燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)16A.ppt

1、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)教研室,第16章,排氣系統(tǒng),3,16.1 排氣系統(tǒng)部件,排氣系統(tǒng) 功用: 將渦輪排出的燃?xì)庖砸欢ǖ乃俣群鸵蟮姆较蚺湃氪髿猓峁┳詈蟮玫降耐屏?。在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中排氣流的速度和壓力產(chǎn)生推力，在渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，排氣流只提供少量推力，大部分能量已經(jīng)由渦輪吸收，用來驅(qū)動(dòng)螺旋槳。 后整流錐的功用: 從渦輪流出的燃?xì)庖?501200英尺/秒的速度進(jìn)入排氣系統(tǒng)，由于這樣高的速度量級(jí)會(huì)產(chǎn)生很高的摩檫損失，所以氣流的速度要通過擴(kuò)散加以降低。 這是通過將排氣錐和外壁之間的通道面積不斷地加大而實(shí)現(xiàn)的。 渦流損失: 由于燃?xì)饬麟x開渦輪時(shí)存在殘余的漩渦速度，所以還產(chǎn)生附加損失，為了減少這些損失

2、，在排氣裝置中的渦輪后部支柱設(shè)計(jì)成能將氣流在流入噴管之前先行扭直,即支板強(qiáng)迫氣流變?yōu)檩S向。,4,16.1 排氣系統(tǒng)部件,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng) 內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)有兩股氣流噴入大氣，即低溫的外涵空氣流和高溫的渦輪出口燃?xì)饬鳌?在低涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)，兩股氣流由混合器摻混，混合器能使外涵的空氣流入渦輪排氣流之中，保證兩股氣流充分混合。 在高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)中，兩股氣流通常分別排出，也可以將兩股燃?xì)饬鹘Y(jié)合到一個(gè)公用的即整體式噴管組件之中。這種噴管使氣流在噴入大氣之前先部分地混合。,5,16.1 噴 管 消音,噪音源： 一個(gè)是噴出的高溫高速燃?xì)馀c外界大氣混合所產(chǎn)生的噪音； 另一個(gè)是空氣進(jìn)入進(jìn)氣道和流過發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)產(chǎn)生的噪音

3、; 第三個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)所產(chǎn)生的噪音。 對(duì)于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)排氣噪聲是主要的噪聲來源; 對(duì)于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣噪聲,即氣體流過風(fēng)扇和渦輪是主要的噪聲來源。 噪聲來源于風(fēng)扇和壓氣機(jī)、渦輪、排氣流或噴口。隨著相對(duì)氣流速度的加大，所有噪聲在不同程度上都提高。排氣流噪聲的變化系數(shù)比壓氣機(jī)或渦輪噪聲的更大。,6,16.1 噴 管 消音,排氣噪音； 排氣噪聲是由于排出的燃?xì)馀c大氣猛烈撞擊,而產(chǎn)生紊流度極強(qiáng)的混合所造成的,它受由排氣流和大氣之間的相對(duì)速度引起的剪切作用的影響。在排氣口附近產(chǎn)生的小渦流引起高頻噪聲,在排氣流后部大的渦流產(chǎn)生低高頻噪聲。另外,當(dāng)排氣流速超過當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí),在排氣流的核心部分形成激波,將產(chǎn)生單一

4、頻率的噪聲,并將混合噪聲有選擇地放大。如果混合速度加快或噴氣流相對(duì)大氣的速度減小,噪聲水平就會(huì)降低。這借助于改變噴氣流的形狀就可以辦到。 排氣噪聲是主要的噪音源。,7,16.1 噴 管 消音,壓氣機(jī)和渦輪的噪聲 壓氣機(jī)和渦輪的噪聲是由于轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片和靜止葉片的壓力場(chǎng)和紊流尾流的相互作用而產(chǎn)生影響的,并可分為兩種不同的噪聲。離散的噪聲和寬頻的噪聲： 離散噪聲是由于葉片尾流有規(guī)則地流過下游各級(jí)而引起的,尾流的強(qiáng)度取決于各排轉(zhuǎn)子葉片和靜止葉片間的距離,距離短,相互作用強(qiáng)烈,導(dǎo)致較強(qiáng)的噪聲。在高涵道比的發(fā)動(dòng)機(jī)中,低壓壓氣機(jī)(風(fēng)扇)葉片尾流流過下游靜止葉片就產(chǎn)生這種噪聲,但是由于速度較低和轉(zhuǎn)子葉片和靜止葉

5、片間的距離較大,因而噪聲強(qiáng)度較低。 寬頻噪聲是由每個(gè)葉片與流過其表面的空氣的相互作用而產(chǎn)生的,流過葉片的氣流的紊流越大,則寬頻噪音的強(qiáng)度越強(qiáng)。,8,16.1 排氣系統(tǒng)部件,噪聲來源 純噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和低涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)中，噪聲的主要來源是尾噴氣流，這可采用一迅速或較短的混合區(qū)予以降低。 高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的固有特點(diǎn)是，它比任何其他類型的燃?xì)鉁u輪具有更低的排氣速度，因而是一種噪聲較小的發(fā)動(dòng)機(jī)。 在高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)中，控制整個(gè)噪聲水平的主要噪聲源是風(fēng)扇和渦輪。,9,16.1 排氣系統(tǒng)部件,10,16.1 噴 管 消音,消音的方法: 降低噴氣速度, 因?yàn)樵胍舻哪芗?jí)與噴氣速度的八次方成正比, 所以降低一點(diǎn)速度就可以

6、大大地降低噪音。 排氣流速度的減小比壓氣機(jī)和渦輪葉片速度的等量減小具有更大的影響。 在推進(jìn)噴管上，采用一波紋形或瓣形的消聲器以增大大氣與排氣流的接觸面積來達(dá)到。 吸音材料：消音原理是將聲能變?yōu)闊崮?。是一種非常有效的抑制噪聲技術(shù)。吸音襯墊由一蜂窩底板支撐的多孔面板組成。底板再粘接到涵道或機(jī)匣的母體金屬上.面板的聲學(xué)特性和襯墊的厚度要精心地與噪聲特性相匹配,便能有效地抑制噪聲。吸音材料分為兩種:用于低溫區(qū)的輕型復(fù)合材料和用于高溫區(qū)的金屬纖維制成的復(fù)合吸音材料。 改變振動(dòng)的頻率, 因?yàn)樵胍舻膫鞑ヅc振動(dòng)的頻率有關(guān), 高頻振動(dòng)很容易被大氣所吸收, 所以高頻振動(dòng)傳播的距離不遠(yuǎn); 而低頻振動(dòng)不容易被大氣所吸

7、收, 所以低頻振動(dòng)傳播的距離較遠(yuǎn); 利用這個(gè)原理, 降低頻振動(dòng)變?yōu)楦哳l振動(dòng)。,11,16.1 排氣系統(tǒng)部件,對(duì)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī), 消音的部位有： 進(jìn)氣整流罩內(nèi)壁面； 風(fēng)扇機(jī)匣內(nèi)壁面； 尾噴管內(nèi)壁面。,12,16.2 反推裝置,反推 功用：反推力更多用于飛機(jī)觸地后，減低飛機(jī)速度，縮短滑跑距離。 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)：在高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，反推力是將通過風(fēng)扇的氣流反向而實(shí)現(xiàn)的。這是由于高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)大部分推力是由風(fēng)扇產(chǎn)生的，所以，沒有必要將熱的排氣流反向。 實(shí)現(xiàn)反推力的方法。 在渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)反推力的方法有若干種，如哈殼形折流門將排氣流反向是其一種。 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是用阻流門將風(fēng)扇氣流反向。 駕駛艙

8、的反推桿用于選擇反推力。,13,16. 2 反推裝置,對(duì)反推力裝置的要求 (1) 在保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全正常工作的情況下獲得最大的反推力； (2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，操縱靈活，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作狀態(tài)與反推力狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間要短； (3) 合理選擇排氣方向，力求不產(chǎn)生非對(duì)稱的反推力，保證飛機(jī)的操縱穩(wěn)定性，不使高溫燃?xì)鈬娚滹w機(jī)機(jī)體； (4) 反推力裝置的構(gòu)件在高溫大負(fù)荷的條件下工作可靠； (5) 反推力裝置不工作時(shí)，不增大飛機(jī)的阻力，不減小發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，排氣口應(yīng)良好的封嚴(yán)； (6) 反推力裝置的工作狀態(tài)應(yīng)在駕駛艙內(nèi)顯示。 目前帶反推力裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)一般能在12秒的時(shí)間內(nèi)完成正常工作狀態(tài)與反推力狀態(tài)的相互

9、轉(zhuǎn)換，反推力可達(dá)該轉(zhuǎn)速下正推力的一半左右。,14,16. 2 反推裝置,反推力裝置的類型 蛤殼形門式; 戽斗式門; 外涵反推。,15,16. 2 反推裝置,蛤殼形門式; 這種反推力裝置位于尾噴管之前，由兩扇蛤殼式反推力門、殼體、轉(zhuǎn)向出口、出口葉柵和操縱機(jī)構(gòu)組成。反推力裝置工作時(shí)，兩扇反推力門關(guān)閉，迫使氣流折轉(zhuǎn)分別通過上、下轉(zhuǎn)向出口，從出口葉柵向斜前方排出，產(chǎn)生反推力。 在尾噴管折轉(zhuǎn)氣流的優(yōu)點(diǎn)是氣流壓力高，易將氣流分出，反推力大。但反推力要通過發(fā)動(dòng)機(jī)上的零件來傳遞，需要相應(yīng)加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)零件的強(qiáng)度。反推力裝置處于高溫下工作，需要有效地冷卻。,16,16.2 反推裝置,蛤殼形門式反推力裝置,17,

10、16. 2 反推裝置,戽斗式門 戽斗式門反推力裝置用伸縮式作動(dòng)器操縱，使氣流反向排出。作動(dòng)器裝在燃燒室向后伸到噴管的一根導(dǎo)軌上，接通反推力時(shí)，液壓力把作動(dòng)器向后推入噴管中。當(dāng)作動(dòng)器向后移動(dòng)并鎖住時(shí)，氣動(dòng)作動(dòng)器操縱戽斗轉(zhuǎn)到燃?xì)饬髦?，使氣流向斜前方噴出，產(chǎn)生反推力。,18,16.2 反推裝置,戽斗式門反推力裝置,19,16. 2 反推裝置,外涵反推 在高涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，外涵道裝有反推力裝置。 在風(fēng)扇氣流通道后部，沿圓周裝有若干塊導(dǎo)流葉柵板，在它們的外面，罩上一個(gè)可以前后移動(dòng)的活動(dòng)整流罩。在導(dǎo)流柵板內(nèi)，裝有可以折疊的若干片堵塞片，堵塞片由前、后兩片組成，兩片間用鉸鏈聯(lián)接，并且后片的后端用鉸鏈與殼體相聯(lián)，前片的前端也是鉸鏈與套在操縱絲杠上的螺母相聯(lián)。使用反推力時(shí)，操縱絲杠將活動(dòng)整流罩后推，打開了葉柵的出口，與此同時(shí)，前堵塞片也被后推，繞其后片的鉸鏈點(diǎn)向內(nèi)折疊，擋住風(fēng)扇出口，外涵氣流通過葉柵，向斜前方流出，產(chǎn)生反推力。,20,16.2 反推裝置,外涵反推(冷氣反推),21,16. 2 反推裝置,反推工作狀態(tài)由駕駛艙的指示燈顯示。 選擇反推力時(shí)，液壓作動(dòng)器