（精）飞机发动机空气系统.ppt

飞机发动机空气系统 空气系统 1.空气系统/冷却 1.1 外部空气系统 1.2 内部空气系统--概述 定义： 即发动机内部空气系统：指对发动机推力的产生无直接影响的那部分空气流。 功能： 用于发动机方面：发动机内部和附件装置的冷却、轴承腔封严、平衡轴承的轴向载荷、压气机防喘振控制、控制涡轮叶片的叶尖间隙、发动机防冰、发动机启动等。 用于飞机方面：座舱环境控制、机翼防冰、探头加温等。 来源： 发动机引气：可从风扇、压气机的中间级、高压级引出； 辅助动力装置的引气； 地面气源供气。 组成： 引气管道、单向活门、压力调节和空气冷却系统、引气关断活门、气源总管等。 1.3 空气系统冷却功用 降低部件温度，使之可以在超过其材料限制的温度下工作； 控制温度分布均匀，避免温度梯度，防止出现因温度不匀产生的热应力； 控制热膨胀，改善发动机效率。 发动机需要冷却的主要区域：燃烧室、涡轮、轴承。 燃烧室冷却： 原因：燃气温度太高（1800~2000 OC）不适于进入涡轮导向器叶片。 涡轮冷却： 原因: 材料的耐温极限； 涡轮盘温度分布不均匀； 通过冷却进行间隙控制。 意义：在超过材料限制的温度下工作；防止热应力疲劳及不可控的膨胀率和收缩率；控制涡轮间隙，提高发动机性能；延长涡轮导向叶片和涡轮叶片及盘、轴的寿命。 高压涡轮导向器和叶片冷却： 有单通道、多通道内部对流冷却、冲击冷却、外部气膜冷却等方法。 涡轮盘和轴承冷却： 采用双层壁结构轴承座，引入压气机空气，进入其中的空腔进行循环冷却。冷却空气还提供轴承滑油腔的封严和增压，阻止内部滑油腔的滑油向外泄漏。 附件冷却： 发电机、点火导线； 2.空气系统控制 2.1 压气机稳定性控制 不稳定工作: 失速：在压气机转速保持不变的情况下，由于某种原因进入压气机的空气流量减少，造成叶轮进口攻角过大，在叶背处发生气流分离的现象叫失速。 喘振：由叶片失速引起的，发生在压气机轴线方向上的低频率高振幅的气流振荡现象叫喘振。 防喘措施： 中间级放气； 压气机静子叶片可调； 采用多转子。 喘振的探测： 依据压气机出口压力的下降率或转子的减速率来判断。一旦探测出发生喘振，自动打开放气活门，可调静子叶片向关的方向上调节，瞬时减少供油，提供高能高值点火，使发动机从喘振状态恢复过来。 常出现喘振的阶段：启动、加速、减速和反推。 放气活门防喘工作原理： 探测到喘振时，放气活门打开放气，增大放气活门之前各级的气流轴向速度，气流攻角减小，起到防止喘振的作用。脱离喘振区后，放气活门关闭。放气活门还有防止后边各级压气机进入涡轮状态的功能． 放气活门关闭过早或过晚均不利：关闭过早，发动机没有脱离喘振范围，仍可能喘振；关闭过晚，放掉空气，造成浪费。 目前民用航空发动机上大多采用可调放气活门(VBV)和可调静子叶片(VSV)： 控制部件 作动部件 反馈部件 VBV工作原理： 活门开度根据发动机工作状态参数计算后，决定开、关和开度大小。 大气温度高，放气关闭时对应的发动机转速增大。 活门实际位置通过反馈钢索传回控制器与要求位置比较。 VSV工作原理： 可调静子叶片（VSV）通常是将高压压气机的进口导向叶片和前几级静子叶片做成可调的。在压气机不同的工作状态及外界条件下，通过改变工作叶轮进口处绝对速度的切向分量大小，从而改变相对速度的方向，减小攻角，防止喘振。 转速低时，叶片关小；转速高时，叶片开大。 叶片实际位置通过反馈钢索传回控制器与要求位置比较，或传感器传回控制器与要求位置比较。 为保证防喘装置工作可靠，VBV和VSV反馈钢索必须定期或结合故障进行检查和调整，如行程检查、阻力检查和校装。 2.2 间隙控制系统 目的：保持涡轮叶片叶尖和机匣之间的间隙为最佳，减少漏气损失，提高发动机性能。 方法：在发动机不同的工作状态下，通过引入风扇或压气机不同级的空气，进入涡轮机匣进行冷却，以达到控制涡轮机匣的膨胀量，与叶片在此发动机工作状态下的伸长量相一致。 HPTACC工作原理 高压涡轮间隙控制活门混合空气控制高压涡轮护罩支架的热力膨胀。通常HPTACC 系统保持在HPT 叶尖与机匣支架之间的间隙至最小。但当发动机内部温度不稳定时或在大功率时，HPTACC系统增加涡轮间隙。HPTACC系统增大间隙以确保高压涡轮叶尖与护罩不接触。 LPTACC工作原理 低压涡轮间隙控制系统控制低压涡轮（LPT）叶尖间隙。LPTACC增加或减少流至LPT 机匣的风扇出口空气量。冷却低压涡轮机匣控制保持LPT叶尖间隙至最小的热力膨胀。这样可提高燃油效率。 3.引气防冰 结冰条件和位置: 当飞机穿越含有过冷水珠的云层或在有冻雾的地面工作时，发动机的进气道前缘，压气机前缘整流