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微型涡喷发动机结构设计研究与制作

的螺纹为左旋螺纹,攻丝时选用左旋攻丝。轴套的原材料是直径为的铝棒,用数控机床加工。铝材相对质软,加工起来比较容易。它的作用保护轴和安装轴承,使轴在高温条件下仍能正常运转。图轴与轴套燃烧室燃烧室位于压气机与涡轮之间,是涡喷的三大部件之。它将扩压器增压后的空气与燃料混合燃烧,把燃料的化学能转化为燃气的热能,使工质的焓值升高,在涡轮中膨胀做功的能力增大。燃烧室的工作情况对涡喷发动机的性能有重要的影响。燃烧室的制作过程燃烧室的内壁是由厚的不锈钢板做成。先用线切割将不锈钢板切为内壁展开的矩形钢块,用纸铺盖在钢块上划出需要打孔的位置再用钉子在上面对应的孔位置钉个小印,以方便钻孔这两步完成后,将钢块放到摇臂式钻床上进行钻孔钻孔完成后将矩形钢块卷为圆桶形,并用点焊机使其牢固连接。燃烧室外壁是用直径为厚度为的不锈钢杯制成。首先用线切割使其达到所需的高度其余步骤和燃烧室图燃烧室内壁加工过程样。上图的右图是燃烧器保护套,用不锈钢管做成。其作用是提供燃烧器冷却气通道,以使燃烧器不被烧坏。除此之外还能固定燃料供应管如图。对燃烧室的基本要求燃烧效率高。由于存在着化学和物理的不完全燃烧损失以及对外散热损失,燃料蕴含的热能不能完全用来加热空气。常用燃烧效率来衡量燃烧完全程度和散热的大小式中,为燃料实际用于加热工质的热量,为燃料完全燃烧时释放的热量。点火可靠,燃烧稳定。点火可靠是使涡喷发动机迅速启动的必要条件。影响点火可靠的因素主要是燃料和空气的比例。点火以后不发生熄火及火焰脉动现象的稳定燃烧,是保证涡喷发动机可靠工作的关键。压力损失小。燃烧室中的压力损失包括热流和热阻引起的压损,它使涡轮进气口总压下降,减小了涡轮发出的功率,增大了燃料消耗量,因此应力求降低。出口温度场符合要求。火焰要短,不能烧到涡轮中。燃烧热强度高。燃烧热强度是单位容积的燃烧空间,在单位时间内,折合到单位压力下,能够释放出来的热量。它是个燃烧室尺寸是否紧凑的指标。其值高,就说明燃烧室尺寸小,重量轻。它主要与燃烧室的结构形式寿命要求燃料种类等因素有关。排气污染小。为了保护环境,必须严格控制燃烧室排气中的污染物。寿命适当,便宜维修。燃烧室工作条件恶劣,常出现过热变形开裂掉块等致命故障。影响燃烧室寿命的主要因素是火焰管壁温,所以应该合理选择材料,优化空气冷却条件,防止严重积炭,是火焰壁温不超过该金属材料长期工作的允许限度。燃烧室的结构要求便于使用孔探仪作日常维护检修,也要便于更换易损零件。燃烧器因为铜比较容易加工,所以燃烧器选择用铜管制成如图。燃料母管的外径为,截取所需长度后,用虎钳将两端夹紧使其密封,在上面相隔相同距离取个点,在选取的个点上先用锉子挫出个小口,再用的钻头钻出小孔。供油管是外径为的铜管,安到燃料母管上之前,先用锉子挫出利于燃料流动的接口,最后用高温胶将他们之间的接口处密封并使其固定。燃烧器的作用是向燃烧室提供稳定适量的燃料。图燃烧器涡轮涡轮的制作过程导气部分元件全部是用线切割切成相应大小的钢片,内环和外环的材料是厚的钢板,喷嘴叶片是厚的钢板,再用点焊机使其连接牢固。安装静叶前先在内环和外环上磨出装配孔。由于加工工艺的限制,无法加工动叶叶片,先用铣床加工相应的尺寸再用线切割切出块相同大小的叶片最后用钳子把叶片加工成实际工作叶轮的形状。涡轮工作原理在涡轮级里,工质的热能和压力能转变为轴上的机械工,这能量转换过程是在静止的喷嘴和旋转的动叶中完成的。喷嘴和有动叶的工作轮是组成涡轮级的两个主要元件,列静叶和列动叶组成个最基本的单元,称为级。如果整台涡轮只有级,称之为单级涡轮,本次制作的就是单元级。假如包括几个级的话,称之为多级涡轮。工质在喷嘴中膨胀,把热能转变为动能,这时燃气的温度和压力都降低。然后,工质图涡轮以很高的速度流向动叶,然后在动叶的流道中顺着流道的形状逐渐改变其流动方向。气流转向的原因是叶片有个力作用于气流,于是气流也必然有个力相应的作用在动叶上。这个力在径向的分力就推动着工作轮不断地旋转并发出机械功,轴向的分力就是涡喷的推力。这就是工质的热能转换成轴上机械功的过程。气体作加速运动时,相应的损失较小。因此在设计中往往使得气流在动叶的流道中同样也有定的加速度,即让燃气在动叶流道中继续膨胀,使之加速。这样股加速气流自工作轮动叶片出口喷出,给动叶个反作用力,增加推力。所以燃气在动叶中加速,不仅可以改善流动状态,同时也能获得推力。外壳外壳是用直径为,壁厚为的不锈钢杯做成如图。加工时先用线切割切去杯口的圆角,由于杯子的高度达不到要求,需要用另个相同的钢杯切段补上,用点焊机使其接稳,有缝的地方用耐高温胶粘上,使其密封。外壳的作用主要是密封和支撑涡喷发动机内部元件,并提供合理的气体流道。图外壳后盖后盖的原材料是直径为的铝棒,用数控机床加工而成如图。它的作用有两个是密封,使外壳内侧的气体不能流出二是连接排气缸固定圈和涡喷发动机外壳,使其成为个整体。图后盖尾喷管尾喷管内圈由厚度为的不锈钢板制成如图,首先用线切割将钢板切为图尾喷管图中的左图形状,然后义零件序号工具在视图中添加零件序号。与装配体的零件序号相同,零件序号与焊件切割清单表的内容对应。结论微型涡喷发动机具有与大型发动机相同的推重比简易离心甩油盘的运用可以减少冷却系统和润滑系统,从而使发动机结构更简单自由安装式干摩擦阻尼器可有效控制转子涡动发散,增强转子稳定性对于长度尺寸小的微型涡喷发动机发动机,预蒸发式燃烧室可取得良好的燃烧效果和较为宽广的点火范围空心轴的使用使内部系统得到很好的冷却。参考文献黄国平,梁德旺,何志强大型飞机辅助动力装置与微型涡轮发动机技术特点对比航空动力学报,黄国平,梁德旺,温泉微型涡喷发动机顶层设计研究航空动力学报刘大响,金捷世纪世界航空动力技术发展趋势与展望中国工程科学赵豫,于尔铿新型发散式发电装置电网技术张宝诚航空发动机实验和测试技术北京北京航空航天大学出版社,,,,,黄治国,单鹏,王延荣微型涡喷发动机结构设计研究北京航空航天大学报单鹏,兰可微型单叶轮涡扇发动机若干总体问题航空动力学报,陈杰,黄国平,梁德旺改进型微型扩压器设计方法航空动力学报南京航空航天大学保形通道式扩压器中国专利,陈杰,黄国平,梁德旺改进型微型扩压器设计方法航空动力学报张强微型发动机整机环境下的性能测试与分析南京航空航天大学硕士学位论文,,曾川微型涡喷发动机离心甩油盘环形折流燃烧室的理论与实验研究北京北京航空航天大学动力工程系,翁史烈燃气轮机与蒸汽轮机上海交通大学出版社。致谢本次毕业设计是在王庆五老师精心指导下完成的。在论文研究过程中,王老师无数次给我开拓思路答疑解惑。王老师丝不苟的工作态度严谨求实的治学方针以及他的博学多识令我敬佩不已。激励我在今后的学习生活中勇敢向前不断进取虚心学习时刻保持积极乐观的心态。在微型涡喷的制作过程中,王老师更是给予了全力的支持。在尾喷管等制作难度大的零件加工制作过程中,王老师亲自动手,帮我们排忧解难,整个过程才得以顺利进行。在这里向王老师说声由衷的感谢,在此过程中还得到张老师的大力支持,在此向所有帮助过我的老师和同学表示感谢。将其弯折为圆锥形尾喷管内圈,类似于扇形片的两条边用点焊机连接,这样就完成了尾喷管内圈的制作。图的中间图为尾喷管外圈展开视图,它也是用厚的不锈钢板线切割而成,将两边卷起并用点焊机固定,再调整使其横截面为圆形,这就得到了尾喷外圈。尾喷管内圈与外圈之间用不锈钢片连接,成型后就得到了最右图所示的零件。尾喷管有排气和增加涡喷发动机推力的作用,它的横截面积逐渐缩小,气体在其内部流动的过程中压力减小,速度增加,排气以很高速度离开尾喷管。根据动量守恒定律,气体流出排气缸时会给涡喷发动机个反作用力,从而增加了涡喷发动机的推力。小结压气机燃烧室和涡轮是涡喷发动机的三大部件。压气机耗的功率占整个发动机功率的很大份额,设计时需要多加考虑压气机的效率设计燃烧室时要充分考虑对燃烧室的基本要求涡轮是将燃气热能转化为机械能的部件,设计时应该使动叶具有定的反动度。第四章在微型涡喷发动机制作中的应用简介软件是世界上第个基于开发的三维系统,软件功能强大,组件繁多。功能强大易学易用和技术创新是的三大特点,使得成为领先的主流的三维解决方案。

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