燃烧室

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3)烧好 1>燃烧完全、效率高——增加火焰面积和 长度；降低流速； 改善局部混气比等； 2>出口要有一定的温度场——内外壁面温 度低，中心高——以适应涡轮的工作； 3>可见，关键部位在火焰筒掺合(或补燃) 段。 主燃烧室通常需要分股分区。 随着高压比、短燃烧室的出现，这种火焰 筒、分区现象已趋于不明显。
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燃烧过程进行组织
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非叶片式涡 流器是利用 气流经过非 流线通道后 产生低速回 流区
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3.火焰筒进气冷却 ①组成：头部、筒体和燃气导管 ②头部作用:加速混合气的形成，保持稳定的火源 ③火焰筒体的作用：主燃烧区，加快油气混合气的燃 烧过程，保证完全燃烧，大约20~30%的空气从这里进 入火焰筒，前半部分进入的空气助燃，后半部分进入 的空气补燃。 筒体进气口和冷却气膜孔有不同的形式。
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• 原理： – 空气分股、反向回流、非均匀混合气
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第二节 燃烧室的基本类型
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环形燃烧室的基本类型
现阶段，发动机燃烧室基本都采用了环形
燃烧室，在此基础上，在环形燃烧室内衍生出
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一、扩压器
扩压器的功用：减速增压 扩压器形式有一级扩压式、二级扩 压式和突然扩张式、叶栅式扩压器
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1、气流扩压减速 压气机出口气流速度 扩压器
150m/s 30-45m/s
扩压损失
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1,一级扩压器 ①20世纪50~60年代使用 ②特点：通道截面按一定规律变化，使压力较均匀 地增加，流速均匀下降，压力损失小，但加工困难
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4)寿命 表现——积炭与烧坏、变形与热应力。 关键——在于具有良好的气膜冷却与足 够的刚性。 5)维护方便
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⑤综合性能要求： 1>点火可靠 评定指标：点火高度，点火特性线 2>燃烧稳定 燃烧稳定性能：稳定燃烧特性包线 3>燃烧完全 两个参数： Q1 燃烧完全系数 c Q 0
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《 航空发动机结Baidu Nhomakorabea与原理 》
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二、 壳体 燃烧室壳体用来构成二股气流通道，在环管和 环形燃烧室中，壳体有内、外壳体组成，其为薄壁零 件，而且作为发动机的主要承力构件，所以必须保证 具有足够的强度和刚性。
了几种不同类型的环形燃烧室，主要有：单独 带头部、全环形、折流式、回流式三种结构。
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① 组成：进气扩压器、壳体、火焰筒、 喷嘴和点火器。
②分类： 单管燃烧室 联管燃烧室 环形燃烧室
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单管燃烧室
• 由多个单独燃烧室组成 • 之间用联焰管相联,传 焰和均压作用 • 每个有自己的火焰筒和 外套 • 优点: –实验调试用气少 –便于拆换 • 缺点: –迎风面大 –出口温度场不均匀 –重量大 《 航空发动机结构与原理 》
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三、火焰筒 是燃烧室的主要构件，是组织燃烧的场所，由 涡流器和火焰筒筒体组成。 火焰筒冷却方式可分为散热片式和气膜式，通过 长久的实践证明，散热片式火焰筒冷却效果有限， 重量大，已被淘汰；气膜式火焰筒工作时，有一股 气流沿火焰筒内表面流动形成气膜，兼有隔热和散 热的两重作用，散热效果好。
第五章 燃烧室
①功用：将燃
油中的化学能转 变成热能，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
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②工作环境： 1> 在高速气流和贫油混合气中进行 2>燃烧室材料在高温、高负荷下工作，承受着由 气体力、惯性力产生的静载荷和振动载荷，同时还 受热应力和热腐蚀的作用。 3>工作条件变化广 稳定状态（高空与地空的差别） 瞬态变化（猛收油门，突然加力）
需要大型的实验设备进行研制工作，出现故障时需要整体维修更换
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②全环形
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全环形剖面图
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分管燃烧室的优缺点
优点： 实验和单管的修正很容易，不需要庞大的实验设备 维护、检查、更换方便，无需分解整个燃烧室 缺点： 1. 环形载面积的利用率低，使燃烧不充分 2. 火焰筒内气流速度大，不利于稳定燃烧，总压损失 较大 3. 依靠连焰管传递起动火焰，起动性能差 4. 火焰筒表面积较大，使得火焰筒壁上的冷却气膜所 需空气量较多 5. 承受载荷依靠内壳火焰筒，刚度很差，且重量上不 占优势 《 航空发动机结构与原理 》
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5、压力损失小 * 两个参数表示： p3 * 总压恢复系数： c * p2 阻力系数：
p 2 p3 c 1 2 m cm 2
*
*
总压损失
燃烧室参考截面动压头
k 2 M am c 2
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c* 1 两者关系：
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6>尺寸小、重量轻 容热强度： Q 3600 c m f H u vc *
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第三节 燃烧室的基本构件的结构
燃烧室的结构类型多种多样，从他们的共性上来 看，基本都由扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴、点 火器这几个基本部件组成。
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4>、出口温度场符合要求 （1）火焰不能伸出燃烧室 （2）周向分布均匀
叶高 h 2/3h
T3*max T3*m 100 120 ℃
（3）径向分布要求
温度系数
m
T3 max T3m
*
*
T3 T2
*
*
T3min T3m T3max
T
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p 2 Vc
7>排气污染少 8>寿命长
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燃烧室稳定工作的措施
为达到燃烧目的，燃烧室基本都采用了扩压减速、空气分股、反向 回流等基本措施 在燃烧室进气条件非常恶劣的情况下，燃烧室局部区会造成低流速 和略微富油的环境，需利用引入二股气流进行补燃和降温，保证燃烧稳 定；
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环形燃烧室的优缺点
优点：
1. 燃烧充分、总压损失小、燃烧室出口流场和温度场分布均与
2. 结构简单、重量轻、耐用性好 3. 火焰筒的表面积较小，需要的冷却空气量少
4. 燃烧室的周向尺寸短，有利于减少转子间传动轴的跨度，
降低发动机的总体重量
缺点：
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联管燃烧室
• 有多个单独火焰筒，共用 内、外环形机匣 • 联焰管传播火焰 • 优点： – 减轻重量和减小迎风面 – 单独火焰筒便于调试 – 拆换方便 • 缺点： – 出口温度场周向不均匀
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④回流式环形燃烧室
通常也使用于带有离心式压气机的发动机中，压气机出来的气体， 在组织燃烧和燃气掺混的过程中，要经过两次折转再流入涡轮。
①气流在 燃烧室中 的流动反 向 ②用于小 流量发动 机
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2.2 涡流器 在火焰筒前端，目 的是形成回流区，降低 气流的速度，在火焰筒 的头部形成稳定的火源， 保证燃烧室的稳定工作。 涡流器分类： ①叶片式 ②非叶片式涡流器
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形成： 气流经火焰筒头部 的扰流器，形成一股旋 转气流，在火焰筒的中 心造成低压区，下游一 部分气流逆流补充，形 成回流。 作用 稳定的点火源 对燃油破膜、雾化、 掺混
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3， 突然扩张式扩压器 ①优点：可以缩短扩压器减小燃烧室的轴向 尺寸，从而降低轴、机匣的尺寸，降低发动机 的重量。3类扩压器中最短 ②缺点:总压损失较大，由于负面层的分离形 成涡流，并随着流动的扩大分离，从而使流动 不稳定，出口速度不均匀。 ③改善：为了减小突然扩张的压力损失，在 扩压器中放气、分流环、凸尖环等措施，减少 其后的附面层分离。
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2，二级扩压器 ①组成：出口流经扩压比不大的一级扩压段后进入扩 压比很大或突然扩大的第二级扩压段 ②应用：普遍采用，如F119，AL-31,CFM56等 ③典型：J57发动机， 压气机出口流速 140m/s，经过第一 段后速度60m/s，然 后进入第二段，直 至火焰筒前速度为 18.7m/s 《 航空发动机结构与原理 》
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④设计要求 1)烧着 1>回流区形成“固定’’点火源(其条件为燃 烧速度 =气流速度)； 2>具有足够的点火能量，保证点火性能(尤其 在高空时，压力与温度都低)； 3>关键部位在火焰筒头部。
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2) 烧稳 1>主燃区对瞬变反应迟缓(即对扩压器气 流变化而言)； 2>主燃区具有一定浓度分布的混气场，以 适应燃烧状态的变化。 3>―混气的浓度场”主要取决于燃油种类、 喷嘴、涡流器等。 4>关键部位在火焰筒主燃区。
优点：
1. 实验和单管的修正很容易，不需要庞大的实验设备
2. 维护、检查、更换方便，无需分解整个燃烧室 3. 环管燃烧室比分管燃烧室的外廓尺寸小，环形截面
积使用率高
4. 缺点： 1. 依靠连焰管传递起动火焰，起动性能差 2. 火焰筒表面积较大，使得火焰筒壁上的冷却气膜 所需空气量较多
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③折流式环形燃烧室
在小型的发动机中，因其经常采用离心式压气机，为充分利用 空间尺寸，缩短转子支点的距离，所以使用折流式环形燃烧室。
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折流式燃烧室 气流在燃烧室 中的流动变向 用于小流量发 动机
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环形燃烧室
• 由4个同心的圆筒组成， 火焰筒为环形 • 优点： –与压气机、涡轮的环 形通道气动配合好， 减少流动损失 –出口温度场均匀 –重量轻、迎风面小 • 缺点： –喷油与进气不易配合 –调试需大型气源 –装拆维护较困难 《 航空发动机结构与原理 》
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环管燃烧室的优缺点
发射导弹以及改变飞行姿态
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③主要故障（必考）： 翘曲、变形、裂纹、积碳、 过热和烧穿等故障
具体故障划分为： 1. 受高温热应力引起的故障； 2. 机械振动引起的故障； 3. 积炭和热腐蚀引起的故障； 4. 燃烧过程组织不善引起的故障；
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