航空科普知詳解航空渦輪發(fā)動機(5)

1、.詳解航空渦輪發(fā)動機(三) 燃燒室 壓氣機后面緊跟的是燃燒室。經(jīng)過壓氣機壓縮后的高壓空氣與燃料混合之后將在燃燒室中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃氣來推動燃氣渦輪運轉(zhuǎn)并從尾噴口高速噴出從而產(chǎn)生推力。航空發(fā)動機對燃燒室的要求是：第一，燃燒室單位容積的發(fā)熱量或者說是熱容強度要很高。通俗的說，就是要燃燒室在盡可能小的容積里完成高壓空氣與燃料的混合與充分燃燒。第二，要保證足夠高的燃燒效率。第三，保證經(jīng)過燃燒室后的氣體達到所需的溫度并要求出口溫度場相當均勻。燃燒室的后面是渦輪，如果氣流溫度不均勻，有的地方特別熱，有的地方特別冷（相對的冷，溫度仍在千度左右），渦輪就會受不了-同一個渦輪葉片，轉(zhuǎn)到熱的地方就膨

2、脹，轉(zhuǎn)到冷的地方就收縮，一來二去，葉片很快就會發(fā)生金屬疲勞，降低了使用壽命。燃燒室的設(shè)計難點在于，油氣二相混合物的流動特性既不同于液態(tài)，又不同于氣態(tài)，這種流場很難建立精確的數(shù)學(xué)模型。所以，燃燒室的設(shè)計過程很大程度上是通過實驗來進行的，需要完善的試驗設(shè)備和較長的試驗時間。這也是我們?yōu)?quot;昆侖"發(fā)動機走完全設(shè)計過程而額手稱慶的原因之一-這說明我們的發(fā)動機試驗和測試技術(shù)裝備有了很大進步。在噴氣發(fā)動機上最常用的燃燒室有兩種，一種是環(huán)管燃燒室，一種是環(huán)形燃燒室。早期的航空渦輪發(fā)動機上還采用過單管燃燒室。環(huán)管燃燒室是很常見的設(shè)計。這種設(shè)計中，燃燒室被分割成在垂直于發(fā)動機軸向的平面內(nèi)環(huán)形布

3、置的若干個火焰筒，燃燒就被限制在這個空間內(nèi)進行。為了滿足發(fā)動機對燃燒室的要求，火焰筒進行了巧妙的設(shè)計?；鹧嫱裁嫦驂簹鈾C來流方向的頂端安裝了擾流器，燃油通過供油系統(tǒng)從火焰筒頂端的噴油嘴霧化噴出。高壓氣流分兩股進入燃燒室：第一股氣流通過擾流器進入火焰筒與霧化燃油混合直接參與燃燒，而大量的（約占總流量6070）第二股氣流則進入火焰筒與燃燒室外殼之間的空腔。這股氣流有兩個作用，其一是冷卻、隔熱；其二是通過火焰筒壁上經(jīng)過精心設(shè)計角度的大量小孔以特定的速度和方向，分批分期地進入火焰筒補充燃燒并控制燃燒區(qū)域長度和燃燒室出口溫度場，從而確保燃氣以相當均勻的溫度場進入渦輪部件。各火焰筒之間裝有聯(lián)焰管，用來傳播火

4、焰以減少所需的點火裝置，還起到連通各個火焰筒，保證各火焰筒壓力大致相等的作用。環(huán)形燃燒室是由兩個與發(fā)動機同軸的套筒組成，原先火焰筒的功能則由內(nèi)套筒代替完成。環(huán)形燃燒室的氣流分布類似于環(huán)管燃燒室，一股氣流進入內(nèi)套筒參與燃燒，另一股氣流則進入內(nèi)外套筒之間的空腔，然后再分期分批進入內(nèi)套筒，同樣起到補充燃燒并控制燃燒區(qū)域長度和燃燒室出口溫度場的作用。環(huán)形燃燒室不像環(huán)管燃燒室那樣由多個火焰筒組成，而是一個整體，因此環(huán)形燃燒室的出口燃氣場的溫度要比環(huán)管燃燒室均勻，而且環(huán)形燃燒室所需的燃油噴嘴也比環(huán)管燃燒室少一些。另外，由于其暴露在高溫燃氣中的面積較小，在冷卻和隔熱方面也比環(huán)管燃燒室有優(yōu)勢，而且，進入的空氣可以更多地參加燃燒和攙混，從而大大提高了燃燒效率和渦輪前溫度，使發(fā)動機推力得到提高。雖然與環(huán)管燃燒室相比，環(huán)形燃燒室也存在著一些不足，但是這些不足不是性能上的而是制造工藝上的。隨著科技的進步，環(huán)形燃燒室的機械強度和調(diào)試問題如今都已得到了比較圓滿的解決。由于環(huán)形燃燒室固有的優(yōu)