1.航空发动机燃烧室常见故障及排除措施
长期 以来 ,由于加力燃烧室壁薄体 大 ,气流流速快 , 流进 口温度 T 较高 , 气 : 除承受 由燃气压 力和轴 向应力 引起 的静载荷外 ,还 承受振动 ,热应力等 交变负荷 。
在这样 恶劣 的工作条件 下 ,使 得加力燃 烧 室在发动机试 车 ,及 使用 中经 常 出现故 障。尤其是 近些年来 ,由于燃 气 的高频振荡 或脉动燃烧 和冷却不 当而导致 加力 筒 壁 的疲劳破坏 和 变形 、烧 蚀 的情 况屡有发 生 ,这不仅影响 了工厂 的交付 ,有 的还 危及飞行 安全 ,使 得外 场飞机停 飞 ,严重 的故 障 ,还造成飞行事 故 ,带 来血 的教 训 。
为此 ,设 计 师及有 关人员 对此类 问题 给予 了高度重视 ,针对 故 障 ,采取 了一 系列排 故措施 ,取得 了较好 的效 果 。并 在实 际工作 中积 累和 总结 了比较丰 富的经 验 ,从 而促进 了发动机产 品质量和可靠性 的提高 。
本文 主要 介绍 了近些 年来 我 国航空 发动机加力燃烧室在试车和使用 中出现的 故 障及 采用的排故措施 ,旨在为有关人 员提供参考 。 2 加 力燃 烧 室 零 件 故 障 简 析 及 排 故 加力燃烧 室零 件故 障主要与 燃烧 、加 热过 程 以及零件结构设计 的合理性 和冷 却技术 应用 的科 学性 有关 。
在试车和使 用 中常 出现 的故 障归 纳起 来主 要有 以下几 枣1 l 0 21 加 力简体裂纹 . 加力 筒体裂纹是 发动机 的常见故 障之一。
2.航空发动机燃烧室的功能
中文名称:燃烧室 英文名称:combustor 相关技术:燃烧室;传热学;热力学;燃油喷嘴;火焰筒;冷却技术;燃烧室试验技术 分类:发动机;燃烧室; 定义与概念: 主燃烧室是航空发动机三大部件之一,位于压气机和涡轮之间,用来将燃油中的化学能转变为热能,将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许温度,以便进入排气装置内膨胀作功。
对燃烧室的主要要求是:燃烧效率高、燃烧稳定范围宽、总压损失小、出口温度分布均匀,在飞机的飞行包线内点火可靠,排气污染小,结构可靠,重量轻,寿命长等。燃烧室一般可分为单管燃烧室、环管燃烧室和环形燃烧室等。
燃烧室的结构形式虽然多种多样,但它们都是由扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴和点火器等组成。 目前燃烧室的设计仍然采用经验/分析相结合的方法。
燃烧室的研究主要集中于提高燃烧效率、降低耗油率、研究新的冷却方法和冷却结构、增加燃烧室温升、延长燃烧室使用寿命、改善结构可靠性、耐久性和维修性以及减少污染排放。 国外概况: 航空发动机主燃烧室的发展可以由以下几点概括: 1. 燃烧室的类型由单管燃烧室发展到环管燃烧室,然后再发展到短环形燃烧室; 2. 燃烧室进口压力及进气温度不断提高; 3. 出口平均温度由1150K增加到现在的1900K; 4. 燃烧室长度不断减小。
在相似的起飞状态空气流量下比较燃烧室的长度,缩短到 300-500mm。但今后长度缩短的趋势在减小。
5. 对燃烧室多方面的严格要求。在早期,进气压力和温度较低,效率是最突出的问题。
随着压气机压比及巡航速度提高,进气压力和温度也提高,冷却及燃烧室出口温度分布质量问题突出。随后要求高推重比,希望燃烧室长度短。
现在又强调增加燃烧室温升和延长寿命。 燃烧室的设计和发展工作实质上是要在相互矛盾的设计要求之间寻找一个可接受的方案的一种工程实践。
这些要求包括燃烧效率、压力损失、气体排放物、烟雾、点火、重新起动、贫油熄火、燃烧室出口温度品质、结构耐久性和寿命期费用。多年来,这些燃烧室设计要求一直是借助于基础分析和广泛的部件和台架试验,通过经验修正公式来解决的。
然而现代燃烧室的设计,要求对燃烧室复杂流场有更深入的认识,要求真正弄清楚燃烧室中发生的各种复杂过程的物理、化学本质,用客观物理规律指导设计和试验,以便在合理的费用和周期限制内获得一最优燃烧室设计。一种准确、有效、高水平的经验/多维分析设计方法正在国外大力发展,且已应用于燃烧室设计最佳化。
目前国外已研制出推重比10一级的发动机,例如美国的F119、欧洲的EJ200和法国的M88-2。F119和M88-2都采用了带气动雾化喷嘴的燃烧室,燃烧室出口温度分别为1977K和1850K,EJ200的燃烧室继承了RB199的经验,带有蒸发管式喷嘴,燃烧室出口温度为1803K。
现代先进燃烧室采用了新的技术和结构,其中包括浮壁式火焰筒、分区供油结构、分区燃烧结构、多孔层板发汗冷却、发散冷却和多基火焰筒冷却等。 浮壁结构 常规燃烧室由圆环轴向搭接起来,形成类似百叶窗的带缝型面,在开缝处射入冷空气以冷却火焰筒。
造成火焰筒寿命过短的主要原因是圆环所受的应力太高。如果将圆环分段或分块,将使应力减小而寿命增加,而分块式结构又为使用其他材料创造了好机会,可以使用高熔点材料,并且使用了先进的冷却技术,使冷却效果更好。
这种火焰筒就是浮壁式火焰筒。 早在先进涡轮燃气发生器(ATEGG)项目中,美国空军和海军就资助了GE公司发展分块式火焰筒技术。
现在,浮壁式火焰筒已经得到了比较广泛的应用,经过了实践的检验,国外一些先进的航空发动机都采用了这一技术,如V2500、高效节能发动机验证机E3、F100-PW-229、F119等。 分区供油结构 在高稳升燃烧室中,正常工作状态下主燃区的空气流量占大约50%,慢车功率状态时容易造成贫油熄火。
分区供油是调节主燃区油气比比较简单的方法,它能在小功率状态下提供局部富油,确保发动机能正常工作。在这项技术中,起飞、高空点火和慢车状态工作条件下,将燃油用阀门有选择地和部分燃油喷嘴接通。
在高于慢车功率的所有发动机功率输出时,可以打开所有的燃油喷嘴。 分区燃烧结构 分区燃烧最早出现在NASA资助的实验清洁燃烧室(ECCP)的项目中,还应用于E3发动机中。
GE公司的燃烧室带有并列燃烧区,即双环腔燃烧室,PW公司的燃烧室带有串列燃烧区。双环腔燃烧室外环是预燃区,内环是主燃区。
在起动、高空点火和慢车状态时,只有预燃区喷油工作,因为预燃区空气流速较低,适当富油以利于点火起动及慢车的燃烧效率。在大功率状态下,内外环腔都工作,使两个燃烧区在传统温升条件下提供贫油油气比,在高温升的条件下提供接近化学当量比的油气比。
这种设计方法的优点是燃烧长度短。因为双环腔的特点,每个环腔在短的总长度之内就能获得满意的长度-头部高度关系。
PW公司的串列燃烧区燃烧室前端是预燃区,后端是主燃区,分别带有喷嘴,工作方式与双环腔燃烧室类似。 关键技术: 1.燃烧气动热力学 (1)、高温燃烧室气动、热力方案及其最佳化 (2)、分区/分级燃烧。
3.航空发动机涡轮叶片故障检修论文怎么写
1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施,也是提高教学质量的重要环节。大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。申请学位必须提交相应的学位论文,经答辩通过后,方可取得学位。可以这么说,毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。毕业论文是大学生才华的第一次显露,是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷,是投身社会主义现代化建设事业的报到书。一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华,也不一定能对社会直接带来巨大的效益,对专业产生开拓性的影响。实践证明,撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节,是保证出好人才的重要措施。
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怠速不稳的论文 怠速不稳是发动机维修中遇到最多的故障。
如果诊断思路不正确会延长修理时间、降低工作效率,甚至使车主等待不及而转到另一家汽修厂。本文是笔者在长期实践中对此故障的摸索和总结,供同行参考。
一、怠速不稳的分类 1。 如何观察怠速不稳 ①观察发动机缸体抖动程度,也可以观看机油尺把晃动的程度,平稳的油尺把很清晰,抖动的油尺把看起来是双的;②从发动机转速表或读数据块观察,转速以怠速期望值为中心抖动,或在期望值一侧剧烈抖动,程序中的怠速期望值包括标准怠速值、负荷(打开灯光,自动变速器挂上挡等)怠速值、空调怠速值、暖车怠速值;③原地启动发动机,坐在座椅上感觉车身剧烈抖动。
2。 按出现规律分类 ①冷车(冷却液温度低于50℃)有节奏的不稳;②热车(冷却液温度高于50℃)有节奏的不稳;③无规律的剧烈抖动一、两下。
3、按抖动程度分类 ①正常,以怠速期望值±10r/min抖动;②一般不稳,以怠速期望值±20r/min抖动;③严重不稳,超过怠速期望值±20r/min抖动;④在怠速期望值的一侧剧烈抖动。 4。
按原因关联分类 ①直接原因,指机械零件脏污、磨损、安装不正确等,导致个别汽缸功率的变化,从而造成各汽缸功率不平衡,致使发动机出现怠速不稳;②间接原因,指发动机电控系统不正常,导致混合气燃烧不良,造成各汽缸功率难以平衡,使发动机出现怠速不稳。 5。
按故障系统分类 ①进气系统;②燃油系统;③点火系统;④发动机机械系统。 6。
怠速抖动机理 汽缸内气体作用力的变化(一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化),引起各汽缸功率不平衡,导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致,出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡,从而产生发动机抖动。 也可以说,凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速抖动。
二、怠速不稳的原因 1。 进气系统 (1)进气歧管或各种阀泄漏 当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管,造成混合气过浓或过稀,使发动机燃烧不正常。
当漏气位置只影响个别汽缸时,发动机会出现较剧烈的抖动,对冷车怠速影响更大。常见原因有:进气总管卡子松动或胶管破裂;进气歧管衬垫漏气;进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞;喷油器O型密封圈漏气;真空管插头脱落、破裂;曲轴箱强制通风(PCV)阀开度大;活性炭罐阀常开;废气再循环(EGR)阀关闭不严等。
(2)节气门和进气道积垢过多 节气门和周围进气道的积炭、污垢过多,空气通道截面积发生变化,使得控制单元无法精确控制怠速进气量,造成混合气过浓或过稀,使燃烧不正常。常见原因有:节气门有油污或积炭;节气门周围的进气道有油污、积炭;怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。
(3)怠速空气执行元件故障 怠速空气执行元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有:节气门电机损坏或发卡;怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。
(4)进气量失准 控制单元接收错误信号而发出错误的指令,引起发动机怠速进气量控制失准,使发动机燃烧不正常,属于怠速不稳的间接原因。 常见原因有:空气流量计或其线路故障;进气压力传感器或其线路故障;发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。
2。 燃油系统 (1)喷油器故障 喷油器的喷油量不均、雾状不好,造成各汽缸发出的功率不平衡。
常见原因有:喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。 (2)燃油压力故障 油压过低,从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状,严重时只喷出油滴,喷油量减少使混合气过稀;油压过高,实际喷油量增加,使混合气过浓。
常见原因有:燃油滤清器堵塞;燃油泵滤网堵塞;燃油泵的泵油能力不足;燃油泵安全阀弹簧弹力过小;进油管变形;燃油压力调节器有故障;回油管压瘪堵塞。 (3)喷油量失准 各传感器或线路故障,导致控制单元发出错误指令,使喷油量不正确,造成混合气过浓或过稀,属于怠速不稳的间接原因。
具体原因有:空气流量计(或进气歧管压力传感器)故障;节气门位置传感器故障;节气门怠速开关故障;冷却液温度传感器故障;进气温度传感器故障;氧传感器失效;以上传感器的线路有断路、短路、接地故障;发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。 3。
点火系统 (1)点火模块与点火线圈 近些年各车型多将点火模块与点火线圈制成一体,点火模块或点火线圈有故障主要表现为高压火花弱或火花塞不点火。常见原因有:点火触发信号缺失;点火模块有故障;点火模块供电或接地线的连接松动、接触不良;初级线圈或次级线圈有故障等。
(2)火花塞与高压线 火花塞、高压线故障导致火花能量下降或失火。常见原因有:火花塞间隙不正确;火花塞电极烧蚀或损坏;火花塞电极有积炭;火花塞磁绝缘体有裂纹;高压线电阻过大;高压线绝缘外皮或插头漏电;分火头电极烧蚀或绝缘不良。
(3)点火提前角失准 由于传感器及线路故障属于引起怠速不稳的间接原因,控制单元发出错误指令,使点火提前角不正确,或造成点火提前角大范围波动。常见原因有。
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