飞机发动机排气系统.ppt
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第五章排气系统,发动机排气系统,排气系统作用:
将涡轮排出的燃气以一定的速度和要求的方向排入大气,产生推力。
对涡轮喷气发动机,涡轮后排气流产生全部推力;对涡扇发动机,风扇排气产生主要推力,涡轮排气产生部分推力;对涡桨发动机,排气流产生的推力更少,主要是靠螺旋桨产生拉力。
从涡轮出来的排气流,因有高速旋流,为了降低摩擦损失,通常将排气锥和外壁之间的通道设计为扩散的,气流流速降低、压力升高。
涡轮后部支板对气流进入喷管之前整流,避免旋涡损失。
排气系统的基本结构,基本的排气系统一般包括排气锥(尾锥),整流支板和喷管。
整流支板:
整流减小流动损失。
整流支板除了支撑尾锥外,还起整流作用,整流支板为叶型结构,把从涡轮出来的旋转气流变直。
支板一般为空心结构(里边装测量排气温度、压力的探头;给轴承供油和回油等的一些管路。
),尾锥:
降低涡流和摩擦损失。
燃气从涡轮出来时,是经一环形通道流出的,并且有一定的旋转。
尾锥能使燃气从环形通道过渡到实心通道,尾锥靠整流支板固定在排气管内,尾锥和排气管之间形成扩散形通道,使燃气速度降低,以减小流动摩擦损失。
排气系统的基本结构,喷管:
使燃气充分膨胀。
喷管的形状有两种,收敛喷管和收敛扩张喷管(拉瓦尔管)。
喷口面积有可调和不可调两种。
喷口面积不可调的收敛管用于亚音速或低超音速飞行的飞机上。
在军用飞机上,还可采用喷口面积可调的收敛形喷管,根据发动机的状态调节喷口大小(分有级和无级调节),以使发动机在各种状态下都能获得较好的性能。
尤其是带加力的发动机,都要采用可调节的喷管。
收敛扩张喷管用于超音速飞行的飞机上,并且喉部通道面积可调以适应发动机的不同工作状态,使燃气能完全膨胀,以减小推力损失。
涡扇发动机排气系统:
内外涵两股排气:
低温的外涵空气流和高温的内涵燃气流。
涡扇发动机排气方式:
混合排气:
常用在低涵道比发动机上,长外涵,两股气流由内部混合器充分混合后排出。
有利于降低噪音。
(长外涵排气系统)分开排气:
用于高涵道比发动机上,短外涵,两股气流排出后于大气中混合。
(短外涵排气系统),长外涵排气系统的优点,
(1)风扇效率提高。
(巡航、爬升)
(2)提高推进效率。
(排气温度降低,从而降低了内涵燃气的热损失,提高发动机效率。
)(3)降低耗油率。
(4)降低噪音。
长外涵排气系统的缺点,整个推进装置重量增加,发动机排气系统分类,1.涡轮排气系统,目的:
涡轮排气系统为涡轮燃气排出提供一个出口。
系统增加涡轮燃气排气速度以增加发动机推力。
涡轮排气系统使用一个喷管和一个锥体控制涡轮排气的方向。
排气喷管控制涡轮排气流的外侧边缘。
喷管连接在发动机涡轮机匣上。
排气锥体控制涡轮排气流的内侧边缘。
锥体连接至发动机涡轮匣上。
锥体和喷管是用镍合金制造的。
1.1排气喷管:
排气喷管组件控制涡轮排气流的外侧边缘。
后部还控制风扇空气排气的内侧边缘。
1.2排气椎体:
排气锥体组件控制涡轮排气流的内侧边缘。
发动机通气系统使用在排气锥体后端的一个孔通气至环境大气。
2.反推装置系统,反推的目的、工作条件和反推原理:
目的:
用于飞机触地后,产生反推力,降低飞机速度,缩短滑跑距离。
反推系统一般要求最大反推力至少能达到最大正推力的50%。
反推工作条件:
飞机在地面或离地小于10英尺;有28V直流电源;灭火手柄在正常位;液压压力足够;反推杆拉起。
反推力产生原理:
通过反推装置,将排气流反向,即向前偏转一定的角度(45-60),产生反推力。
反推系统的要求:
(1)反推系统只有当飞机落地后才能使用。
要有安全措施(空地电门、机械锁)。
(2)驾驶舱内有反推控制手柄。
用来控制反推装置的放出和收起。
(3)反推装置在打开过程中未达到相应位置时发动机功率不能增加。
以防止造成反推装置损坏。
(4)反推装置要有自动收上功能。
即万一反推装置故障打开,控制系统能自动探测到并能及时把反推装置收回且锁死。
若意外打开,收不上来发动机的功率能自动从高功率减小到慢车功率。
(5)在驾驶舱内有反推装置的指示系统。
包括开锁指示和位置指示。
(6)反推的气流不能喷到机翼和机身上,也不能被发动机从新吸入。
可能会造成发动机喘振。
反推实现方法:
对高涵道比发动机,只将风扇气流反向;气动阻塞式-阻塞门-格栅式反推器。
对涡喷发动机和低涵道比发动机,将热燃气流或内外涵混合气流反向。
机械阻塞式-铲斗门型(戽头式门)。
3.排气噪音,对喷气发动机和低涵道比涡扇发动机,因排气流速度较高,所以噪音的主要来源是尾喷气流。
降低噪音的方法:
采用消音降噪装置。
多孔型喷管、瓣形喷管、波纹形内部混合器(低涵道比涡扇发动机)等,增大排气流(噪音源)与外界空气的接触面积,改变噪音从低频音为高频音,以达到降低噪音的目的。
对高涵道比发动机,因排气速度较低,因而排气噪声较小;整个发动机噪音水平也较低;主要噪音源是风扇和涡轮;降噪方法:
沿外涵道内壁,采用吸音垫,吸收声能,将声能转变成热能。
吸音垫,