渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)和渦輪的共同工作課件

第三章渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)和渦輪的共同工作3.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作3.2調(diào)節(jié)規(guī)律3.3過(guò)渡態(tài)下的共同工作1第三章渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)和渦輪的共同工作發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上使用時(shí)，其工作條件是不斷變化的，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也是經(jīng)常改變的。例如，起飛時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)的椎力比較大；飛機(jī)巡航飛行時(shí)，要求在提供一定推力的同時(shí)，燃油消耗率要盡可能小；著陸時(shí)要求發(fā)動(dòng)機(jī)以盡可能小的推力穩(wěn)定工作，并具備迅速地重新加速的能力。所有這些，都要求我們了解發(fā)動(dòng)機(jī)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下的性能．也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的特性。

23.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

發(fā)動(dòng)機(jī)五大部件組合在一起，構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的本體而共同工作。由于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道和噴管均是不可調(diào)的，所以五大部件的共同工作就是壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪的共同工作。通常將壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪稱為燃?xì)獍l(fā)生器，它是各類燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)。所以，研究壓氣機(jī)和禍輪的共同工作，是研究各種類型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)各部件共同工作的基礎(chǔ)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，壓氣機(jī)和渦輪組成的轉(zhuǎn)子不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，按轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的具體情況，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)的工作分為穩(wěn)態(tài)和過(guò)渡態(tài)四種。所謂穩(wěn)態(tài)，是指發(fā)動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下連續(xù)工作的狀態(tài)，或者說(shuō)是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不隨時(shí)間而變化的工作狀態(tài)；而過(guò)渡態(tài)是指發(fā)動(dòng)機(jī)從某一轉(zhuǎn)速變到另一轉(zhuǎn)速下工作狀態(tài)的總和。所以，共同工作分為穩(wěn)態(tài)下的共同工作和過(guò)渡態(tài)下的共同工作。33.2調(diào)節(jié)規(guī)律

一臺(tái)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在飛機(jī)上，在任何飛行狀態(tài)下，駕駛員將油門桿放在不同的位置上，使飛機(jī)加速或減速、爬高或下降，這將使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于非設(shè)計(jì)狀態(tài)下工作。假定油門桿放在最大位置不變，隨著飛行條件的改變，希望物理轉(zhuǎn)速保持在最大值不變，以使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大推力。為減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，通常采用自動(dòng)控制器，通過(guò)對(duì)燃油量的自動(dòng)控制來(lái)控制轉(zhuǎn)速不受飛行條件和大氣條件的變化影響。這種轉(zhuǎn)速隨飛行條件的變化規(guī)律稱為調(diào)節(jié)規(guī)律或控制規(guī)律。為了擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)的一些部件必須裝有相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如轉(zhuǎn)動(dòng)壓氣機(jī)導(dǎo)向葉片、壓氣機(jī)中間級(jí)放氣等，這些調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都需要由發(fā)動(dòng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)器根據(jù)不同的飛行狀態(tài)和不同的油門桿位量按一定的規(guī)律自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。從發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作考慮，只有給定調(diào)節(jié)規(guī)律才能在給定的飛行條件下確定發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作點(diǎn)，進(jìn)而確定在非設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能。調(diào)節(jié)規(guī)律包括穩(wěn)定工作狀態(tài)和過(guò)渡狀態(tài)的調(diào)節(jié)規(guī)律。穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律包括最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律和巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律。53.2調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)動(dòng)機(jī)的最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律63.2調(diào)節(jié)規(guī)律73.2調(diào)節(jié)規(guī)律93.2調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律飛機(jī)在飛行過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)并不需要始終在最大推力狀態(tài)下工作，而大部分巡航飛行是在小于最大推力的狀態(tài)下工作。發(fā)動(dòng)機(jī)巡航調(diào)節(jié)的目的是在保證所需推力的條件下，使發(fā)動(dòng)機(jī)有較低的燃油消耗率，且使發(fā)動(dòng)機(jī)有較低的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，這有利于發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地可靠地工作。最簡(jiǎn)單的巡航調(diào)節(jié)是：噴管出口面積不變，而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，同時(shí)，渦輪前燃?xì)饪倻匾搽S之降低。如果在降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同時(shí)，增大噴管的出口面積，可以使燃洲消耗率始終保持為最小，稱為最佳巡航調(diào)節(jié)。但是，這種巡航調(diào)節(jié)要求噴管出口面積連續(xù)可調(diào)，使調(diào)節(jié)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。103.3過(guò)渡態(tài)下的共同工作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化著的工作狀態(tài)稱為過(guò)渡態(tài)。過(guò)渡態(tài)包括加速過(guò)程、減速過(guò)程和啟動(dòng)過(guò)程。轉(zhuǎn)速增大的過(guò)程叫加速過(guò)程，轉(zhuǎn)速減小的過(guò)程叫減速過(guò)程，轉(zhuǎn)速?gòu)?加速到慢車轉(zhuǎn)速的工作過(guò)程叫啟動(dòng)過(guò)程。在這些過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)隨時(shí)問(wèn)很快地變化，所以它們又被稱做動(dòng)態(tài)過(guò)程，動(dòng)態(tài)過(guò)程是一種非定常的工作狀態(tài)。113.3.1加速過(guò)程中壓氣機(jī)和渦輪的共同工作1．加速過(guò)程要增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，就要推油門，增大供油量，提高渦輪前燃?xì)饪倻?，使渦輪功率大于壓氣機(jī)功率，從而產(chǎn)生剩余功率。加速過(guò)程可以用壓氣機(jī)功率與渦輪功率的曲線來(lái)說(shuō)明。133.3.1加速過(guò)程中壓氣機(jī)和渦輪的共同工作2.最佳加速過(guò)程首先是壓氣機(jī)穩(wěn)定工作裕度的限制。其次是渦輪強(qiáng)度條件的限制。最后是燃燒室穩(wěn)定工作要求的