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浮壁燃烧室.docx

上传人:jiyudian11 2022/7/30 文件大小:11 KB

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浮壁燃烧室.docx

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文档介绍

文档介绍:普惠公司经多年努力,研究和发展了具有冷却效果好、拆卸和维护方便、寿命长和明显改善 温度分布等优点的浮壁燃烧室。目前,浮壁燃烧室已发展了三代,达到了成熟阶段,并广泛 应用到一些使用中的航空发动机上
随着航空发动机性能不断提高,燃烧室进口温度节能发动机计划中燃烧室研究课题研究浮壁燃烧室;美国空军和海 军也曾资助GE公司在先进涡轮燃气发生器(ATEGG)计划中研究浮壁燃烧室。但普惠公司发 展得最为成熟,并发展了三代浮壁燃烧室。
第一代弧形片燃烧室。这种燃烧室的火焰筒由若干长方形的铸造弧形片构成,相邻弧形 片靠其端部的安装钩相联,并固定到内、外格形承力框架上,以形成火焰筒壁面。试验结果 表明,弧形片燃烧室具有良好的热力性能。在E3发动机上,弧形片火焰筒壁外表面和内表 面分别靠对流和气膜方式进行冷却。由于采用弧形片结构和改进的空气冷却技术,燃烧室性 能能够得到显著改善。然而,这些弧形片机械加工量很大,诸如需要抛光内表面、磨安装钩、 电化学加工冷却孔、电火花加工冷却通道等,制造成本很高。另外,火焰筒和格形承力框架 又很重,是普通火焰筒重量的 2 倍。因此,这种燃烧室的实用价值不大。
第二代弧形片燃烧室。为了解决弧形片燃烧室成本高、重量大的问题,普惠公司在改进 原设计的基础上研制出了第二代弧形片燃烧室,即浮壁燃烧室。构成这种燃烧室火焰筒壁面 的弧形片在高温下能够沿轴向和周向自由膨胀,有助于避免产生应力并消除低循环疲劳,因 而可延长燃烧室部件的寿命。
第三代浮壁结构。80 年代中期以来,人们注重了对冲击发散气膜复合冷却方式的研究。 它是一种双层壁火焰筒结构,多斜孔壁为内层壁。其背后为一层带有大量小孔的外层壁,从 外层壁小孔进入的冷却空气冲击到内层壁上,接着进入多斜孔壁内。冷却空气经过冲击和小 孔内强制对流换热后,最后进入火焰筒内,沿多斜孔壁内侧形成基本连续且均匀的保护气膜。 这种高效的复合冷却形式使冷却效率进一步提高,冷却性能优良,且结构形式更加紧凑。
结构特点和应用
90年代初,普惠首先将其应用到V2500发动机上,并取得成功。V2500的火焰筒由120块铸 造耐热合金“瓦片”衬在整块的冷壁板内,具有极好的耐高温和热疲劳性能。内、外环形壁 板内各衬5排“瓦片”,每排10块。另外,燃烧室头部还衬有20块进行保护。每个“瓦片” 后有5个脚插在壁板上,随着温度的变化而膨胀和收缩,这样就可以解决整个热循环的应力 问题。每排从冷却孔进入的气流首先冲击到每排瓦片后部的高温区背部,使其热区温度降低。 接着冷却气流分为逆流向前和顺流向后两股,流过换热面积增大许多的扰流柱缝槽,吸收瓦 块基体上的大量热量,然后又贴着瓦块的热侧边形成冷却气膜。冷却效率明显高于纯气膜冷 却。
在V2500之后,普惠公司又将其应用到F119和PW4084、PW6000等发动机上。近来, 普惠公司在IHPTET计划下又在全环形燃烧室试验件上验证了涂有Si/SiC陶瓷基复合材料涂 层的浮动瓦片和冲击气膜冷却技术。Si/SiC陶瓷基复合材料涂层是一种强化技术,能防止 瓦片腐蚀,提高瓦片承受高温的能力,延长浮动瓦片寿命,冲击气膜冷却技术可使浮动壁燃 烧室在高温、高油气比下工作,产生小的温度分布系数和好的温度剖面。普惠公司计划将这 一技术用于F100发动机的改进型F100-PW-229A以及将来研制的