飛機發(fā)動機空氣系統(tǒng).ppt

1、1,飛機發(fā)動機空氣系統(tǒng),2,空氣系統(tǒng),3,1.空氣系統(tǒng)/冷卻,4,1.1 外部空氣系統(tǒng),5,1.2 內(nèi)部空氣系統(tǒng)-概述,定義： 即發(fā)動機內(nèi)部空氣系統(tǒng)：指對發(fā)動機推力的產(chǎn)生無直接影響的那部分空氣流。 功能： 用于發(fā)動機方面：發(fā)動機內(nèi)部和附件裝置的冷卻、軸承腔封嚴、平衡軸承的軸向載荷、壓氣機防喘振控制、控制渦輪葉片的葉尖間隙、發(fā)動機防冰、發(fā)動機啟動等。 用于飛機方面：座艙環(huán)境控制、機翼防冰、探頭加溫等。,6,來源： 發(fā)動機引氣：可從風扇、壓氣機的中間級、高壓級引出； 輔助動力裝置的引氣； 地面氣源供氣。 組成： 引氣管道、單向活門、壓力調(diào)節(jié)和空氣冷卻系統(tǒng)、引氣關斷活門、氣源總管等。,7,1.3 空

2、氣系統(tǒng)冷卻功用,降低部件溫度，使之可以在超過其材料限制的溫度下工作； 控制溫度分布均勻，避免溫度梯度，防止出現(xiàn)因溫度不勻產(chǎn)生的熱應力； 控制熱膨脹，改善發(fā)動機效率。 發(fā)動機需要冷卻的主要區(qū)域：燃燒室、渦輪、軸承。,8,燃燒室冷卻： 原因：燃氣溫度太高（18002000 OC）不適于進入渦輪導向器葉片。 渦輪冷卻： 原因: 材料的耐溫極限； 渦輪盤溫度分布不均勻； 通過冷卻進行間隙控制。 意義：在超過材料限制的溫度下工作；防止熱應力疲勞及不可控的膨脹率和收縮率；控制渦輪間隙，提高發(fā)動機性能；延長渦輪導向葉片和渦輪葉片及盤、軸的壽命。,9,高壓渦輪導向器和葉片冷卻： 有單通道、多通道內(nèi)部對流冷卻、

3、沖擊冷卻、外部氣膜冷卻等方法。 渦輪盤和軸承冷卻： 采用雙層壁結構軸承座，引入壓氣機空氣，進入其中的空腔進行循環(huán)冷卻。冷卻空氣還提供軸承滑油腔的封嚴和增壓，阻止內(nèi)部滑油腔的滑油向外泄漏。 附件冷卻： 發(fā)電機、點火導線；,10,2.空氣系統(tǒng)控制,11,2.1 壓氣機穩(wěn)定性控制,不穩(wěn)定工作: 失速：在壓氣機轉速保持不變的情況下，由于某種原因進入壓氣機的空氣流量減少，造成葉輪進口攻角過大，在葉背處發(fā)生氣流分離的現(xiàn)象叫失速。 喘振：由葉片失速引起的，發(fā)生在壓氣機軸線方向上的低頻率高振幅的氣流振蕩現(xiàn)象叫喘振。,12,防喘措施： 中間級放氣； 壓氣機靜子葉片可調(diào)； 采用多轉子。 喘振的探測： 依據(jù)壓氣機出

4、口壓力的下降率或轉子的減速率來判斷。一旦探測出發(fā)生喘振，自動打開放氣活門，可調(diào)靜子葉片向關的方向上調(diào)節(jié)，瞬時減少供油，提供高能高值點火，使發(fā)動機從喘振狀態(tài)恢復過來。 常出現(xiàn)喘振的階段：啟動、加速、減速和反推。,13,放氣活門防喘工作原理： 探測到喘振時，放氣活門打開放氣，增大放氣活門之前各級的氣流軸向速度，氣流攻角減小，起到防止喘振的作用。脫離喘振區(qū)后，放氣活門關閉。放氣活門還有防止后邊各級壓氣機進入渦輪狀態(tài)的功能 放氣活門關閉過早或過晚均不利：關閉過早，發(fā)動機沒有脫離喘振范圍，仍可能喘振；關閉過晚，放掉空氣，造成浪費。,14,目前民用航空發(fā)動機上大多采用可調(diào)放氣活門(VBV)和可調(diào)靜子葉片(

5、VSV)： 控制部件 作動部件 反饋部件,15,VBV工作原理： 活門開度根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)參數(shù)計算后，決定開、關和開度大小。 大氣溫度高，放氣關閉時對應的發(fā)動機轉速增大。 活門實際位置通過反饋鋼索傳回控制器與要求位置比較。,16,17,VSV工作原理： 可調(diào)靜子葉片（VSV）通常是將高壓壓氣機的進口導向葉片和前幾級靜子葉片做成可調(diào)的。在壓氣機不同的工作狀態(tài)及外界條件下，通過改變工作葉輪進口處絕對速度的切向分量大小，從而改變相對速度的方向，減小攻角，防止喘振。 轉速低時，葉片關??；轉速高時，葉片開大。 葉片實際位置通過反饋鋼索傳回控制器與要求位置比較，或傳感器傳回控制器與要求位置比較。 為保證

6、防喘裝置工作可靠，VBV和VSV反饋鋼索必須定期或結合故障進行檢查和調(diào)整，如行程檢查、阻力檢查和校裝。,18,19,20,2.2 間隙控制系統(tǒng),目的：保持渦輪葉片葉尖和機匣之間的間隙為最佳，減少漏氣損失，提高發(fā)動機性能。 方法：在發(fā)動機不同的工作狀態(tài)下，通過引入風扇或壓氣機不同級的空氣，進入渦輪機匣進行冷卻，以達到控制渦輪機匣的膨脹量，與葉片在此發(fā)動機工作狀態(tài)下的伸長量相一致。,21,22,HPTACC工作原理 高壓渦輪間隙控制活門混合空氣控制高壓渦輪護罩支架的熱力膨脹。通常HPTACC 系統(tǒng)保持在HPT 葉尖與機匣支架之間的間隙至最小。但當發(fā)動機內(nèi)部溫度不穩(wěn)定時或在大功率時，HPTACC系統(tǒng)

7、增加渦輪間隙。HPTACC系統(tǒng)增大間隙以確保高壓渦輪葉尖與護罩不接觸。,23,24,LPTACC工作原理 低壓渦輪間隙控制系統(tǒng)控制低壓渦輪（LPT）葉尖間隙。LPTACC增加或減少流至LPT 機匣的風扇出口空氣量。冷卻低壓渦輪機匣控制保持LPT葉尖間隙至最小的熱力膨脹。這樣可提高燃油效率。,25,26,3.引氣防冰,結冰條件和位置: 當飛機穿越含有過冷水珠的云層或在有凍霧的地面工作時，發(fā)動機的進氣道前緣，壓氣機前緣整流罩、第一級導流葉片都有可能結冰。 危害（為什麼要防冰）: 結冰會破壞進氣道的氣動外形，減小進氣面積，使空氣流量減少，功率下降，性能變差，進一步引致發(fā)動機故障。 結冰會破壞轉子的平衡，引起發(fā)動機振動過大。脫落下來的冰塊還可能被