小型涡喷发动机加力燃烧室结构设计(2)
时间:2018-07-21 15:02 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
提高气流温度、短期内增大发动机推力的装置。加力燃烧室由扩压器、点火器、 喷嘴、火焰稳定器、防振隔热屏和筒体组成[2] 。发动机中的气流经过涡轮膨胀做 功后， 即使通过扩压器后， 速度减小而压强增大， 但与主燃烧室中的气流相比较， 仍然具有流动速度高、压力较低、含氧量少、进口总温高等特点。即便被点燃， 也极易因为很小的因素而熄灭。因此必须在加力燃烧室中安装火焰稳定器，来确 保其中的混合油气能够持续燃烧。加力燃烧室结构如图1.2 所示。在地面台架状态下，加力推力较最大状态下推力能增加25～50%，在高速或 者超音速飞行时增加得更多，可高达100%以上。对于涡扇发动机的加力推力增 加比例就更大，在地面台架状态下，能增加 70%以上，在超音速飞行时可高达 150%以上。 1.3 加力燃烧室发展历程 加力燃烧室随着时代的进步，也在不断地向前发展，下面就加力燃烧室的发 展历程进行简要说明： 早期的涡喷发动机，如俄罗斯的РД9Б、Р11Ф-300、Р29Ф-300，美国 的 J57、J79 和中国昆仑发动机等，其加力燃烧室由扩压器、稳定器、燃油总管、 隔热屏、加力筒体（即燃烧段）和点火器等组件构成，如图1.3 所示[3] 。随着航空发动机技术不断发展， 涡扇发动机以巡航状态的高经济性和作战状 态的高加力比等优势，逐渐取代了涡喷发动机。如英国的 Spey，美国的F100、 F404、F110，欧洲的 RB199，俄罗斯的АЛ31Ф、РД33 和中国太行发动机等。 涡扇加力燃烧室突出的结构特点是在扩压器之前增加了内外涵气流混合的混合 器组件。Spey 发动机加力燃烧室如图1.4 所示[3] 。在高推重比的第4 代航空发动机研制过程中， 加力燃烧室的工作条件发生了 质的变化，设计要求也有许多新特点，使加力燃烧室设计技术发生了许多革命性 的变革[3] 。 1.4 加力燃烧室的必要性 无论是涡轮喷气发动机，还是涡轮风扇发动机，其产生最大推力时，其必然 处于最大工作状态[4] 。在最大工作状态下，发动机的转速和涡轮前方的燃气温度 已经达到极限值。而随着时代的进步，发动机必须提高其最大推力的极限值。而 如果不对其进行改进，就提高发动机的转速和涡轮前面的燃气温度，发动机的零 件就会受到很大的损坏。在各种飞行过程中，有时需要将发动机的推力在短时间 内进一步加大，例如：飞机起飞或军用飞机投入到战斗的时候。发动机在达到最 大状态后继续增加推力，叫做发动机加力[1] 。虽然目前设计出的加力方法各式各 样，安装加力燃烧室的方法是比较有效的一种方法。1.5 加力燃烧室的基本构件 1.5.1 加力燃烧室壳体 加力燃烧室的燃烧段实质上是一个筒状的几何体。它的形状没有固定的形 式，可以是有一定角度收敛的圆锥形，也可以是通常的圆柱形。加力燃烧室壳体 的连接形式为前端连接着扩压器的外壳，后端连接着尾喷管，它的筒体长度必须 保证气流的充分燃烧。 加力燃烧室壳体的形成方式为几段薄壁筒体焊接而成， 所以在设计和使用过 程中， 应该十分注意它的刚性是否达到要求。 为了保证其刚性， 常使用的方法是， 在壳体的两端焊接上安装边或者是圆形的环。为了减小壳体所受的力，常常倾斜 布置板料搭接的焊接缝隙。 1.5.2 火焰稳定器 火焰稳定器的作用是使气流形成紊流，从而产生回流区，通过这样的方法， (责任编辑：qin) |