航空發(fā)動機火焰筒

本文格式為Word版，下載可任意編輯——航空發(fā)動機火焰筒XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文1燃燒室

發(fā)動機的燃燒室包括主燃燒室和加力燃燒室。主燃燒室位于壓氣機和渦輪之間，是航空燃氣渦輪發(fā)動機的基本部件，是發(fā)動機的心臟。加力燃燒室位于渦輪和尾噴管之間，用于進一步增大發(fā)動機的推力。

1.1燃燒室的功用

發(fā)動機工作時，燃料從噴嘴噴出碎裂成大量細小的油珠而霧化，并與高速進入燃燒室的增壓空氣邊向后滾動邊混合，形成混合氣。發(fā)動機啟動時由電嘴產(chǎn)生電火花點燃混合氣以后，由已然氣體的火焰作為點火源點燃新鮮混合氣，使混合氣在燃燒室內(nèi)保持連續(xù)不斷的燃燒，燃燒后的氣體流向渦輪。

1.1.1燃燒室的構(gòu)造

1、擴壓器

功用：降低從壓氣機流出的氣流速度，增壓以便于組織燃燒。2、燃燒室殼體

燃燒室殼體用來構(gòu)成二股氣流通道。組成：外殼和殼體

功用：降低氣流速度，為點燃混合氣并在燃燒室內(nèi)穩(wěn)定燃燒創(chuàng)造條件外殼上有工作噴嘴、起動噴油點火器、滑油箱的安裝座并有好多導(dǎo)管安裝孔

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XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文3、火焰筒

火焰筒是燃燒室的主要構(gòu)件，是組織燃燒的場所。組成：空氣進氣口、火焰筒頭部、五段筒體、燃氣導(dǎo)管。

空氣進氣口的功用是引空氣到火焰筒頭部，并起二次擴壓作用。同時，其內(nèi)外兩側(cè)的溢流口將空氣引入環(huán)形通道內(nèi)，使環(huán)形通道內(nèi)氣流速度趨于均勻?；鹧嫱驳念^部采用了10個帶風(fēng)斗的進氣孔，因而進氣量大集中，穿透深度大，形成猛烈的回流區(qū)，有利于穩(wěn)定燃燒，提高燃燒速度和效率，縮短了火焰筒的長度。位于頭部球錐體中心的渦流器，由內(nèi)環(huán)、10片平面渦流葉片組成內(nèi)環(huán)內(nèi)孔是安裝燃油噴嘴的定位孔。燃燒段采用4道波紋冷卻結(jié)構(gòu)，對筒體進行氣膜冷卻，并在筒體上開了帶有翻邊的大尺寸摻混孔；同時還采用了擋氣板使進氣均勻，穿透深度大，既可以縮短摻混過程，又可以保證均勻的溫度場。

每個火焰筒的兩側(cè)各焊有一個聯(lián)焰管，其中一個是不帶安裝邊的左聯(lián)焰管，另一個帶安裝邊的右聯(lián)焰管。當發(fā)動機起動時，將由點火電咀點燃的火焰筒內(nèi)的混合燃氣，火焰通過聯(lián)焰管傳播到其余各火焰筒中，并起均壓作用。

火焰筒采取了前端固定，后端支持的方案?；鹧嫱驳念^部呈球形，借定位環(huán)支靠在進氣口上，用固定銷使火焰筒前端軸向定位?；鹧嫱埠蠖擞寐葆斉c燃氣導(dǎo)管連接；燃氣導(dǎo)管后端的扇形安裝邊用螺栓連接有內(nèi)、外扇形板，借此扇形板與渦輪導(dǎo)向器機匣前安裝邊協(xié)同，使火焰筒組件后部徑向和周向定位，但允許軸向自由膨脹。

4、輸油圈

輸油圈用于向燃油噴嘴的作用是將燃油霧化（或氣化），加速混合氣形成，保證穩(wěn)定燃燒和提高燃燒率。

5、點火裝置

功用：在起動時或高空熄火后形成點火源。

1.1.2燃燒室的工作特點

航空燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室位于壓氣機和渦輪之間，因而其工作受前、后部件的影響與制約，具體的工作條件有如下特點：

（1）燃燒室進口氣流速度很大，燃料要在高速氣流中進行燃燒。為了適應(yīng)現(xiàn)代空戰(zhàn)的需要，高速飛機要求發(fā)動機推力大，飛行阻力小，這就必需增大空氣流量和減小燃燒室的橫截面積，從而導(dǎo)致燃燒室進口氣流速度達到很大的數(shù)值。

（2）燃燒室容積很小，但要在短時間內(nèi)發(fā)出大量的熱能，而且隨著現(xiàn)代發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，燃燒室長度還在縮短，體積進一步減小。

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XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文（3）燃燒室出口氣流溫度受到渦輪葉片材料的限制。

由于渦輪是在高溫燃氣推動下高速旋轉(zhuǎn)的，因此，渦輪葉片不僅承受著極大的離心力，而且還處在高溫條件下工作。金屬材料的強度極限是隨著溫度的升高而降低的，為了保證渦輪安全可靠的工作，就必需把燃燒室出口燃氣溫度限制在一定的范圍內(nèi)。

上述這些條件給在燃燒室內(nèi)組織穩(wěn)定高效的燃燒帶來了很大的困難。

1.1.3燃燒室的設(shè)計要求

1、在地面和空中的各種氣象條件和飛行條件下，起動點火迅速可靠。2、在飛行包線內(nèi)，在發(fā)動機一切正常工作狀態(tài)下，燃燒室應(yīng)保證混合氣穩(wěn)定地燃燒，具有高的完全燃燒系數(shù)和低的壓力損失系數(shù)。

3、保證混合氣在盡可能短的范圍內(nèi)完全地燃燒，燃起的火舌要短，特別是不能有余焰流出燃燒室。

4、出口的燃氣溫度場沿圓周要均勻，沿葉高應(yīng)保證按渦輪要求的規(guī)律分布（一般要求渦輪葉片的葉尖和葉根處，溫度較低）

5、燃燒室的零組件及其連接處應(yīng)具有足夠的強度和剛性，良好的冷卻和可靠的熱補償，減小熱應(yīng)力。

6、燃燒室的外廓尺寸要小，軸向尺寸要短、重量要輕，具有高的容熱強度。燃燒室的結(jié)構(gòu)要簡單，有良好的使用性能，維護檢查便利，使用期限長。

7、燃燒產(chǎn)物對大氣污染小、還應(yīng)盡量減少排氣污染物的產(chǎn)生。主要排放物有：CO、UHC、NO、黑煙等。

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XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文2燃燒室、火焰筒常見故障及修理方法

2.1燃燒室頸部故障的排除與修理

2.1.1燃燒室頸部故障的排除與修理

燃燒室頸部，位于整個燃燒室的前端，與進氣道連接，引導(dǎo)空氣進入燃燒室?？諝膺M入頸部的進口，便分為二股；一股進入火焰筒的進氣口；另一股從火焰筒外壁進入，起冷卻和補償空氣的作用。由于進氣口空氣溫度不高，所以頸部是用鑄鋁ZL—104制造的。

（1）頸部安裝邊圓孔及轉(zhuǎn)接處裂紋

頸部安裝邊裂紋，在大轉(zhuǎn)安裝邊和小安裝邊都有，一般在轉(zhuǎn)接處為多。小安裝邊轉(zhuǎn)接處裂紋較多。一般長度在5-10mm，大部分產(chǎn)生在耳扣下面，嚴重的使整個耳扣斷裂。小安裝邊裂紋，發(fā)展速度比較慢，但是會使整個耳扣斷裂。因此，故障是屬于過渡性、故障。

大安裝邊裂紋都產(chǎn)生在主體與安裝邊轉(zhuǎn)接處，裂紋長度多在20-40mm；最長也為超過50mm。大安裝邊及圓孔向外裂紋，發(fā)展到一定程度以后，便不再發(fā)展，一般圓孔裂紋至邊緣為止，故屬穩(wěn)定性故障。

上述故障無論大、小安裝邊和圓孔裂紋，均未發(fā)生過事故。

對于上述故障產(chǎn)生的原因，原設(shè)計單位認為是安裝時連接螺栓擰的過緊引起的。后來發(fā)現(xiàn)部完全是裝配問題，設(shè)計方面有結(jié)構(gòu)缺陷，也是原因之一。

對于上述故障，一般采用焊接的方法排除，嚴重的故障件應(yīng)當報廢。（2）頸部主體裂紋、壓坑和打傷

燃燒室頸部主體裂紋，這種裂紋一般出現(xiàn)較少，多數(shù)狀況與小安裝邊裂紋聯(lián)系在一起，亦及從小安裝邊轉(zhuǎn)接處開始裂紋，然后漸漸發(fā)展到主體裂紋。但是，也有裂紋從主體開始，然后發(fā)展成閉合裂紋，嚴重時，引起主體掉快。

主體單條裂紋，目前采用焊接方法排除，嚴重時，焊接也有困難，則必需更換新件。

頸部打傷和壓坑故障，這種故障比較常見，這是由于頸部仍處于進氣氣流沖擊的范圍內(nèi)，被氣流中帶進的砂粒打傷的可能性較大。砂粒被壓氣機吸入時，由于動量較大，大都在后導(dǎo)氣圈進入，頸部正處于后導(dǎo)氣圈進口位置。因此，外表面簡單受沖擊。

對于壓坑和打傷故障，嚴重者可采用填焊排除；微弱者繼續(xù)使用。在加強檢查的條件下，一般狀況可以繼續(xù)使用。

（3）頸部管接頭安裝座螺樁松動

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XX航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文燃燒室頸部管接頭，構(gòu)造上是裝漏油管的，漏油管與漏油活門連接，本來承受的負荷是不大的，一般不應(yīng)有故障。事實上該處的螺樁卻松動、脫出的甚多。從統(tǒng)計數(shù)字看，螺樁的松動故障率，是隨使用壽命不斷增加的。

要完全解決上述故障，還是在構(gòu)造上完全解決較為恰當。首先，應(yīng)從防震著手，漏油管可改為軟管式的；或改為有減震裝置的鋼管。其次，加強漏油活門座的支板，有可能減小安裝座螺樁在震動過程中所承受的應(yīng)力。

目前排除這種故障，只有更換螺樁；構(gòu)造上的改進從未進行。（4）頸部球形墊圈協(xié)同面磨損

燃燒室頸部進氣口與進氣管是相連的，中間裝入一個球形墊圈，作為密封用。該件與球形墊圈協(xié)同面，經(jīng)過200h以后，普遍有磨損和硬皮。由于產(chǎn)生硬皮故障，每次修理時，都要車削排除，車去一定材料；一次，造成頸部高度下降。高度過低時，則才用填焊增高，再車削成形。目前經(jīng)過填焊車削的頸部，在壽命較高的發(fā)動機中，是越來越多。

頸部與球形墊圈的協(xié)同面磨損的原因，從磨損后產(chǎn)生的硬皮來分析，是屬于脈沖氣流下引起振動所產(chǎn)生的磨損。這種現(xiàn)象與導(dǎo)風(fēng)輪及機輪接觸面之間，所產(chǎn)生的硬皮是一樣的。但是，這里有一個特別現(xiàn)象，就是球形墊圈的材料是38GrA，而頸部零件是鑄鋁ZL-104，相比之下，鑄鋁要軟的多，結(jié)果是頸部磨損，硬皮出現(xiàn)，而墊圈卻很少有這種現(xiàn)象。

排除這種故障的方法還是從構(gòu)造上采取措施較為完全，對于球形圈與頸部的協(xié)同，不宜用金屬的剛性接觸，只有采用非金屬的減振材料，才有可能從根本上消除這些故障。對于已使用的頸部件，出現(xiàn)這種故障，仍可用填焊車修方法排除。但是過多的采用這種方法，對原材料強度有影響，同時也降低了頸部的使用壽命。

2.1.2外套的修理

（1）外套爆破

外套爆破是一種