(精)发动机原理-压气机与涡轮02shaizai.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 作业： 根据速度三角形，画图说明压气机中间级放气、可调静子叶片的工作原理。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 叶形损失(类比机翼) 八、压气机的稳定工作 压气机的设计状态与非设计状态 正攻角工况（叶背出现分离） 设计点工况（设计状态） 负攻角工况（叶盆出现分离） 八、压气机的稳定工作 思考：下面哪些情况可能导致攻角增大？哪些情况可能导致攻角减小？ 流量不变，转速增大（+） 流量不变，转速减小（-） 转速不变，流量减小（+） 转速不变，流量增大（-） 八、压气机的稳定工作 随着攻角的增加： 首先发生旋转失速或称旋转分离； 但分离区扩展至整个压气机叶栅通道，发生喘振 八、压气机的稳定工作 喘振 喘振是压气机的一类气动失稳现象，其流量和压升具有周期性的高振幅振荡，时而体现为非失速的正常流动，时而表现为低流量低压升的失速流动。 危害： 低频、高振幅脉动； 非常强烈的机械振动； 强烈的放“炮声”； 发动机熄火； 发动机“吐火” 八、压气机的稳定工作 喘振（物理机理） 流量减少，攻角增大，叶背出现分离 当分离区扩展至整个压气机叶栅通道，这时压气机转子丧失了将气流压向后方，克服后面高反压的能力，于是流量急剧下降； 出口的高压气流会向进口方向倒流，此时反压降低，由于压气机轮缘功的作用，流量又开始增加； 喘振总是经历流动、分离、倒流、再流动、再分离、再倒流的循环过程。 八、压气机的稳定工作 多级轴流压气机的稳定工作问题： 八、压气机的稳定工作 八、压气机的稳定工作 流量连续原理： 当多级轴流压气机工作于设计状态时，各级转子的攻角近似为0，压气机处于高效工作状态。 思考： 若多级轴流压气机转速低于设计值时，压气机各级攻角会发生什么变化？ 若转速高于设计值时，各级攻角会发生什么变化？ 八、压气机的稳定工作 八、压气机的稳定工作 设计π n π 八、压气机的稳定工作 八、压气机的稳定工作 压气机防喘措施 进气机匣处理 中间级放气 可转动静子导流叶片 多轴发动机：双轴、三轴 八、压气机的稳定工作 风扇机匣单元体(Fan Casing Module) 风扇机匣用来形成发动机空气流通的内外涵道，分别引导空气以适当的方向流入核心发动机的高压压气机和流出风扇的出口，并且构成发动机的主要结构组件。 压气机防喘措施 （1）进气机匣处理（不需要掌握原理） 重点是考虑多级压气机的前面级和后面级 八、压气机的稳定工作 压气机防喘措施 （2）压气机中间级放气 八、压气机的稳定工作 中间级放气 （1）工作原理 增大前面各级的空气流量，减小相应的气流攻角，防止叶片低压面产生分离。 （2）各种放气装置及其控制 放气活门、环形放气带，液压机械、气压机械、电子机械。 压气机防喘措施 （3）可调进口导流叶片和静子叶片 八、压气机的稳定工作 可调导流叶片或静叶 改变进口导流叶片以及前面若干级静叶的安装角，从而改变气流进入工作叶片时的流动方向，使攻角处于最佳状态，避免气流的分离。 压气机防喘措施 （4）多转子发动机 八、压气机的稳定工作 双转子结构(Dual-spool) （1）工作原理 当发动机转速下降时，低压转子的转度下降比高压转子转速下降得更多，使其适应流量减少的特点，保持气流进入工作叶片时仍然有比较合适的攻角，避免产生分离。 （2）结构特点 小结： 转速不变，流量减小→攻角增加→喘振 转速不变，流量增加→攻角下降→堵塞 对于多级轴流压气机： 转速下降→前喘后堵 转速增加→前堵后喘 了解以下三种防喘措施的基本原理： 级间放气 可调导叶 多转子 八、压气机的稳定工作 特性的意义 压气机在设计状态下具有符合设计要求的增压比和较高的效率。但一台设计完成的压气机不可能总在某一特定条件（设计状态）下工作。 当工作条件偏离设计状态时，压气机的增压比、效率会发生变化。 在非设计条件下工作时压气机性能参数（增压比、效率）的变化为特性。 压气机的工作状态可在特性图上表示出来 九、压气机特性 引起压气机性能参数变化的原因 外界条件： 进气总压p*1 进气总温T*1 工作转速 空气流量 设外界条件不变，性能参数之间关系可如下表示： 将上式参数之间的关系表示成曲线图，即为压气机特性图 九、压气机特性 2 进口集流器； 3 流量管壁面静压孔； 5 进口导叶 ； 6 压气机转子 ；8 压气机静子； 9 压气机出口总压梳； 10 出口总压耙 ； 11 异步交流电动