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1、第五章 燃烧室,5.1燃烧室的基本类型 5.2燃烧室基本构件的结构 5.3排气污染及减少排气的主要措施 5.4燃烧室主要零件常用材料及防护涂层,5.1燃烧室的基本类型,功用：将燃油化学能转化为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度，以便进入涡轮和排气装置内膨胀做功。 工作环境：高温、高负荷，热应力，热腐蚀 要求：稳定工作范围大、效率高、容热强度大、可靠 性高、维修性好、燃烧充分、污染小等。 组成：扩压器，壳体，火焰筒，喷嘴，点火器,5.1燃烧室的基本类型,主要故障： 高温热应力引起的火焰筒头部、筒身、燃气导管、安装边 机械故障引起的联焰管，喷头的螺帽松动 积碳和热腐蚀引起的喷嘴
2、燃烧过程组织不善引起的影响出口的燃气温度场 基本类型： 1. 分管燃烧室 WP5 2. 环管燃烧室 WP6.WP7.J57.斯贝 3. 环形燃烧室 WJ6，JT9D,5.1燃烧室的基本类型,基本类型： 1. 分管燃烧室 特点： 优点：试验和修正比较容易，与离心式压气机配合较好 缺点：环形面积利用率低，70%80%，气流平均速度大，气流不稳定，总压损失大，出口气流不均匀，冷却性能差,Wp5：9个单管，两个点火器，与离心式压气机相连，分管与发动机轴线倾斜19,基本类型： 2. 环管燃烧室,5.1燃烧室的基本类型,结构特点：燃烧室的内、外壳构成环形气流通道，若干个（614）管式火焰筒，沿圆周均匀安装
3、在环形气流通道内，相邻火焰筒燃烧区之间用传焰管联通。,涡喷7发动机的环管燃烧室,涡喷7发动机的环管燃烧室,斯贝发动机的环管燃烧室,J57发动机的环管燃烧室,基本类型： 3. 环形燃烧室 分类 带单独头部的环形燃烧室 全环形燃烧室 折流式环形燃烧室 回流式环形燃烧室,5.1燃烧室的基本类型,结构特点：燃烧室的内、外壳构成环形气流通道，通道内安装的是一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而燃烧室在环形的燃烧区和掺混区内进行。,典型的环形燃烧室,典型的环形燃烧室,1、带单独头部的环形燃烧室,1、带单独头部的环形燃烧室,1、带单独头部的环形燃烧室,2、全环形燃烧室,2、全环形燃烧室,2、全环形燃烧室,3、
4、折流环形燃烧室,4、回流环形燃烧室,5.2燃烧室基本构件的结构,基本构件： 扩压器，壳体，火焰筒，燃油喷嘴，点火器,5.2燃烧室基本构件的结构,1、扩压器 功用： 降低从压气机流出的气流速度，以利于组织燃烧，气流在扩压器的扩张通道减速增压。 F出/F进3.05.5 V进=120180m/s V出3050m/s 分配气流环形燃烧室 飞机或发动机引气 主要承力构件大涵道比涡扇发动机 分类 一级扩压器 二级扩压器 突然扩压器,5.2燃烧室基本构件的结构,1、扩压器 一级扩压器早期的WP6，WP7，WP8 气流通道截面面积按照一定规律变化，使压力均匀地增加，流速均匀地下降。,5.2燃烧室基本构件的结构
5、,1、扩压器 （1）一级扩压器 等压力梯度压力损失最小，但是加工困难 等速度梯度型面变化平缓，便于燃烧室转接，出口流场好但是压力损失较大。 混合型,5.2燃烧室基本构件的结构,1、扩压器 （2）二级扩压器 J57,JT3D,F119,CMF56,PW4000,V2500等 当扩压器进、出口面积相差很大时，为了缩短扩压器长度，可采用二级扩压器。,J57 扩压器 V1进=140.5m/s V1出60m/s V2出=18.7m/s 引气：突然扩压段外壁开孔 凸环：调整扩压器出口流场,JT3D二级扩压器型面 若由两级降为一级，扩压段将由现在的363mm706mm 采用凸尖环调整气流,5.2燃烧室基本构
6、件的结构,1、扩压器 （3）突然扩压器 压气机出口气流经过很短的略为扩张的环形通道，是气流速度略为下降后就突然扩张。 优点：流道短，燃烧室工作较少受压气机出口流场变化的干扰 缺点：突然扩张产生涡流，总压损失大 解决：放气，分流环，凸尖环 应用：RB199，F100，广泛用在带离心甩油的折流式环形燃烧室中； JT9D，RB211：将燃烧室进口扩压段并入压气机出口扩压段以缩小燃烧室的长度。,5.2燃烧室基本构件的结构,2、燃烧室壳体 作用：用来构成二股气流 环管和环形燃烧室壳体内、外壳体 特点：薄壁零件，发动机主要的承力构件，受力复杂，要保证足够的强度和刚性 设计方案： 选用合适的材料和厚度 对壳
7、体中刚性差的部位采用加强措施 径向加强筋 封闭式加强筋径向和轴向都需要加强,径向加强筋,封闭加强筋,5.2燃烧室基本构件的结构,2、燃烧室壳体 壳体上的安装座,5.2燃烧室基本构件的结构,3、火焰筒 （1）火焰筒 加工方式：机械加工和钣金焊接 冷却散热方式：散热片（淘汰）和气膜式,5.2燃烧室基本构件的结构,3、火焰筒 （1）火焰筒 新型火焰筒浮动式,5.2燃烧室基本构件的结构,3、火焰筒 （2）涡流器 功用：形成火焰筒头部的回流区，降低气流速度，在火焰筒头部形成稳定的火源，保证燃烧室稳定工作。 叶片式：气流经过叶片后绕着涡流器轴线产生强烈的切向旋转气流 径向 轴向 无叶片式：气流经过非流线通
8、道后产生低速回流区，或经过多孔壁后产生低速回流区。 喇叭形 孔壁式,轴向叶片式,径向叶片式,无叶片式：喇叭形,5.2燃烧室基本构件的结构,3、火焰筒 （3）火焰筒筒体的进气和冷却 火焰筒筒体：头部，筒体，燃气导管 头部：加速混合器的形成，保持稳定的火源，需要局部略为富油，因此只有一小部分空气从头部进入 筒体：主燃区，加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃烧 燃气导管：降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并形成均匀的温度场；改变环管式燃烧室的气流通道 冷却： 气膜冷却 进气孔冷却,燃烧室气流分配,筒壁进气口的形式,筒壁冷却方式,5.2燃烧室基本构件的结构,4、燃油喷嘴 功用：将燃油雾化或汽化，加速
9、混合气形成，保证稳定燃烧和提交燃烧效率 分类： 离心喷嘴 气动喷嘴 蒸发喷嘴 甩油盘喷嘴,1. 离心喷嘴,1. 离心喷嘴,双路离心喷嘴,单路离心喷嘴,单路可调进口的离心喷嘴,2、气动喷嘴,2、气动喷嘴,3、蒸发喷嘴,3、蒸发喷嘴,3、蒸发喷嘴,4、甩油喷嘴,5.2燃烧室基本构件的结构 5、点火器,间接点火：能量大，复杂，重 直接点火：高能电嘴 电嘴：气体放电电嘴 电蚀电嘴 半导体电嘴,5.3排气污染及减少排气的主要措施,（一）污染物的生成 NOx，CO，HC，微粒，SO2及光化学烟雾等 （二）排气污染标准 1、发烟指数SN：SN=(1-RS/RW)100% RS有烟痕过滤纸绝对反射率 RW清洁
10、过的过滤纸绝对反射率 SN0为无碳粒；SN25为无烟 2、排烟污染指数EI：每Kg燃料生成污染物的克数 3、排气污染参数EPAP 在一个规定的起飞/着陆循环中，9.8N/h所生成的污染物 的克数。,（三）降低排气污染的措施,1、改进排气污染 增加头部进气，减少CO、HC；但Nox略有增加 2、低污染燃烧室技术 分级燃烧：预燃级主燃级 涡流罐 双环腔 涡流燃烧与混合,5.4燃烧室主要零件常用材料及防护涂层,（一）主要零件常用材料 1、温度较低的零件：扩压器、外壳等 30CrMnSi、1Cr18Ni9Ti 2、高温零件：火焰筒、传焰管、燃气导管等 GH30、GH39、GH44、HastelloyX、C263 Inconel625、Reney等 3、铌基合金及高温陶瓷材料的研究 （二）燃烧室的防护涂层 1、高温珐琅涂层：厚0.040.10mm，WP7 2、热扩散涂层：元素Cr、Al、CrAl、CrTa，Cr+Al+Ta 3、热喷涂涂层：燃烧、爆炸、电弧、等离子等喷涂 4、烘烤涂层：加温到400度烘烤，应用广泛。,
