减少涡轮叶顶间隙的益处

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1、减少涡轮叶顶间隙的益处燃气轮机的性能、效率、和寿命直接受叶顶间隙的影响。小的叶顶间隙减少空气从叶顶的泄漏。这增加了涡轮效率并允许发动机用更少的燃油燃烧和以更低的转子进口温度达到性能和推力目标。由于涡轮在较低的温度下运转,同时产生同样功率,高温元件部分将会增加循环寿命。高温元件循环寿命增加会延长两大修时间而增加发动机服役寿命。1) 燃油的节约发动机燃油消耗率与排气温度直接与高压涡轮叶顶间隙相关。Wiseman指出高压涡轮叶顶间隙每增加0.001英寸,燃油消耗率将近似增加0.1%。排温增加1。因此,0.010英寸的高压涡叶顶间隙的Co增加将使油耗下降1%,排温增加10。2 据美国GE公司对CF6-

2、50Co发动机的分析表明,其压气机、涡轮叶片叶尖间隙引起的耗油率的损失约占总损失的67%。军用发动机比大型商用发动机有更高的转速与温度,所以高压涡轮叶顶间隙对油耗与排温影响更大。这种间隙的改进将带来年燃油与维修费用的巨大节约。2) 降低排放减少燃油消耗也减少了发动机总的排放物。 “岩石山”机构估计仅美国现在每年飞行 7.64 亿人次(每人 2.85 次) 。在过去 30 年中商用飞机使用的能源几乎翻倍。增加的燃油消耗占据了运输部门总排放量的 13%。现代航空发动机排放物中占 71%,占 28%,2CO2CO2H O占 0.3%,同时还有极微量的和等。航空运输占世界2NOCO2SO排放量的 2.

3、5%(6 亿吨) 。显然,油耗下降将有效减少航空发动2CO机排放。3)提高发动机稳定性,增加压气机喘振裕度。4)延长使用寿命目前的大型商用发动机寿命周期(大修间时间)显著不同(如3000 到 10000 周期) 。它们的寿命周期根本上由它们能保持在排气高温极限以内的时间来决定。新的或新维修后的发动机存在一定的冷加工间隙。随着发动机使用寿命早期的磨擦间隙会增加。Martin报告说发生在飞行可接受实验中间隙的变化估计会使发动机性能下降 1%。随着发动机工作间隙的增加,发动机必须工作更剧烈(更热)来产生同样的功率,因此效率下降。工作温度的增加,尤其是起飞时排气温度的增加,由于热疲劳将极大促进高温部分

4、元件的退化。通过变成小的叶顶间隙和体现出摩擦或不常来保证发动机起飞时在排气温度限内,能显著增加发动机周期寿命。这也减少了大修费用而使一年内保养费大大节约。这项工作的益处主要集中在高压涡轮的叶顶间隙的控制上。尽管高压压气机也能从间隙控制中获得巨大收益(如提高发动机稳定性,增加压气机喘振裕度) ,但高压涡轮是从中获得最多收益的地方(如效率,使用寿命) 。Kawecki 从一篇研究报告中估计了改进的叶顶气封装置对军事斗争和运输应用的益处。2他考虑到制造成本、维修费用可靠性、重量和节油等方面以全使用期内费用形式对大量间隙控制系统进行了利益评估。Kawecki 指出在高压涡轮中改进叶顶间隙全使用周期费用比在低压涡轮中改进降低 4 倍,比在高压压气机中改进降低 2 倍。他还估量出在运输机中改进叶顶间隙所获利益是在战斗机中改进叶顶间隙所获利益的 2 倍。

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