、空气或液压。民航飞机要求用对乘客干扰最小，最经济的手段启动。不管使用何种系统，可靠性是最主要的。启动机必须产生高扭矩并传递到发动机旋转组件，以提供一种平缓的方式从静止状态加速转子，供应足够的空气到燃烧室和燃油混合燃烧，直到流经发动机涡轮的燃气流提供足够的功率取代启动机的功率。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统类型空气启动机电动启动机最经济的启动方法，对旅客干扰最小；重量相对轻，扭矩大，简单；需要气源→地面气源，辅助动力装置的引气和发动机的引气直流电动马达，通过减速齿轮和棘轮机构，或离合器与发动机连接，当发动机达到自维持转速后能自动脱机空气冲击启动结构简单，节省重量，连接外部的高压空气供给到发动机，空气喷气流直接地冲击发动机涡轮第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统空气启动机低压空气冲击涡轮产生转动发动机轴要求的功率。控制空气的供给第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统空气启动机涡轮、减速齿轮、离合器、传动轴组成第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统电动启动机第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统冲击启动第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统启动过程第一阶段第二阶段第三阶段从启动机工作到燃烧室喷油点火从燃烧室点燃到启动机脱开仅由涡轮功自行加速到慢车转速第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统启动过程第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统冷转：不喷油，不点火，仅由启动机带转湿冷转：只喷油，不点火，启动机带转到一定转速用于排除积油、积液、冷却发动机用于检查燃油系统的工作自加速转速：稍高于能够产生足够的燃气以它自己的功率使发动机转子能够加速的转速。总是小于启动机启动机脱开转速和慢车转速第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统启动过程注意事项选择启动后，启动循环的工作是自动的，但是应当监视发动机参数变化以保证不超出发动机的安全限制。处理措施：通过关闭高压燃油开关盒断开启动主电门，启动操作能够停止。启动之前必须检查启动机的能源供给，保证不少于规定的最低值。飞机面对风向帮助加速。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统失败启动热启动：启动时排气温度高于限制值悬挂启动：启动时转速低于慢车，转速不上升湿启动：混合气未着火转速不上升第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统空中启动空中停车处置措施控制飞机的姿态、方向和高度；判定失效发动机完成发动机的空中停车程序并向地面报告第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统空中启动判定发动机失效原因：失火后停车发动机和伴有严重损坏及异响的发动机不能进行空中启动因燃油管理错误，进入颠簸气流后熄火等失效的发动机可进行空中启动1.飞行高度和速度在飞行包线内。2.平飞3.完成启动准备，按程序启动发动机第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统范例：A320发动机分为三种启动方式：自动启动、手动启动、发动机冷转。自动启动：FADEC系统计算机即ECU控制整个启动程序；如果启动参数超出限制，发动机启动自动终止。自动启动第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统手动启动：密切注视启动程序，当存在启动故障时必须终止启动，通过移动发动机主电门OFF位进行。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统启动故障启动过程中要密切注意防止启动超温、转速悬挂、振动过大、启动机不能自动脱开以及发动机的参数摆动、喘振等故障。热启动：启动过程中EGT上升过快，即将超温或已经超过红线限制，启动必须终止。原因：由于不正确的燃油/空气比造成；由于燃油供给发动机太早或以太大的功率；由于启动机功率不足，增大的转子摩擦或不正确的流量控制，发动机转子加速率太慢造成的。第9章燃气涡轮发动机-附件系统9.3启动系统1.发动机基本组成及各部件的功用？2.燃气涡轮发动机的基本类型有哪些？3.推力的产生及其影响因素？4.压气机喘振的现象危害原因及预防措施？5.燃烧室熄火的原因现象及预防？6.反推的使用及注意？第9章燃气涡轮发动机-附件系统作业7.附件系统的功用组成及监控8.防冰系统的使用及注意9.发动机的启动阶段、常见不正常启动10.发动机的空中启动的条件及方法第9章燃气涡轮发动机-附件系统作业