燃气轮机与航空带动机的关系

2019-04-04 09:08字体:
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航空带动机和凯发k8娱乐备用网址燃气轮机工作原理根本雷同,其核心技术也有类似之处。素质上都是将燃料的化学能转化为燃气的热能和势能,再操作燃气鞭策透平膨胀做功并最终将能量转变为带动机的推力或者对外做功。如何组织空气压缩、燃料焚烧和透平膨胀过程使之满足总性能指标,是两者研发的重点和难点。

航空带动机主要用于航空动力,其整机重要指标:推力型的偏重推重比、耗油率、比功、单位顶风面积推力等;功率型的偏重功重比、耗油率、比功等。燃气轮机主要用于电力、工业、舰船和国防陆用等领域作为动力安置,通常是由航空带动机衍生出来的,而后独立开展的高技术产品。其能量输出方式只要功率输出,整机重要指标:陆用型偏重热效率、比功、使用寿命等;车船型偏重热效率、比功、使用寿命、单位体积功率等。

由于用途差异,两者在工作环境、运行规律、燃料品种、污染排放指标、使用寿命等方面都有严峻区别,导致两者关键技术钻研偏重点差异。

航空带动机和燃气轮机二者由于组成的部件差异,部件间的匹配关系差异。航空带动机追求先进气动热力设想、高热力循环参数;追求高推重比、高功重比;追求矢量推力技术、隐身技术、高机动下的工作不变性技术;必要思考防冰冻、防鸟撞、防雷击等。燃气轮机追求高热效率、低老本、耐久性、高牢靠性、长命命设想技术;追求先进燃气/蒸汽结合循环、间冷、回热、再热等复杂的热力循环技术,进步循环热效率。

航空带动机和燃气轮机中的压气机,功能都是将空气高效不变地压缩进焚烧室。对于重型燃气轮机和大推力航空带动机,多接纳多级轴流压气机;对于轻型燃气轮机和小型涡扇、涡轴带动机,多接纳轴流+离心或斜流+离心的规划方式。航空带动机压气机追求的指标是在高效率和高不变性的前提下尽量降低自重和减小顶风面积(风扇除外),满足十分宽的飞行包络线,而长命命(即大修工夫距离)以及消费和制造老本是次要因素。燃气轮机的压气机则是追求在高效率和高不变性的同时,尽量耽误压气机的寿命,降低消费和制造老本,而自重则是次要因素。

焚烧室内燃料与空气如何掺混、掺混后油气混合物质的特殊气动特性、耐高温特殊合金资料和焚烧室高效复合冷却技术是航空带动机和重型燃气轮机都必要处置惩罚惩罚的共性问题。航空带动机追求短环形焚烧室设想,高温升、高热容强度焚烧室设想技术;高空再点火和高空不变焚烧技术;对民用航空带动机还要求高效低排放焚烧室设想技术。而燃气轮机尤其是重型燃气轮机,其构造多为管-环联结的干式低排放焚烧室。追求油/气调换,合成气、中低热值气多燃料适应性,干式低NOx焚烧技术。新一代重型燃气轮机多接纳纯氢和富氢燃料,实现近零排放焚烧室设想技术。

透平必需接纳先进的气动设想高效率地转化能量,同时必需能够在极端的工作环境中担保工作的牢靠性。航空带动机透平进口温度更高,且叶片截面小,叶片短,接纳气冷方式,高、低压透平或动力涡轮设想追求高负荷、高效率的气动设想;追求新型高效冷却透平叶片设想技术,高负荷、高牢靠性透平构造设想技术,对转涡轮设想技术和流热固多场耦合剖析技术等。燃气轮机尤其是重型燃气轮机,透平进口温度相对较低,透平叶片截面大,叶片长,既可接纳空气冷却技术、也可接纳蒸汽/空气综合冷却技术,多级透平设想追求高气动效率和长命命。

工况的变革都反映到控制系统,燃气轮机和航空带动机二者调节规律设想方法雷同。二者速度、高度、节流特性差异,导致调节规律差异。

在构造完好性设想技术方面,航空带动机和燃气轮机的压气机、焚烧室和透平都接纳顺流式的串装布列,都要求机匣具有很好的容纳性等。航空带动机以双转子居多,载荷谱复杂,甚至转子动力学特性复杂,追求多、变负荷构造设想,构造牢靠性设想剖析技术等。燃气轮机工作任务单一,转速相对较低,都是单轴构造配自由涡轮,载荷谱简略。必要思考蠕变、疲劳等问题,偏重不变性、长命命和低老本设想。

我所在航机和燃机两方面都成长相关钻研工作,在燃气轮机方面已经获得必然劣势,同时又充裕操作现代航空带动机技术,开展相关轻型动力技术。

我所开创人吴仲华先生提出的三元活动实践,首创了叶轮机械研制、设想与剖析的___。该实践已经用于Spey、F404等航空带动机的设想。

与活塞式柴油带动机差异,燃气轮机只要旋转运动,没有往复运动,因而能取得较高的单位体积功率。别的,燃气轮机运转平稳、低温启动性能好、扭矩-转速特性好,燃料适应性强(能使用柴油、汽油、煤油等多种燃料),耗费的光滑机油少和冷却系统耗费功率低等长处,因而装有燃气轮机的坦克具有优良的环境适应性,允许简化传动安置。燃气轮机的使用寿命比柴油带动机更长,耐磨性更是柴油带动机的2倍以至是3倍。与柴油带动机比拟,燃气轮机操纵更简略,维修更便捷。检修一台燃气轮机只必要4小时,而检修一台柴油带动机必要24小时。从工作复杂性、燃料适应性、机动性能等方面看,燃气轮机代表了将来坦克动力安置的潮流。前苏联历经数十年的努力,于1978年胜利地将航空燃气涡轮喷气带动机技术应用于坦克带动机。我所目前正在GTD-1250的根底上成长相关钻研。