⑴ 涡轮叶片怎样画
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涡轮叶片一般指涡轮工作叶片和导向叶片。工作叶片的外型结构由叶身、缘板、过渡段、榫齿等组成,内型结构包括横向肋、纵向肋、找流柱和积叠轴。导向叶片由外缘板、叶身和内缘板构成。
涡轮是处于燃烧室后面的一个高温部件,燃烧室中产生的高温高压燃气首先经过燃气导向叶片,此时会被整流并通过在收敛管道中将部分压力能转化为动能而加速,最后被赋予一定的角度以更有效地冲击涡轮工作叶片。
涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位,被誉为“王冠上的明珠”。在涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片,它们的数量最多,而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀,以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。涡轮叶片是一种特殊的零件,它的数量多,形状复杂,要求高,加工难度大,而且是故障多发的零件,一直以来各发动机厂的生产的关键。
目前航空发动机涡轮叶片都采用空心结构。就是在涡轮叶片上设计了很多细小的管道,可以使高压冷空气通过这些管道流经高温叶片,起到强制冷却作用,以提高涡轮的耐热性能。
为了提高航空发动机中燃气涡轮的效率,增加航空发动机推重比,就必须提高发动机燃烧室出口燃气温度也即涡轮前的进口温度。也就必须提高涡轮叶片(导叶+动叶)的高温性能。为此,人们在涡轮叶片设计、高温材料的研制、冷却方法研究及表面涂层等方面作了大量的工作。
在涡轮材料方面,近期的发展方向是:定向共晶合金、超单晶合金、机械合金化高温合金,远期的是人工纤维增强高温合金、定向再结晶氧化物弥散强化合金以及新的能承受高温度的材料如金属间化合物及复合材料,碳-碳复合材料,陶瓷和陶瓷基复合材料。未来的发动机将大量采用非金属材料。
在制造工艺和结构上,现在国外在探索更高性能水平的单晶对开和扩散连接的叶片和多孔层板叶片制造技术,这种加工技术可使涡轮进口温度进一步提高。由小孔加工发展的铸造冷却技术使得在涡轮叶片上铸造出0.25mm的气膜孔成为可能,单晶精密铸造、真空扩散焊和优良的表面防护及处理等工艺技术的发展保证了涡轮叶片经过设计越来越精细。
⑵ 汽车的涡轮增压是怎么的工作原理
当人们谈论赛车或高性能跑车时,涡轮增压器通常都是必谈的话题。 涡轮增压器也用于大型柴油机发动机中。涡轮可以显着提升发动机的马力,而不会大幅度增加发动机重量,这也是涡轮增压器如此受欢迎的一个重要因素。 Garrett 供图 在本文中,我们将了解涡轮增压器在极端工作条件下如何增加发动机的动力输出。同时我们也将了解“废气泄放阀”、陶瓷涡轮叶片以及滚珠轴承如何帮助涡轮增压器提高性能。 涡轮增压器是一种强制引导系统。 它对流入发动机的空气进行压缩(有关普通发动机中气流的介绍,请参考汽车发动机工作原理)。压缩空气可以使发动机能够将更多的空气压到气缸里,而更多空气就意味着能向气缸内注入更多的燃料。因此,每个气缸的燃烧冲程就能产生更多动力。 涡轮增压发动机产生的动力要比相同普通发动机大得多。这样就可显着提高发动机的动力重量比(有关详细信息,请参考马力及其应用)。 为了获得这种性能上的提升,涡轮增压器使用发动机排出的废气带动涡轮旋转,而涡轮则带动气泵旋转。涡轮在涡轮机中的最高转速为每分钟150,000转——这相当于大多数汽车发动机转速的30倍。同时由于与排气管相连,涡轮的温度通常非常高。 涡轮增压器基础知识 增加发动机所能燃烧的燃料和空气是提升发动机动力最可靠的方法之一。 增加燃料和空气的方法之一是增加气缸数或增大气缸容积。有时这些方法并不可行。这时使用涡轮将是增加动力更简便、有效的方法,尤其在购买后自行改装时更是如此。 涡轮增压器在汽车中的位置 涡轮增压器使发动机能将更多的燃料和空气注入气缸,从而使发动机能够燃烧更多的燃料和空气。涡轮增压器通常能够产生41-55千帕的气压。 由于在海平面大气压力为1012.8千帕,因此发动机中注入的空气会增加50%。从而发动机内部动力可增加50%。 但上述过程并不能完全实现,实际动力可能增加30-40%。 在使用涡轮增加发动机动力过程中,有一个原因会导致涡轮效率低下,那就是需要动力动涡轮旋转。将涡轮装在排气管内会增加排气管内的空气阻力。 这意味着,发动机在排气冲程时,不得不克服更高的负压。这会稍微减少发动机在燃烧时产生的动力。 涡轮增压器适用于高海拔 涡轮增压器在空气较为稀薄的高海拔地区很有用。在高海拔地区,通常普通发动机的动力会减小,因为在活塞的每个冲程中,发动机都只能获得少量的空气。涡轮增压发动机可能同样会减小动力,但减小量会少很多,因为稀薄的空气会更容易被涡轮增压器抽入发动机。 装有化油器的老式汽车为了适应气缸内增加的空气,会自动增加燃料。 使用燃料直喷技术的现代汽车一定程度上也会在作相同的调整。燃料喷射系统通过装在排气管内的氧气含量传感器来判断空燃比是否正确,因此加装涡轮后,系统会自动增加燃料。 在采用燃料直喷技术的汽车中,如果涡轮增压器过多地增加空气压缩率,系统可能无法提供足够的燃料(要么是控制器的软件程序不允许,要么是燃料泵和喷射器无法提供如此多的燃料)。在这种情况下,为了最大程度地利用涡轮增压器,必须对车辆进行其他改进。 涡轮增压器的工作原理 涡轮增压器连接到发动机的排气歧管。气缸内排出的尾气带动涡轮旋转,与燃气轮机类似。 涡轮通过轴与安装在空气过滤器与吸气管之间的压缩机相连。压缩机把空气压缩到气缸中。 Garrett 供图 涡轮增压器在汽车中的连接方式 气缸排出的尾气流过涡轮叶片,使涡轮旋转。 流过叶片的尾气越多,涡轮旋转速度就越快。 Garrett 供图 涡轮增压器的内部结构 在连接涡轮的轴另一端,压缩机将空气抽到气缸中。压缩机是一种离心泵,它在叶片的中心位置吸入空气,并在旋转时将空气甩到外面。 - Garrett 供图 涡轮压缩机叶片 为了适应高达150,000转/分的转速,必须小心支撑涡轮轴。大部分轴承在这样的高速下会爆炸,所以绝大多数的涡轮增压机使用的是液压轴承。这类轴承能使轴浮于一层薄薄的油膜上,这些油从轴四周恒定抽入。 这可以起到两个作用:一方面能够降低轴和一些其他涡轮增压机部件的温度,另一方面能够减小轴在旋转时遇到的摩擦。 在为发动机设计涡轮增压机时,需要权衡许多利弊。在下一节,我们将了解一些需要权衡的因素,并说明其如何影响涡轮增压机的性能。 过度增压由于空气在涡轮增压机的压迫下进入气缸,然后又被活塞进一步压缩(请参考汽车发动机工作原理示例),所以发生爆震的危险会增大。爆震之所以会发生,是因为空气被压缩时温度会上升。 空气温度可能在火花塞点火之前就升高到足以点燃燃料的程度。安装涡轮增压机的汽车通常使用高辛烷值燃料,以防止发动机爆震。如果增压压力确实非常高,就必须降低发动机的空气压缩率,以防止爆震。 涡轮增压器的设计考虑因素涡轮增压机的一个主要问题是:当踩下油门时,发动机不会立即产生增压,而是需要几秒时间使涡轮提升转速,之后才能产生增压。这样就产生了延时感,即踩下油门后,要等涡轮转速上升,汽车才会加速前进。 减少涡轮延时的方法之一是减小旋转件的惯性,这主要通过减少旋转件的重量来实现。这样就使涡轮和压缩机能够更快地加速,更快地产生增压。 减小涡轮增压器的尺寸是降低涡轮及压缩机惯性的一个有效方法。小型涡轮增压机在发动机低转速时能更快地产生增压,但无法在发动机处于高转速、更多空气进入发动机时产生更多的增压。同时,发动机高速运转时,更多的尾气会经过涡轮,还可能存在使涡轮转速过快的危险。 大型涡轮可以在发动机高速运转时产生较多的增压,但因为其涡轮和压缩机偏重,以致加速缓慢,从而产生较严重的涡轮延时。幸运的是,我们可以通过一些小窍门来克服这些问题。 多数涡轮增压机都有一个废气泄放阀,由于它的存在,我们可在采用小型涡轮增压机降低增压延时的同时,防止发动机高速运转时涡轮旋转过快。废气泄放阀是一个阀门,它使排出的废气绕过涡轮叶片。 废气泄放阀能感知增压压力。如果压力过高,废气泄放阀就会指示涡轮旋转太快,此时废气泄放阀使一部分尾气经过涡轮叶片,从而降低涡轮叶片的转速。 一些涡轮增压机用滚珠轴承代替液压轴承来支承涡轮轴。但它们不是普通的滚珠轴承,而是用高级材料制造出的高精度轴承,用以应对涡轮增压器的速度和温度。涡轮轴旋转时,这类滚珠轴承承受的摩擦力小于大多数涡轮增压器液压轴承中的摩擦力。 同时还允许使用略小、略轻的轴。这样涡轮增压器加速更快,进一步降低了涡轮延时。 陶瓷涡轮叶片比大多数涡轮增压器中使用的钢制涡轮叶片要轻。 同样,这也使涡轮能更快地加速,从而降低涡轮延时。 有些发动机同时使用两个不同尺寸的涡轮增压机。较小的一个可较快地加大转速,降低涡轮延时,而较大的一个在发动机高速旋转时能产生更多增压。 空气被压缩时,温度升高;而空气温度升高时,就会发生膨胀。因此当使用涡轮增压时,空气在进入发动机前就已经因为压缩生热而产生了一些膨胀。为了提升发动机动力,需要使更多的空气分子进入气缸,而并不一定要产生更多的气压。 Garrett 供图涡轮增压器在汽车中的连接方式(包括进气冷却器)。 中间冷却器或进气冷却器是外观像散热器一样的附加组件,只不过空气同时从中间冷却器的内部和外部经过。涡轮吸入的空气通过密封管路流过冷却器,而发动机冷却风扇吹出的冷风从它外部的散热片流过。 在来自压缩机的压缩空气进入发动机之前,中间冷却器会将其冷却,从而进一步提升发动机的动力。这意味着,如果涡轮增压机在337千帕的增压下运转,中间冷却器就会产生337千帕温度更低的空气,这些空气密度更高,含有的空气分子比温度较高的同气压空气多。
⑶ 涡轮增压原理的原理解构
涡轮系统是增压发动机中最常见的增压系统之一。
如果在相同的单位时间里,能够把更多的空气及燃油的混合气强制挤入汽缸(燃烧室)进行压缩燃爆动作(小排气量的引擎能“吸入”和大排气量相同的空气,提高容积效率),便能在相同的转速下产生较自然进气发动机更大的动力输出。涡轮增压利用废气驱动,基本没有额外的能量损耗(对发动机没有额外的负担),便能轻易地创造出大马力,是非常聪明的设计。情形就像你拿一台电风扇向汽缸内吹,硬是把风往里面灌,使里面的空气量增多,以得到较大的马力,只是这个扇子不是用电动马达,而是用引擎排出的废气来驱动。
一般而言,引擎在配合这样的一个“强制进气”的动作后,起码都能提升30%-40% 的额外动力,如此惊人的效果就是涡轮增压器令人爱不释手的原因。况且,获得完美的燃烧效率以及让动力得以大幅提升,原本就是涡轮增压系统所能提供给车辆最大的价值所在。
该系统包括涡轮增压器、中冷器、进气旁通阀、排气旁通阀及配套的进排气管道。
涡轮增压器在汽车中的连接方式如图: 我们希望用以下简单的步骤让你明白涡轮增压的工作顺序,从而便能清楚了解涡轮增压系统的工作原理。原理图如下:
一,发动机排出的废气,推动涡轮排气端的涡轮叶轮(Turbine Wheel)②,并使之旋转。由此便能带动与之相连的另一侧的压气机叶轮(Turbine Wheel) ③也同时转动。
二,压气机叶轮把空气从进风口强制吸进,并经叶片的旋转压缩后,再进入管径越来越小的压缩通道作二次压缩,这些经压缩的空气被注入汽缸内燃烧。
三,有的发动机设有中冷器,以此降低被压缩空气的温度、提高密度,防止发动机产生爆震。
四,被压缩(并被冷却后)的空气经进气管进入汽缸,参与燃烧做功。
五,燃烧后的废气从排气管排出,进入涡轮,再重复以上(一)的动作。 涡轮增压器本体是涡轮增压系统中最重要的部件,也就是我们一般所说的“蜗牛”或“螺仔”。因涡轮的外形与蜗牛背上的壳或海产摊内的海螺十分近似而得名。
涡轮增压器本体是提高容积效率的核心部件,其基本结构分为:进气端、排气端和中间的连接部分。
其中进气端包括压气机壳体(Compressor Housing,包括压气机进风口(Compressor Inlet)、压气机出风口(Compressor Discharge)、压气机叶轮(Compressor Wheel)。
而排气端包括涡轮壳体(Turbine Housing, 其中包括涡轮进风口(Turbine Inlet)、涡轮出风口(TurbineDischarge)、涡轮叶轮(Turbine Wheel)。
在两个壳体间负责连接两者的,还有一个轴承室(CenterHousing),安装有负责连接并承托起压气机叶轮、涡轮叶轮,应付上万转速的涡轮轴(Shaft),以及与之对应的机油入口(Oil Inlet)、机油出口(OilOutlet)等(甚至包括水入口和出口)。
“高温”是涡轮增压器运作时面临的最大考验。涡轮运转时,首先接触的便是由引擎排出的高温废气(第一热源),其推动涡轮叶轮并带动了另一侧的压气机叶轮同步运转。整个叶片轮轴的转速动辄120000-160000rpm。所以涡轮轴高速转动所产生的热量非常惊人(第二热源),再加上空气经压气机叶轮压缩后所提高的温度(第三热源),这三者成为涡轮增压器最最严峻的高温负担。涡轮增压器成为一个集高温原件于一体的独立工作系统。所以“散热”对于涡轮增压器非常重要。涡轮本体内部有专门的机油道(散热及润滑),有不少更同时设计有机油道以及水道,通过油冷及水冷双重散热,降低增压器温度。 涡轮轴(Bearing)看起来只是简单的一根金属管,但实际上它是一个肩负120000-160000rpm 转动及超高温的精密零件。其精细的加工工差、精深的材料运用和处理正是所有涡轮厂最为核心的技术。传统的涡轮轴使用波司轴承(Bushing Bearing)结构。它确实只是一根金属管,其完全倚仗高压进入轴承室的机油实现承托散热,因此才能高速地转动。
而新近出现的滚珠轴承(Ball Bearing)逐渐成为涡轮轴发展的趋势。顾名思义,滚珠轴承就是在涡轮轴上安装滚珠,取代机油成为轴承。滚珠轴承有众多好处:摩擦力更小,因此将有更好的涡轮响应(可减少涡轮迟滞),并对动力的极限榨取更有利;它对涡轮轴的转动动态控制更稳定(传统的是靠机油做轴承,行程漂浮);对机油压力和品质的要求相对可以降低,间接提高了涡轮的使用寿命。但其缺点是耐用性不如传统的波司轴承,大约7 万-8 万公里就到寿命极限,且不易维修、维修费昂贵。因此重视耐久性的涡轮制造厂( 如KKK) 就不会推出此型式涡轮。 涡轮叶轮的叶片型式,可分为“水车式” 叶片(外形是直片设计,让废气冲撞而产生回旋力量,直接与回转运动结合),及“风车式”叶片(外形为弯曲型叶片设计,除了利用冲撞的力量以外,还能有效利用气流进入叶片与叶片之间,获取废气膨胀能量)。涡轮叶轮的轮径及叶片数会影响马力线性,理论上来说,叶片数愈少,低速响应较差,但高速时的爆发力与持续力却不是多叶片可比拟的。
涡轮叶轮的叶片大多以耐高热的钢铁制造(有的使用陶瓷技术),但由于铁本身的质量较大,于是又轻又强的钛合金叶片因此产生。只是在量产车中,现在只有三菱LancerEVO Ⅸ RS 车型有搭载钛合金叶片涡轮(EVO 的钛合金涡轮型号为TD05-HRA,一般的则为TD05-HR 请读者明鉴)。而改装品中,也只有Garrett 出品的赛车专用涡轮使用钛合金,除此以外暂没听说。 叶片是涡轮的动力来源。但压气机叶轮及涡轮叶轮各有不同的功用,因此叶片外形当然也不一样。压气机叶轮基本上是把如何将空气有效率地推挤入压缩信道视为首要任务,然后再加以决定其形状。
一般原厂涡轮的压气机叶轮(Compressor Wheel) 都使用全叶片的设计,即叶片是整片从顶端到末端的设计。而为了增加吸入空气的通路面积,提升高速回转时的效率,目前已出现了许多在全叶片旁穿插安装半块叶片的叶轮(此种设计多出现在改装品上)。
而压气机叶轮设计的另一个目的是让压缩空气的流速均等化。传统的叶轮为“放射型压缩轮”,其两叶片之间的气体流速变化很快:位于叶轮运转方向前方的空气,被叶片挤压,故流速很快。但叶片后方的空气则因为吸入阻力及回压力等因素,流速较慢。当节气门半开时,压气机叶轮转速下降,进入压缩轮的空气速度就会降低。而之前已被压缩的空气量如果此时相对过多,便会出现“真空”的状态,无法输送空气(压气机叶轮转速无法产生大于进气管中气压的压力),相对压力也就无法产生了(压力回馈),这也就是所谓的“气体剥离” (Compressor Surge) 现象。
所谓的Surge 效应,就好比我们用手去搅动水桶里的水,当手搅动的速度愈快,水桶里的水就会愈来愈向水桶边缘扩散,接着水桶里的水位也就会愈来愈低,到最后水桶里的水则变成只能在水桶周围旋转,而无法落下。这样的现象也会发生在空气流体力学上。大家可以试想:压气机进风口就好比是一个水桶,周围空气就像是水,至于涡轮叶片就好比是搅动的手,当涡轮叶片转速一旦提升,进气口内的气流就会逐渐向周围扩散,转速提升愈高,气流就愈向周围靠近,导致涡轮叶片中央位置会愈来愈吸不到空气,到最后甚至会呈现真空的状态,使得空气只能从叶片周围进入,进气效率当然也就会跟着下降,这样的现象就是所谓的Surge 效应。而迎风角度大的叶片,进气效率虽较好,但却容易在高转速时发生Surge 效应,而角度较小的叶片则反之。
为了防止“气体剥离”现象,把叶片角度设计成向运转方向缩小(与涡轮轴线方向更接近),以维持流速均一化的“反向”压缩轮渐渐成为改装品的主流,而这也就是改装界所谓的“斜流”叶片。“斜流”叶片通常都在原有的主叶片下,多加半个叶片(一般其角度更接近涡轮轴线方向,即更竖直)。若从进气入口正视压气机叶轮,可看到两个叶片重叠,就代表这是“斜流” 叶轮。而Hybrid Turbine 的压气机叶轮通常亦会使用“斜流”叶片( 后方并加以切平) 搭配漏斗式的加大吸气口来增加出风量。此外,还有压气机进风口处加设循环排气孔,让流失的压缩空气2次循环来减少surge效应的新设计(此处不赘述,HKS T04Z 便有此设计)。 中冷器(中央冷却器,Intercooler)位于压气机出风口与节气门之间的“散热排”。其构造有点像水箱,就是运用横向的众多小扁铝管分割压缩空气,然后利用外界的冷风吹过与细管相连的散热鳍片,达到冷却压缩空气的目的,使进气温度较为接近常温。
引擎最不喜欢高温的气体,因为高温空气会使马力下降。特别是四季炎热的亚热带地区。但由于涡轮增压器会把吸进引擎的气体进行强制压缩,从而使空气密度提高,但与此同时,空气的温度也会急剧上升。温度上升又反过来造成被压缩空气的氧含量下降。此外这股热气未经冷却即进入高温的汽缸,将导致燃油的不规则预燃(爆震),使引擎温升进一步加剧,增加了熔毁活塞的可能。
为了提升空气密度,同时兼顾空气中的含氧量,我们需要在压缩空气后(压缩程度较大)降低进气的温度。中冷器因此而产生。中冷器的面积及厚度越大,其散热能力越强。因为面积和厚度大,其内的小扁管数量、长度和散热叶片等皆随之增加,中冷器内的高温压缩空气及中冷器外的大气就有更多的接触面积及接触时间,热交换(散热)的面积和时间更充分,降温效果更好。虽然大容量中冷器有更好的冷却效能,但其加长了散热路径和增大了进气容度,会带来相对的压力损失,TurboLag 容易变大。 进气旁通阀(ReliefValve)一般又称为“进气泄压阀”。它安装在靠近节气门的进气管上,它是大部分涡轮增压发动机出厂时原配的泄压装置。
由于涡轮是利用废气排出的力量来驱动,当驾驶过程中收油门(如换挡、急刹车时),节气门关闭。涡轮叶片(压气机叶轮)在惯性作用下仍旧持续转动。此时因节气门的截断和叶片的继续增压所致,进气管路中(在节气门与涡轮之间)的空气压力会迅速提高。为了保护增压系统,当压力达到某一限定值后,进气旁通阀打开,把过剩的空气(压力)导回至滤清器与涡轮之间,实现降压保护的功能。
Blow-Off Valve(BOV)即俗称的“放气哇佬”,同样属于进气旁通阀。只是它一般被用作取代Relief Valve的改装部件。其功能基本上和Relief Valve 相同,唯一的差异仅在于Blow-off Valve的阀门并不会像Relief Valve那样容易受到进气压力的影响而开启(导致进气压力下降)。而且在节气门关闭后,Blow-off Valve 是将剩余压力直接向大气释放,并非再导于涡轮与滤清器之间再度增压。因此BlowoffValve 除了同样具有保护涡轮系统的效果外,在泄压反应上也比起原厂配置的Relief Valve 更为优异。但对于小排量或小增压的涡轮发动机来说,Blow-off Valve对再加油的动力响应会变差。另外Blow-off Valve 泄压时会产生更大的泄气声,令人听得更为兴奋,也成为涡轮增压车最为特殊的音效。
⑷ 涡轮发动机的工作原理及图解
所有的涡轮发动机都具备压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine,也就是涡轮发动机之名的来源)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段),低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用,进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流,以增加发动机的效率。气流进入燃烧室后,由供油喷嘴喷射出燃料,在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气,接着会推动涡轮机使其旋转,然后带着剩余的能量,经由喷嘴或排气管排出,至于会有多少的能量被用来推动涡轮,则视涡轮发动机的种类与设计而定,涡轮机和压缩机一样可分为高压段与低压段。
分类:
按照发动机燃料燃烧所需的氧化剂的来源不同可分为火箭发动机和空气喷气发动机。火箭发动机自带氧化剂。火箭发动机根据氧化剂和燃烧剂的形态不同,又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机。
涡轮发动机近来也被用来用作大型发电机
涡轮喷气发动机
(主要用于战斗,以及超音速客机,例如协和号);
这类发动机具有加速快[1]、设计简便等优点,是较早实用化的喷气发动机类型。但如果要让涡喷发动机提高推力,则必须增加燃气在涡轮前的温度和增压比,这将会使排气速度增加而损失更多动能,于是产生了提高推力和降低油耗的矛盾。因此涡喷发动机油耗大,对于商业民航机来说是个致命弱点。
涡轮风扇发动机
(主要用于民用喷气式飞机和轰炸机、预警机等,是应用最为广泛的涡轮发动机)
涡轮风扇发动机的妙处,就在于既提高涡轮前温度,又不增加排气速度。涡扇发动机的结构,实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮,这些涡轮带动一定数量的风扇。风扇吸入的气流一部分如普通喷气发动机一样,送进压气机(术语称“内涵道”),另一部分则直接从涡喷发动机壳外围向外排出(“外涵道”)。因此,涡扇发动机的燃气能量被分派到了风扇和燃烧室分别产生的两种排气气流上。这时,为提高热效率而提高涡轮前温度,可以通过适当的涡轮结构和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,从而避免大幅增加排气速度。热效率和推进效率取得了平衡,发动机的效率得到极大提高。效率高就意味着油耗低,飞机航程变得更远。从结构上看,目前涡扇发动机可分为单转子、双转子、三转子。
涡轮风扇发动机可以再细分为不加力式和加力式。前者不仅涡轮前温度较高,而且风扇直径较大,涵道比可达8以上,这种发动机的经济性优于涡轮喷气发动机,而可用飞行速度又比活塞式发动机高,在现代大型干线客机、军用运输机等最大速度为M0.9左右的飞机中得到广泛的应用。根据热机的原理,当发动机的功率一定时,参加推进的工质越多,所获得的推力就越大,不加力式涡轮风扇发动机由于风扇直径大,空气流量就大,因而推力也较大。同时由于排气速度较低,这种发动机的噪音也较小。加力式涡轮风扇发动机在飞机巡航中是不开加力的,这时它相当于一台不加力式涡轮风扇发动机,但为了追求高的推重比和减小阻力,这种发动机的涵道比一般在1.0以下。在高速飞行时,发动机的加力打开,外涵道的空气和涡轮后的燃气一同进入加力燃烧室喷油后再次燃烧,使推力可大幅度增加,甚至超过了加力式涡轮喷气发动机,而且随着速度的增加,这种发动机的加力比还会上升,并且耗油率有所下降。加力式涡轮风扇发动机由于具有这种低速时较油耗低,开加力时推重比大的特点。
大部分都是用枞树形榫槽连接,一般为2到5对榫齿
⑹ 航空发动机涡轮叶片冷却通道结构是什么样的,我只知道是交错网格,但是不清楚具体如何,最好能上图.....
低压涡轮,低压涡轮是靠机匣的实际来实现冷却的:
(如图)低压涡轮机匣的冷却是通过两个外部冷却总管实现的。冷却总管安装于低压涡轮机匣的前后安装边之间,围绕低压涡轮机匣。在反推组件处,有2个进气斗,风扇空气通过进气斗可进入2个冷却总管。每个冷却总管由6根钢合金组成,管内表面有喷气孔,它们可引导冷却空气喷向低压涡轮机匣。
燃气涡轮:
涡轮叶片的冷却一般只有第一级涡轮叶片或第一、第二级涡轮叶片需要冷却。冷却涡轮叶片的冷空气是从压气机出口处通过管道引来(这些管道的作用涉及到压气机中间级放气的内容),冷却后的空气随燃气一起流过涡轮。因此,需要进行冷却的叶片是空心的。在这里冷却的方法有:对流冷却、冲击冷却、气膜冷却等。
这是偶大学的课件,你要是还要其他的关于发动机的图片发个邮箱来!
⑺ 液力耦合器的内部结构图及详细图示说明工作原理
液力耦合器和液力变矩器的结构与工作原理
现代汽车上所用自动变速器,在结构上虽有差异,但其基本结构组成和工作原理却较为相似,前面已介绍了自动变速器主要由液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统、自动换挡操纵装置等部分组成。本章将分别介绍自动变速器中各组成部分的常见结构和工作原理,为自动变速器的拆装和故障检修提供必要的基本知识。
汽车上所采用的液力传动装置通常有液力耦合器和液力变矩器两种,二者均属于液力传动,即通过液体的循环液动,利用液体动能的变化来传递动力。
(液力耦合器的结构与工作原理
1、液力耦合器的结构组成
液力耦合器是一种液力传动装置,又称液力联轴器。在不考虑机械损失的情况下,输出力矩与输入力矩相等。它的主要功能有两个方面,一是防止发动机过载,二是调节工作机构的转速。其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成,如图1-2所示。
图1-2
液力耦合器的基本构造
1-输入轴
2-泵轮叶轮
3-涡轮叶轮
4-轮出轴
液力耦合器的壳体安装在发动机飞轮上,泵轮与壳体焊接在一起,随发动机曲轴的转动而转动,是液力耦合器的主动部分:涡轮和输出轴连接在一起,是液力耦合器的从动部分。泵轮和涡轮相对安装,统称为工作轮。在泵轮和涡轮上有径向排列的平直叶片,泵轮和涡轮互不接触。两者之间有一定的间隙(约3mm~4mm);泵轮与涡轮装合成一个整体后,其轴线断面一般为圆形,在其内腔中充满液压油。
2、液力耦合器的工作原理
当发动机运转时,曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动,泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转,在离心力的作用下,液压油被甩向泵轮叶片外缘处,并在外缘处冲向涡轮叶片,使涡轮在液压冲击力的作用下旋转;冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动,返回到泵轮内缘的液压油,又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮,又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。
液力耦合器中的循环液压油,在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中,泵轮对其作功,其速度和动能逐渐增大;而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中,液压油对涡轮作功,其速度和动能逐渐减小。液力耦合器要实现传动,必须在泵轮和涡轮之间有油液的循环流动。而油液循环流动的产生,是由于泵轮和涡轮之间存在着转速差,使两轮叶片外缘处产生压力差所致。如果泵轮和涡轮的转速相等,则液力耦合器不起传动作用。因此,液力耦合器工作时,发动机的动能通过泵轮传给液压油,液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。由于在液力耦合器内只有泵轮和涡轮两个工作轮,液压油在循环流动的过程中,除了受泵轮和涡轮之间的作用力之外,没有受到其他任何附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理,液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩,即发动机传给泵轮的扭矩与涡轮上输出的扭矩相等,这就是液力耦合器的传动特点。
液力耦合器在实际工作中的情形是:汽车起步前,变速器挂上一定的挡位,起动发动机驱动泵轮旋转,而与整车连接着的涡轮即受到力矩的作用,但因其力矩不足于克服汽车的起步阻力矩,所以涡轮还不会随泵轮的转动而转动。加大节气门开度,使发动机的转速提高,
⑻ 涡轮喷气式发动机 叶片是怎么转动的
一般的机子是2个轴。一个空心,里面再套一个。
这2个轴分别接一个涡轮。
如图下面的。
其实,一个轴上是接很多层叶片的。
最多的大概是用了3层轴。欧洲的狂风战斗机的吧。