某型涡扇发动机环形燃烧室温度场分布研究.pdf

西北工业大学
硕士学位论文
某型涡扇发动机环形燃烧室温度场分布研究
姓名:王兵
申请学位级别:硕士
专业:航空工程
指导教师:范玮;蔡士祥
20051201
摘要关键词:航空发动机环形燃烧室测试温度场分布术数据,为某型涡扇发动机环形燃烧室综合性能测试台的设计、建设提供技术航空发动机燃烧室出口温度分布的均匀性是影响航空发动机热端部件涡轮叶片、涡轮导向器叶片等褂每煽啃缘闹饕R蛩亍D壳埃娇辗⒍计向着高涡轮前温度、高增压比和高推重比方向发展,这将使发动机热端部件工作条件更加恶劣。因此,开展燃烧室温度场相关研究,掌握其分布规律,对设计、制造及维修航空发动机十分必要。本文主要研究了ü承臀信绶⒍ǘ碇颇承臀猩确⒍忌室出口温度数据,建立其径向、周向分布曲线、可视化图形等,通过对比分析,找出环形燃烧室温度场分布规律及特点,为国内设计、制造环形燃烧室提供技数据,为工厂修复燃烧室部件及高、低压涡轮导向器等热端部件提供技术支持。西北工业大学硕士学位论文
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第一章绪论选题意义.√庖庖环形燃烧室是航空涡轮风扇发动机的核心机件,其工作的好坏,直接影响到发动机的工作可靠性与性能。在燃烧室设计时必须满足发动机正常工作的整体要求:点火可靠、燃烧稳定、燃烧完全、出口温度场符合要求、压力损失小、尺寸小质量轻、排气污染少、寿命长等【,因此,设计中须要大量相关数据作为基础,开展燃烧室各方面的的研究显得十分必要了,也受到了国内、外各航空发动机设计、研究单位的广泛关注。燃烧室出口温度场分布直接影响第一级涡轮导向叶片和工作叶片的寿命及其可靠性,是燃烧室的重要性能指标。由于某型涡扇发动机为俄罗斯设计及制造,国内无相应设计资料,其气动热力计算数据、总体结构设计、气动热力性能数值分析及各种测试数据,特别是燃烧室温度场相关资料都严重缺乏。因此,无论是设计、制造还是修理都迫切需要对该燃烧室进行温度场专项研究。选题背景在国内,由于我国制造并装于战斗机上的涡喷发动机均是根据俄罗斯——任信绶⒍男投矗芭涞囊仓饕J腔饭苋忌室。因此,我国开展的研究及改进工作主要针对环管燃烧室。如开展航空发动机燃烧室和涡轮出口滞止温度相关的研究,航空发动机测温技术研究,三段气膜冷却火焰筒改为五段气膜冷却火焰筒研究,喷嘴雾化发研究等等,这些研究成果对改善火焰筒燃烧效果,改善燃烧室出口温度场分布,提高热端部件的使用寿命等起到了积极作用。可见,针对燃烧室开展专题研究,对提高燃烧室燃烧效率,改善燃烧室温度场分布,减少热端部件故障是大有好处的。某型涡扇发动机是我军主战机种的动力装置,其燃烧室的设计较为先进,但国内无相应设计资料,其气动热力计算数据、总体结构设计、性能数值分析及各种测试数据,特别是燃烧室温度场相关资料都严重缺乏。工厂在修理中还西北工业大学硕士学位论文
轮发动机技术计划中研究的在无冷却条件下能耐呶碌奶蓟须进行燃烧室出露瘸〔馐裕露瘸〉髡磷罴炎刺繁8没忌帐壹涡轮部件故障率较低。因此,开展该型发动机燃烧室出温度场分布研究十分必要。另外,从工厂已修理的发动机来看,有%的环形燃烧室温度场测试不合格,对其进行调整也没有一套行之有效的方法,只能通过重复测试、重复调整来完成,这对工厂的维修工作及战时发动机的维护工作都带来了严重影响。因此,通过对该发动机燃烧室出口温度场分布进行研究,掌握其规律,有着十分重要经济意义以及军事意义。国内外现状分析在国外,针对环形燃烧室开展了系列专题技术研究,如美国综合高性能涡硅纤维的陶瓷基复合材料,公司研究的浮壁式火焰筒,及公司研究的径向、轴向分级低排放燃烧室,双环腔预旋燃烧室,出温度场主动控制技术,驻涡燃烧际醯鹊萚尤忌帐也牧稀⒔峁埂⒓际醯确面进行全面研究,这为国外设计、制造出优秀的航空发动机奠定了基础。在国内,由于我国航空行业起步较晚,针对环形燃烧室方面做的技术研究比较少,特别是对于某型涡扇发动机,国内目前仅为修理进行温度场测试,更谈不上研究。因而,对于该型发动机进行出口温度场分布研究显得尤为急迫。〔,在发动机试车参数条件下,⒍忌帐页隹谖露瘸〔馐某型涡扇发动机燃烧室出口温度场测试是在工厂温度场测试台上进行的全环形中压模拟测试,在满足给定的测试状态参数条件下,采用热电偶通过旋转的方式,测量得到燃烧室出口点温度测试数据。.⒊西北工业大学硕士学位论文
口径向温度分布系数等数据后期处理,绘制燃烧室温度场分布图,绘制燃烧室出口温度场分布曲线。.某型涡扇发动机对于测量得到的点温度数据,进行如下计算:各