[原创]啮齿讲解航空发动机:涡轮篇[申精]

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导读:感谢网友们的热烈支持。因为大家强烈的要求,不好意思让大家久等了。今天发航空涡轮发动机之涡轮篇。 涡轮是燃气涡轮机里最后面的主要部份。话说在燃烧室加热过的燃气,从涡轮叶片间冲出去时给涡轮带来动力。其实涡轮基本上是周围封起来的风车。和风车不同的是空气在经过涡轮时因压力减低而体积增加经过一级NGV(Nozzle Guide Vane)后空气再次加速准备进入下一级涡轮。转动涡轮的是燃烧过后的高温空气,被称为燃气。NGV是一排固定的叶片,在燃气还没进入涡轮前先把燃气往涡轮转动的方向转动,让带动涡轮的过程更有效。

感谢网友们的热烈支持。因为大家强烈的要求,不好意思让大家久等了。今天发航空涡轮发动机之涡轮篇。


涡轮是燃气涡轮机里最后面的主要部份。话说在燃烧室加热过的燃气,从涡轮叶片间冲出去时给涡轮带来动力。其实涡轮基本上是周围封起来的风车。和风车不同的是空气在经过涡轮时因压力减低而体积增加经过一级NGV(Nozzle Guide Vane)后空气再次加速准备进入下一级涡轮。转动涡轮的是燃烧过后的高温空气,被称为燃气。NGV是一排固定的叶片,在燃气还没进入涡轮前先把燃气往涡轮转动的方向转动,让带动涡轮的过程更有效。

涡轮在航空发动机的功能通常是带动压缩机,涡扇或涡桨。在涡轮喷射机里,涡轮从燃气中取一部份能量用来带动压缩机,另一部分能量在喷口形成推动力。而涡扇或涡桨主要是在这原有的涡轮后面再加几级涡轮,利用剩下的这一部分能量带动风扇或螺旋桨。

涡轮是发动机中技术最高的部件,因为设计涡轮必须要有好的空气动力设计,还要有先进的材料可抗高温高和负荷。空气动力和材料设计必须要互相优化,还要考虑涡轮和压缩机之间的优化,确保有足够动力带动压缩机和风扇,并在考虑安全性地情况下把效率推直最高。

先前关于燃烧室的帖子讨论过关于涡轮温度和效率的问题。涡轮入口的温度越高,涡轮的效率就越高。温度越高材料就会失去原有的坚韧。现代的发动机都有多级涡轮,当燃气经过每一级时就会失去一些能量,温度就随着降低。所以通常发动机涡轮只有前一两级有抗高温设计。

谈到抗高温,最高温的几级涡轮通常是用单晶结构的钛镍合金做的。这种材料在正常的转速下可以到1500~1800K的温度。为了要抗更高的温度,只好用“气冷”设计,就是在涡轮叶片中劖开通道,靠离心力把压缩机中的冷空气(不冷,几百K有吧)一小部分送到叶片中(有些发动机还另外有压缩机送气), 这些空气然后从叶片表面的小孔流出,在叶片表面形成气膜保护叶片。

涡轮叶片是一片一片的固定在主轮上,这样维护工作可以来得简单一些,也因为单块涡轮很难做成单晶。



请耐心等待图片。。。


本文内容于 2008-2-16 16:30:07 被哺乳纲啮齿目编辑

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