第5章 燃燒室

1、第五章第五章 燃燒室燃燒室5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)5.3排氣污染及減少排氣的主要措施排氣污染及減少排氣的主要措施5.4燃燒室主要零件常用材料及防護(hù)涂層燃燒室主要零件常用材料及防護(hù)涂層5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型功用：將燃油化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，將壓氣機(jī)增壓后的高壓空功用：將燃油化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，將壓氣機(jī)增壓后的高壓空氣加熱到渦輪前允許的溫度，以便進(jìn)入渦輪和排氣裝置內(nèi)膨氣加熱到渦輪前允許的溫度，以便進(jìn)入渦輪和排氣裝置內(nèi)膨脹做功。脹做功。工作環(huán)境：高溫、高負(fù)荷，熱應(yīng)力，熱腐蝕工作環(huán)境：高溫、高負(fù)荷，熱應(yīng)力，熱腐蝕要求：穩(wěn)定工作范圍大

2、、效率高、容熱強(qiáng)度大、可靠要求：穩(wěn)定工作范圍大、效率高、容熱強(qiáng)度大、可靠 性高、維修性好、燃燒充分、污染小等。性高、維修性好、燃燒充分、污染小等。組成：擴(kuò)壓器，殼體，火焰筒，噴嘴，點(diǎn)火器組成：擴(kuò)壓器，殼體，火焰筒，噴嘴，點(diǎn)火器5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型主要故障：主要故障：l高溫?zé)釕?yīng)力引起的高溫?zé)釕?yīng)力引起的火焰筒頭部、筒身、燃?xì)鈱?dǎo)管、安裝火焰筒頭部、筒身、燃?xì)鈱?dǎo)管、安裝邊邊l機(jī)械故障引起的機(jī)械故障引起的聯(lián)焰管，噴頭的螺帽松動(dòng)聯(lián)焰管，噴頭的螺帽松動(dòng)l積碳和熱腐蝕引起的積碳和熱腐蝕引起的噴嘴噴嘴l燃燒過程組織不善引起的燃燒過程組織不善引起的影響出口的燃?xì)鉁囟葓鲇绊懗隹诘娜細(xì)鉁囟葓龌绢愋?/p>

3、：基本類型： 1. 1. 分管燃燒室分管燃燒室 WP5WP5 2. 2. 環(huán)管燃燒室環(huán)管燃燒室 WP6.WP7.J57.WP6.WP7.J57.斯貝斯貝 3. 3. 環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室 WJ6WJ6，JT9DJT9D5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型基本類型：基本類型： 1. 1. 分管燃燒室分管燃燒室 特點(diǎn)：特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)和修正比較容易，與離心式壓氣機(jī)配合較好優(yōu)點(diǎn)：試驗(yàn)和修正比較容易，與離心式壓氣機(jī)配合較好缺點(diǎn)：環(huán)形面積利用率低，缺點(diǎn)：環(huán)形面積利用率低，70%80%70%80%，氣流平均速度大，氣，氣流平均速度大，氣流不穩(wěn)定，總壓損失大，出口氣流不均勻，冷卻性能差流不穩(wěn)定，總壓損失大

4、，出口氣流不均勻，冷卻性能差 Wp5：9個(gè)單管，兩個(gè)個(gè)單管，兩個(gè)點(diǎn)火器，與離心式壓點(diǎn)火器，與離心式壓氣機(jī)相連，分管與發(fā)氣機(jī)相連，分管與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線傾斜動(dòng)機(jī)軸線傾斜19基本類型基本類型： 2. 2. 環(huán)管燃燒室環(huán)管燃燒室 5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室的燃燒室的內(nèi)、外殼內(nèi)、外殼構(gòu)成環(huán)形氣流通道，若構(gòu)成環(huán)形氣流通道，若干個(gè)（干個(gè)（614）管式火焰筒管式火焰筒，沿圓周均勻安裝在環(huán)形氣，沿圓周均勻安裝在環(huán)形氣流通道內(nèi)，相鄰火焰筒燃燒區(qū)之間用流通道內(nèi)，相鄰火焰筒燃燒區(qū)之間用傳焰管傳焰管聯(lián)通。聯(lián)通。渦噴渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室渦噴渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室發(fā)

5、動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室J57發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)管燃燒室基本類型：基本類型： 3. 3. 環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室分類分類l帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室?guī)为?dú)頭部的環(huán)形燃燒室l全環(huán)形燃燒室全環(huán)形燃燒室l折流式環(huán)形燃燒室折流式環(huán)形燃燒室l回流式環(huán)形燃燒室回流式環(huán)形燃燒室 5.1燃燒室的基本類型燃燒室的基本類型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室的燃燒室的內(nèi)、外殼內(nèi)、外殼構(gòu)成環(huán)形氣流通道，通構(gòu)成環(huán)形氣流通道，通道內(nèi)安裝的是一個(gè)由內(nèi)、外壁構(gòu)成的環(huán)形火焰筒，因而道內(nèi)安裝的是一個(gè)由內(nèi)、外壁構(gòu)成的環(huán)形火焰筒，因而燃燒室在環(huán)形的燃燒區(qū)和摻混區(qū)內(nèi)進(jìn)行。燃燒室在環(huán)形的燃燒區(qū)和摻混區(qū)內(nèi)進(jìn)

6、行。典型的環(huán)形燃燒室典型的環(huán)形燃燒室典型的環(huán)形燃燒室典型的環(huán)形燃燒室1、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室1、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室1、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室、帶單獨(dú)頭部的環(huán)形燃燒室2、全環(huán)形燃燒室、全環(huán)形燃燒室2、全環(huán)形燃燒室、全環(huán)形燃燒室2、全環(huán)形燃燒室、全環(huán)形燃燒室3、折流環(huán)形燃燒室、折流環(huán)形燃燒室4、回流環(huán)形燃燒室、回流環(huán)形燃燒室5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件：基本構(gòu)件： 擴(kuò)壓器，殼體，火焰筒，燃油噴嘴，點(diǎn)火器擴(kuò)壓器，殼體，火焰筒，燃油噴嘴，點(diǎn)火器5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)1、擴(kuò)壓器、擴(kuò)壓器功用：功用：l降

7、低從壓氣機(jī)流出的氣流速度，以利于組織燃燒，氣流在擴(kuò)降低從壓氣機(jī)流出的氣流速度，以利于組織燃燒，氣流在擴(kuò)壓器的擴(kuò)張通道減速增壓。壓器的擴(kuò)張通道減速增壓。 F出出/F進(jìn)進(jìn)3.05.5 V進(jìn)進(jìn)=120180m/s V出出3050m/sl分配氣流分配氣流環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室l飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)引氣飛機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)引氣l主要承力構(gòu)件主要承力構(gòu)件大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī) 分類分類 一級擴(kuò)壓器一級擴(kuò)壓器 二級擴(kuò)壓器二級擴(kuò)壓器 突然擴(kuò)壓器突然擴(kuò)壓器5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)1、擴(kuò)壓器、擴(kuò)壓器一級擴(kuò)壓器一級擴(kuò)壓器早期的早期的WP6，WP7，WP8 氣流通道截面面積按照一定規(guī)律變化，使壓力均

8、勻地增氣流通道截面面積按照一定規(guī)律變化，使壓力均勻地增加，流速均勻地下降。加，流速均勻地下降。 5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)1、擴(kuò)壓器、擴(kuò)壓器（1）一級擴(kuò)壓器）一級擴(kuò)壓器l等壓力梯度等壓力梯度壓力損失最小，但是加工困難壓力損失最小，但是加工困難l等速度梯度等速度梯度型面變化平緩，便于燃燒室轉(zhuǎn)接，出口流場型面變化平緩，便于燃燒室轉(zhuǎn)接，出口流場好但是壓力損失較大。好但是壓力損失較大。l混合型混合型5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)1、擴(kuò)壓器、擴(kuò)壓器（2）二級擴(kuò)壓器）二級擴(kuò)壓器 J57,JT3D,F119,CMF56,PW4000,V2500等等 當(dāng)擴(kuò)壓器進(jìn)、出口面積相

9、差很大時(shí)，為了縮短擴(kuò)壓器長度，當(dāng)擴(kuò)壓器進(jìn)、出口面積相差很大時(shí)，為了縮短擴(kuò)壓器長度，可采用二級擴(kuò)壓器?？刹捎枚墧U(kuò)壓器。J57 擴(kuò)壓器擴(kuò)壓器V1進(jìn)進(jìn)=140.5m/s V1出出60m/sV2出出=18.7m/s引氣：突然擴(kuò)壓段外壁開孔引氣：突然擴(kuò)壓段外壁開孔凸環(huán)：調(diào)整擴(kuò)壓器出口流場凸環(huán)：調(diào)整擴(kuò)壓器出口流場JT3D二級擴(kuò)壓器型面二級擴(kuò)壓器型面l若由兩級降為一級，擴(kuò)若由兩級降為一級，擴(kuò)壓段將由現(xiàn)在的壓段將由現(xiàn)在的363mm706mml采用凸尖環(huán)調(diào)整氣流采用凸尖環(huán)調(diào)整氣流5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)1、擴(kuò)壓器、擴(kuò)壓器（3）突然擴(kuò)壓器）突然擴(kuò)壓器 壓氣機(jī)出口氣流經(jīng)過很短的略為擴(kuò)張的環(huán)形

10、通道，是氣壓氣機(jī)出口氣流經(jīng)過很短的略為擴(kuò)張的環(huán)形通道，是氣流速度略為下降后就突然擴(kuò)張。流速度略為下降后就突然擴(kuò)張。優(yōu)點(diǎn)：流道短，燃燒室工作較少受壓氣機(jī)出口流場變化的干擾優(yōu)點(diǎn)：流道短，燃燒室工作較少受壓氣機(jī)出口流場變化的干擾缺點(diǎn)：突然擴(kuò)張產(chǎn)生渦流，總壓損失大缺點(diǎn)：突然擴(kuò)張產(chǎn)生渦流，總壓損失大解決：放氣，分流環(huán)，凸尖環(huán)解決：放氣，分流環(huán)，凸尖環(huán)應(yīng)用：應(yīng)用：RB199，F(xiàn)100，廣泛用在帶離心甩油的折流式環(huán)形燃，廣泛用在帶離心甩油的折流式環(huán)形燃燒室中；燒室中； JT9D，RB211：將燃燒室進(jìn)口擴(kuò)壓段并入壓氣機(jī)出口擴(kuò)壓：將燃燒室進(jìn)口擴(kuò)壓段并入壓氣機(jī)出口擴(kuò)壓段以縮小燃燒室的長度。段以縮小燃燒室的長度。

11、5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)2、燃燒室殼體、燃燒室殼體作用：用來構(gòu)成二股氣流作用：用來構(gòu)成二股氣流 環(huán)管和環(huán)形燃燒室殼體環(huán)管和環(huán)形燃燒室殼體內(nèi)、外殼體內(nèi)、外殼體特點(diǎn)：薄壁零件，發(fā)動(dòng)機(jī)主要的承力構(gòu)件，受力復(fù)雜，要特點(diǎn)：薄壁零件，發(fā)動(dòng)機(jī)主要的承力構(gòu)件，受力復(fù)雜，要保證足夠的強(qiáng)度和剛性保證足夠的強(qiáng)度和剛性設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)方案：l選用合適的材料和厚度選用合適的材料和厚度l對殼體中剛性差的部位采用加強(qiáng)措施對殼體中剛性差的部位采用加強(qiáng)措施l徑向加強(qiáng)筋徑向加強(qiáng)筋l封閉式加強(qiáng)筋封閉式加強(qiáng)筋徑向和軸向都需要加強(qiáng)徑向和軸向都需要加強(qiáng)徑向加強(qiáng)筋徑向加強(qiáng)筋封閉加強(qiáng)筋封閉加強(qiáng)筋5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)

12、燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)2、燃燒室殼體、燃燒室殼體殼體上的安裝座殼體上的安裝座5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)3、火焰筒、火焰筒（1）火焰筒）火焰筒l加工方式：機(jī)械加工和鈑金焊接加工方式：機(jī)械加工和鈑金焊接l冷卻散熱方式：散熱片（淘汰）和氣膜式冷卻散熱方式：散熱片（淘汰）和氣膜式5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)3、火焰筒、火焰筒（1）火焰筒）火焰筒l新型火焰筒新型火焰筒浮動(dòng)式浮動(dòng)式5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)3、火焰筒、火焰筒（2）渦流器）渦流器功用：功用：形成火焰筒頭部的回流區(qū)，降低氣流速度，在火焰筒形成火焰筒頭部的回流區(qū)，降低氣流速度，在火焰筒頭部

13、形成穩(wěn)定的火源，保證燃燒室穩(wěn)定工作。頭部形成穩(wěn)定的火源，保證燃燒室穩(wěn)定工作。葉片式葉片式：氣流經(jīng)過葉片后繞著渦流器軸線產(chǎn)生強(qiáng)烈的切向：氣流經(jīng)過葉片后繞著渦流器軸線產(chǎn)生強(qiáng)烈的切向旋轉(zhuǎn)氣流旋轉(zhuǎn)氣流l徑向徑向 l軸向軸向無葉片式無葉片式：氣流經(jīng)過非流線通道后產(chǎn)生低速回流區(qū)，或經(jīng)：氣流經(jīng)過非流線通道后產(chǎn)生低速回流區(qū)，或經(jīng)過多孔壁后產(chǎn)生低速回流區(qū)。過多孔壁后產(chǎn)生低速回流區(qū)。l喇叭形喇叭形l孔壁式孔壁式軸向葉片式軸向葉片式徑向葉片式徑向葉片式無葉片式：喇叭形無葉片式：喇叭形5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)3、火焰筒、火焰筒（3）火焰筒筒體的進(jìn)氣和冷卻）火焰筒筒體的進(jìn)氣和冷卻火焰筒筒體火焰筒筒

14、體：頭部，筒體，燃?xì)鈱?dǎo)管：頭部，筒體，燃?xì)鈱?dǎo)管頭部：加速混合器的形成，保持穩(wěn)定的火源，需要局部略頭部：加速混合器的形成，保持穩(wěn)定的火源，需要局部略為富油，因此只有一小部分空氣從頭部進(jìn)入為富油，因此只有一小部分空氣從頭部進(jìn)入筒體：主燃區(qū)，加快油氣混合氣的燃燒過程，保證完全燃筒體：主燃區(qū)，加快油氣混合氣的燃燒過程，保證完全燃燒燒燃?xì)鈱?dǎo)管：降低高溫燃?xì)獾臏囟?，使渦輪能夠承受，并形燃?xì)鈱?dǎo)管：降低高溫燃?xì)獾臏囟?，使渦輪能夠承受，并形成均勻的溫度場；改變環(huán)管式燃燒室的氣流通道成均勻的溫度場；改變環(huán)管式燃燒室的氣流通道冷卻冷卻：氣膜冷卻氣膜冷卻進(jìn)氣孔冷卻進(jìn)氣孔冷卻燃燒室氣流分配燃燒室氣流分配筒壁進(jìn)氣口的形式

15、筒壁進(jìn)氣口的形式筒壁冷卻方式筒壁冷卻方式5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)4、燃油噴嘴、燃油噴嘴功用：功用：將燃油霧化或汽化，加速混合氣形成，保證穩(wěn)定燃燒將燃油霧化或汽化，加速混合氣形成，保證穩(wěn)定燃燒和提交燃燒效率和提交燃燒效率分類：分類： 離心噴嘴離心噴嘴 氣動(dòng)噴嘴氣動(dòng)噴嘴 蒸發(fā)噴嘴蒸發(fā)噴嘴 甩油盤噴嘴甩油盤噴嘴 1. 離心噴嘴離心噴嘴 1. 離心噴嘴離心噴嘴雙路離心噴嘴雙路離心噴嘴單路離心噴嘴單路離心噴嘴單路可調(diào)進(jìn)口單路可調(diào)進(jìn)口的離心噴嘴的離心噴嘴2、氣動(dòng)噴嘴、氣動(dòng)噴嘴2、氣動(dòng)噴嘴、氣動(dòng)噴嘴3、蒸發(fā)噴嘴、蒸發(fā)噴嘴3、蒸發(fā)噴嘴、蒸發(fā)噴嘴3、蒸發(fā)噴嘴、蒸發(fā)噴嘴4、甩油噴嘴、甩油噴嘴

16、5.2燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu)燃燒室基本構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 5、點(diǎn)火器、點(diǎn)火器間接點(diǎn)火：能量大，復(fù)雜，重直接點(diǎn)火：高能電嘴電嘴：氣體放電電嘴 電蝕電嘴 半導(dǎo)體電嘴5.3排氣污染及減少排氣的主要措施排氣污染及減少排氣的主要措施（一）污染物的生成（一）污染物的生成NOx，CO，HC，微粒，微粒，SO2及光化學(xué)煙霧等及光化學(xué)煙霧等（二）排氣污染標(biāo)準(zhǔn)（二）排氣污染標(biāo)準(zhǔn)1、發(fā)煙指數(shù)、發(fā)煙指數(shù)SN：SN=(1-RS/RW)100% RS有煙痕過濾紙絕對反射率有煙痕過濾紙絕對反射率 RW清潔過的過濾紙絕對反射率清潔過的過濾紙絕對反射率 SN0為無碳粒；為無碳粒；SN25為無煙為無煙2、排煙污染指數(shù)、排煙污染指數(shù)EI：每

17、：每Kg燃料生成污染物的克數(shù)燃料生成污染物的克數(shù)3、排氣污染參數(shù)、排氣污染參數(shù)EPAP 在一個(gè)規(guī)定的起飛在一個(gè)規(guī)定的起飛/著陸循環(huán)中，著陸循環(huán)中，9.8N/h所生成的污染物所生成的污染物 的克數(shù)。的克數(shù)。（三）降低排氣污染的措施1、改進(jìn)排氣污染 增加頭部進(jìn)氣，減少CO、HC；但Nox略有增加2、低污染燃燒室技術(shù) 分級燃燒：預(yù)燃級主燃級 渦流罐 雙環(huán)腔 渦流燃燒與混合5.4燃燒室主要零件常用材料及防護(hù)涂層燃燒室主要零件常用材料及防護(hù)涂層（一）主要零件常用材料（一）主要零件常用材料1、溫度較低的零件：擴(kuò)壓器、外殼等、溫度較低的零件：擴(kuò)壓器、外殼等 30CrMnSi、1Cr18Ni9Ti2、高溫零件：火焰筒、傳焰管、燃?xì)鈱?dǎo)管等、高溫零件：火焰筒、傳焰管、