燃气涡轮发动机-第6章涡轮
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叶片表面形成一层气膜。
冷却空气从叶片内腔通过叶片 壁面上无数微孔渗出，像出汗 一样，在叶片表面形成气膜。
20
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.3
对 流 冷 却
涡轮部件的冷却
冷却通道形状：圆形、扁圆形和其他形状
叶身精铸处9个 径向小圆孔
叶跟温度减低140℃左右
冷却空气由中 间叶跟两侧小 孔流入叶身
组 成
16
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
17
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡
wenku.baidu.com
轮
导
向
器
F134发动机涡轮导向器叶片
带气膜和对流冷却的涡轮导向器叶片18
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
气 机
流动是压缩过程。涡轮则相反，叶片间的通道是收 敛通道，气流在其间的流动是膨胀过程。
的
➢ 压气机是外界对其作功，涡轮是对外作功。
区 别
➢ 压气机级数多，涡轮级数少轴。流式双级涡轮示意图
9
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
涡轮的导向器和叶轮通道。
涡 轮 的 工 作
10
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
导向器和叶轮通道内的燃气参数变化。
涡 轮 的 工 作
11
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
导向器、叶轮和连接件。
基 本 组 成
12
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
CFM54发动机高压转子
21
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.3 涡轮部件的冷却
冲 使用与局部高温区的强化冷却，在叶片前缘首先得到采用 击 冷 却
导流叶片开有小孔和缝隙， 对准叶片内表面特别需要冷 却的部位，加强冷却效果
冷却空气从圆管两端进入， 由圆管前缘小孔排出，冷却
叶片前缘。
22
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
13
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
14
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
涡 轮 导 向 器
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.3
冷 却 系 统
涡轮部件的冷却
涡轮叶片冷却的不同方式：
对流冷却
冷却空气从叶片内若干专门的 通道流过，与壁面产生热交换，
将热量带走
冲击冷却
使一股或多股冷却空气射流正 对着被冷却的表面。
气膜冷却 发散冷却
冷却空气进入叶片内腔，通过 叶片壁面上大量小孔流出，在
轴流式涡轮按涡轮叶片形式：冲击式、反力式和冲
分
击反力式。
类
7
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
功率大
现代大功率航空燃气涡轮发动机中，单 级涡轮输出功率可高达41790KW,一片
涡轮叶片可发出约597kW的功率。
燃
气
燃气温度高
涡轮前平均滞止温度高达 1800k~2100k，远远超过普通
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
主要内容 6.1、概述 6.2、涡轮的基本结构 6.3、涡轮部件的冷却 6.4、典型故障
1
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
将热燃气的能量转换成机械能为驱动压气机和附件
定 提供功率；在涡扇发动机中还用来驱动风扇；在涡轮 义
螺旋桨和涡轮轴发动机中它还为螺旋桨和旋翼提供轴 功率。
于功率较小的动力装置。
适用于大功率装置。 4
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
按转子数目可分为：单转子、双转子和三转子。
分 类
5
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
轴流式涡轮按涡轮叶片形式：冲击式、反力式和冲
分
击反力式。
类
6
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
从燃烧室出来的燃气中吸收能量，并将其膨胀到较低 的压力和温度，产生扭矩。
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
定 义
3
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
按燃气流动的方向：轴流式和径向式，除了少
数小功率的涡轮外，现代航空燃气涡轮发动机的涡
分 轮几乎都采用轴流式。
类
单级功率大，可靠性高，适用 径向涡轮和轴流式涡轮尺寸小，流量大，效率高，
发 散 冷 却
编辑ppt
优点：冷却效果 好,500~800摄氏; 缺点：多空材料容易 堵塞，叶片温度会升 高，并进一步加速氧 化和限制气流透过。
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.3 涡轮部件的冷却
采用对流、冲击和气膜三中冷却方式
混 合 冷 却
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.4 涡轮的主要故障
26
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.4 涡轮的主要故障
启动－停车引起的热冲击和热疲劳现象往往成为导向叶
片的主要故障之一。
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钢的熔点1490k。
涡
轮
转速高
平均直径处叶片的圆周速度为 500m/s
的 特
要求效率高
点
质量轻、尺寸小
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
涡 轮
➢ 对每一级压气机和涡轮来说，压气机是旋转的工 作叶片在前，静子叶片在后；涡轮则相反，静子叶 片在前，工作叶片在后。
与
压 ➢ 压气机叶片间的通道是扩张通道，气流在其间的
6.3 涡轮部件的冷却
导向器
气 膜 冷 却
编辑ppt
冷却空气由叶片端部 进入叶片内腔，通过 叶片壁面上的大量小 孔流出，在叶片表面 形成一层气膜，将叶 片表面与炽热的燃气 隔开；兼有隔热和散 热的双重作用。 散热效果比对流冷却 好，一般可达 400~400℃。
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
6.3 涡轮部件的冷却
冷却空气从叶片内腔通过叶片 壁面上无数微孔渗出，像出汗 一样，在叶片表面形成气膜。
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6.3
对 流 冷 却
涡轮部件的冷却
冷却通道形状：圆形、扁圆形和其他形状
叶身精铸处9个 径向小圆孔
叶跟温度减低140℃左右
冷却空气由中 间叶跟两侧小 孔流入叶身
组 成
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6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
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6.2 涡轮的基本结构
涡
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轮
导
向
器
F134发动机涡轮导向器叶片
带气膜和对流冷却的涡轮导向器叶片18
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6.2 涡轮的基本结构
气 机
流动是压缩过程。涡轮则相反，叶片间的通道是收 敛通道，气流在其间的流动是膨胀过程。
的
➢ 压气机是外界对其作功，涡轮是对外作功。
区 别
➢ 压气机级数多，涡轮级数少轴。流式双级涡轮示意图
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6.1 概述
涡轮的导向器和叶轮通道。
涡 轮 的 工 作
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
导向器和叶轮通道内的燃气参数变化。
涡 轮 的 工 作
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.2 涡轮的基本结构
导向器、叶轮和连接件。
基 本 组 成
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
CFM54发动机高压转子
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.3 涡轮部件的冷却
冲 使用与局部高温区的强化冷却，在叶片前缘首先得到采用 击 冷 却
导流叶片开有小孔和缝隙， 对准叶片内表面特别需要冷 却的部位，加强冷却效果
冷却空气从圆管两端进入， 由圆管前缘小孔排出，冷却
叶片前缘。
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
组 成
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.2 涡轮的基本结构
涡轮盘、涡轮轴、转子叶片及连接零件。
涡 轮 导 向 器
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6.3
冷 却 系 统
涡轮部件的冷却
涡轮叶片冷却的不同方式：
对流冷却
冷却空气从叶片内若干专门的 通道流过，与壁面产生热交换，
将热量带走
冲击冷却
使一股或多股冷却空气射流正 对着被冷却的表面。
气膜冷却 发散冷却
冷却空气进入叶片内腔，通过 叶片壁面上大量小孔流出，在
轴流式涡轮按涡轮叶片形式：冲击式、反力式和冲
分
击反力式。
类
7
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
编辑ppt
6.1 概述
功率大
现代大功率航空燃气涡轮发动机中，单 级涡轮输出功率可高达41790KW,一片
涡轮叶片可发出约597kW的功率。
燃
气
燃气温度高
涡轮前平均滞止温度高达 1800k~2100k，远远超过普通
第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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主要内容 6.1、概述 6.2、涡轮的基本结构 6.3、涡轮部件的冷却 6.4、典型故障
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
将热燃气的能量转换成机械能为驱动压气机和附件
定 提供功率；在涡扇发动机中还用来驱动风扇；在涡轮 义
螺旋桨和涡轮轴发动机中它还为螺旋桨和旋翼提供轴 功率。
于功率较小的动力装置。
适用于大功率装置。 4
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6.1 概述
按转子数目可分为：单转子、双转子和三转子。
分 类
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
轴流式涡轮按涡轮叶片形式：冲击式、反力式和冲
分
击反力式。
类
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
从燃烧室出来的燃气中吸收能量，并将其膨胀到较低 的压力和温度，产生扭矩。
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6.1 概述
定 义
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.1 概述
按燃气流动的方向：轴流式和径向式，除了少
数小功率的涡轮外，现代航空燃气涡轮发动机的涡
分 轮几乎都采用轴流式。
类
单级功率大，可靠性高，适用 径向涡轮和轴流式涡轮尺寸小，流量大，效率高，
发 散 冷 却
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优点：冷却效果 好,500~800摄氏; 缺点：多空材料容易 堵塞，叶片温度会升 高，并进一步加速氧 化和限制气流透过。
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6.3 涡轮部件的冷却
采用对流、冲击和气膜三中冷却方式
混 合 冷 却
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6.4 涡轮的主要故障
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
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6.4 涡轮的主要故障
启动－停车引起的热冲击和热疲劳现象往往成为导向叶
片的主要故障之一。
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钢的熔点1490k。
涡
轮
转速高
平均直径处叶片的圆周速度为 500m/s
的 特
要求效率高
点
质量轻、尺寸小
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6.1 概述
涡 轮
➢ 对每一级压气机和涡轮来说，压气机是旋转的工 作叶片在前，静子叶片在后；涡轮则相反，静子叶 片在前，工作叶片在后。
与
压 ➢ 压气机叶片间的通道是扩张通道，气流在其间的
6.3 涡轮部件的冷却
导向器
气 膜 冷 却
编辑ppt
冷却空气由叶片端部 进入叶片内腔，通过 叶片壁面上的大量小 孔流出，在叶片表面 形成一层气膜，将叶 片表面与炽热的燃气 隔开；兼有隔热和散 热的双重作用。 散热效果比对流冷却 好，一般可达 400~400℃。
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第6章 燃气涡轮发动机-涡轮
6.3 涡轮部件的冷却