《直升機發(fā)動機原理與構(gòu)造》課件-模塊三 航空渦軸發(fā)動機

ENGINE模塊三航空渦軸發(fā)動機直升機發(fā)動機原理與構(gòu)造3.1.2航空渦輪軸發(fā)動機分類和基本構(gòu)造HELICOPTER目錄CONTNETS01渦輪軸發(fā)動機分類02渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造Part01渦輪軸發(fā)動機分類一、渦輪軸發(fā)動機分類渦輪軸發(fā)動機按有無自由渦輪，分為定軸式渦輪軸發(fā)動機和自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機兩類。一、渦輪軸發(fā)動機分類（一）定軸式渦輪軸發(fā)動機也稱為固定渦輪式渦輪軸發(fā)動機。其渦輪既驅(qū)動壓氣機又驅(qū)動功率輸出軸。定軸式渦輪軸發(fā)動機的渦輪產(chǎn)生的功率遠(yuǎn)大于壓氣機所需的功率，通過減速器將其剩余的功率輸出，用于帶動直升機旋翼和尾槳。一、渦輪軸發(fā)動機分類（一）定軸式渦輪軸發(fā)動機由于其功率輸出軸與核心機為機械連接，因此具有功率傳送方便，結(jié)構(gòu)簡單，操縱調(diào)節(jié)簡單等優(yōu)點。但也存在著起動性能差(起動加速慢),加速性不好，功率輸出軸轉(zhuǎn)速高而需要大的減速器等缺點。一、渦輪軸發(fā)動機分類（二）自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機由燃?xì)獍l(fā)生器和自由渦輪組成。產(chǎn)生輸出功率的自由渦輪安裝在發(fā)動機功率輸出軸上，此軸與核心機轉(zhuǎn)子無機械聯(lián)系，它們之間僅有氣動聯(lián)系。一、渦輪軸發(fā)動機分類（二）自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機由于自由渦輪是輸出軸功率的，因此又稱自由渦輪為動力渦輪。自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機與定軸式渦輪軸發(fā)動機相比，起動性能好，工作穩(wěn)定，加速性能較好，調(diào)節(jié)性能和經(jīng)濟性好。但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。Part02渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動機由進(jìn)氣裝置、壓氣機、燃燒室、燃?xì)獍l(fā)生器渦輪、動力渦輪（自由渦輪）、排氣裝置及體內(nèi)減速器、附件傳動裝置等部件構(gòu)成。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造由于各類渦輪發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和特點有很多共同之處，這里僅對渦輪軸發(fā)動機中與其他類型渦輪發(fā)動機差異較大的部件予以說明。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（一）進(jìn)氣裝置進(jìn)氣粒子分離器直升機的飛行速度較低，壓氣機進(jìn)口的流速總是大于飛行速度。所以進(jìn)氣系統(tǒng)為收斂管道的進(jìn)氣系統(tǒng)。直升機工作的環(huán)境，起飛和著陸一般不在專門的機場上，例如在沙漠、草原、高山等地都有可能，發(fā)動機特別容易受到外物的侵襲。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（二）壓氣機渦輪軸發(fā)動機和其他航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機一樣，為使發(fā)動機獲得較高的熱效率和單位功率，其壓氣機需不斷提高其增壓比和效率。渦輪軸發(fā)動機的壓氣機歷經(jīng)了純軸流式，軸流式加離心式的組合式，單、雙級離心式的過程。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（二）壓氣機喘振是壓氣機的一種有害、不穩(wěn)定工作狀態(tài)。當(dāng)壓氣機發(fā)生喘振時，空氣流量、空氣壓力和速度發(fā)生驟變，甚至可能出現(xiàn)突然倒流現(xiàn)象。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（二）壓氣機喘振的形成通常由于進(jìn)氣方向不適，引起壓氣機葉片中的氣流分離并失速。喘振的后果，輕者降低發(fā)動機功率和經(jīng)濟性，重者引起發(fā)動機機械損傷或者使燃燒室熄火、停車。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（二）壓氣機為防止發(fā)動機發(fā)生喘振，保證壓氣機穩(wěn)定可靠地工作，可在壓氣機前面采用角度可變的導(dǎo)流片，也可在壓氣機中部通道處設(shè)置放氣裝置。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（二）壓氣機除了在發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮采取防喘措施外，還要求飛行使用中注意避免因為操縱不當(dāng)致使壓氣機發(fā)生喘振。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（三）燃燒室渦輪軸發(fā)動機中，由于進(jìn)入發(fā)動機的空氣流量小，且壓氣機采用軸流式加離心式的組合式壓氣機或雙級離心式壓氣機的較多，因此廣泛采用回流式燃燒室及折流式燃燒室?；亓魇饺紵沂疽鈭D折流式燃燒室示意圖二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（三）燃燒室因為這兩種燃燒室均能較好地與離心式壓氣機匹配。在一些小功率的渦輪螺旋槳發(fā)動機中，也有采用這兩種燃燒室的。回流式燃燒室示意圖折流式燃燒室示意圖二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（四）自由渦輪大多數(shù)渦輪軸發(fā)動機是自由渦輪式的，所謂自由渦輪，是指它和核心機轉(zhuǎn)子無任何機械聯(lián)系，只有氣動上的聯(lián)系。現(xiàn)代自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機的動力渦輪(自由渦輪)一般為一級或二級軸流式。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（四）自由渦輪核心機的高溫燃?xì)馐紫攘鬟^驅(qū)動壓氣機的高壓渦輪(燃?xì)獍l(fā)生器渦輪)，然后流過動力渦輪，通過動力渦輪軸將軸功率傳輸給減速器，進(jìn)而驅(qū)動直升機旋翼。自由渦輪式渦輪軸發(fā)動機的自由渦輪轉(zhuǎn)速比燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低得多，通過體內(nèi)減速器的輸出轉(zhuǎn)速多為6000～8000轉(zhuǎn)/分。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（五）排氣裝置排氣裝置用以排出燃?xì)狻u輪軸發(fā)動機的排氣系統(tǒng)與渦噴渦扇發(fā)動機有著明顯的不同。它為了使動力渦輪輸出更多的軸功率，希望排氣速度越低越好。這樣動力渦輪的落壓比可以取得更高，輸出的功率則更大。故其排氣裝置的通道大多做成喇叭狀的擴散形結(jié)構(gòu)以便于最大限度地進(jìn)行排氣擴壓。二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（六）減速器渦輪軸發(fā)動機一般均帶有體內(nèi)減速器，其傳動比多在3.5～7之間。與渦輪螺旋槳發(fā)動機相比，渦輪軸發(fā)動機體內(nèi)減速器傳動比要小得多（渦輪螺旋槳發(fā)動機減速器傳動比一般為10～15），這是因為直升機還有主減速器的緣故。（減速器裝置）二、渦輪軸發(fā)動機的基本構(gòu)造（六）減速器但是，也有些發(fā)動機中，不設(shè)體內(nèi)