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发动机课堂|航空发动机的主要部件:涡轮

时间:2015-07-28 06:19 整理: 点击:

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核心提示: 涡轮又叫透平。其主要作用是:将燃烧室流出的高温、高压燃气的大部分能量转变为机械功,使涡轮高速旋转并产生大的功率,由涡轮轴输出。

涡轮又叫透平。其主要作用是:将燃烧室流出的高温、高压燃气的大部分能量转变为机械功,使涡轮高速旋转并产生大的功率,由涡轮轴输出。涡轮输出的机械功可用来驱动风扇、压气机、螺旋桨、桨扇、直升机的旋翼及其他附件。

在航空燃气涡轮发动机中,涡轮部件所承受的热负荷、气动负荷和机械负荷都是最大的。如同压气机一样,涡轮也是由不动的静子(又称涡轮导向器)与转动的转子所组成。静子由导向器与固定它的机匣组成,转子由工作叶片、轮盘与轴组成,又称涡轮转子。一个导向器和一个涡轮转子组合成一个涡轮级。涡轮可由一个或几个涡轮级组成,分别叫做单级涡轮或多级涡轮。

与压气机不同的是涡轮导向器在转子之前,且型面形状和气流通道与压气机也不同,两个叶片间形成的通道呈收敛形,即入口处面积比出口处面积大,燃气流在收敛通道中流过时,速度提高、压力降低。

高温、高压燃气首先流入涡轮导向叶片,由于导向叶片通道做成进口流道面积大于出口流道面积,亦即形成收敛通道。因此,燃气是加速流过导向叶片通道的,其压强和温度都降低,在导向叶片出口处流速达到当地的声速(此处燃气温度很高,如燃气温度为1300℃时,当地声速约为800米/秒),并按叶片出口型面的角度流向工作叶片。

如果工作叶片型面进、出口流道面积相等时,燃气流在工作叶片中的流动速度不变,只是方向变化,工作叶片在燃气的冲击作用下带着装叶片的轮盘高速旋转,这种工作方式的涡轮称为“冲击式涡轮”。

如果工作叶片型面出口流道面积小于进口流道面积即呈收敛形,燃气流过工作叶片时,不仅方向变化,而且继续膨胀,速度增加而压强及温度降低,这种工作方式的涡轮称为“反力式涡轮”。

一般来说,水力涡轮、蒸汽涡轮均是“冲击式涡轮”,而在航空燃气涡轮发动机中,全都采用“反力式涡轮”。(航空学会动力分会)

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