淺談航空發(fā)動機高、低導面積匹配對轉差影響的研究論文

　　航空發(fā)動機(aero-engine)，是一種高度復雜和精密的熱力機械，為航空器提供飛行所需動力的發(fā)動機。作為飛機的心臟，被譽為“工業(yè)之花”，它直接影響飛機的性能、可靠性及經(jīng)濟性，是一個國家科技、工業(yè)和國防實力的重要體現(xiàn)。目前，世界上能夠獨立研制高性能航空發(fā)動機的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國等少數(shù)幾個國家，技術門檻很高。以下是學習啦小編今天為大家精心準備的：淺談航空發(fā)動機高、低導面積匹配對轉差影響的研究相關論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!

　　淺談航空發(fā)動機高、低導面積匹配對轉差影響的研究全文如下：

　　1 引言

　　轉差不合格是制約航空發(fā)動機生產(chǎn)的主要問題。平均故障發(fā)動機要反復排故很多次才能達到技術要求。轉差問題頑固的發(fā)動機重復試車次數(shù)增多，致使發(fā)動機生產(chǎn)周期過長。

　　轉差問題嚴重制約了航空發(fā)動機的生產(chǎn)進度，并額外占用大量企業(yè)資源，增加了不必要的制造成本，成為航空發(fā)動機制造的質(zhì)量技術瓶頸。本文通過理論與工程實際相結合以及大量的試驗驗證，確定了高低壓渦輪導向器最佳排氣面積控制區(qū)間和最佳高壓渦輪轉子葉片與靜子機匣間隙兩種方式解決轉差不合格率高的技術難題。采取了上述措施后，航空發(fā)動機轉差不合格率大幅降低，基本解決了轉差不合格故障對發(fā)動機生產(chǎn)的制約。

　　2 轉差的概念及影響轉差的因素

　　2.1 轉差的概念

　　轉差是航空發(fā)動機控制高壓壓氣機穩(wěn)定工作裕度的關鍵參數(shù)，即通過調(diào)整發(fā)動機的轉差可改變高壓壓氣機共同工作線在高壓壓氣機特性圖上的位置。轉差直接影響發(fā)動機在使用中的可靠性，是航空發(fā)動機驗收的主要指標之一。

　　2.2 影響轉差的因素

　　一般來說，轉差故障解決措施有控制高低壓渦輪導向器最佳排氣面積、控制最佳高壓渦輪轉子葉片與靜子機匣間隙、使用加長轉子葉片的高壓壓氣機及溫度修正試驗試車等幾個方面，本文針對高低壓渦輪導向器面積匹配對轉差的影響開展一系列研究。

　　航空發(fā)動機的轉差是：在n1=常數(shù)、噴口面積為常數(shù)的調(diào)節(jié)規(guī)律下，在中間狀態(tài)低壓相對換算轉速n 1hs=100.5%的條件下渦輪前燃氣換算溫度T3hs與高壓相對換算轉速n 2hs之間的關系，轉差△S=f( n 2hs， T3hs)。

　　當A低導、A高導確定后，則反映在一定轉差下n 2hs=f(T3hs)的關系。由此可知發(fā)動機的轉差線一旦確定之后，高壓轉子的共同工作線也即確定，如轉差在規(guī)定的范圍內(nèi)，高壓壓氣機的穩(wěn)定工作裕度即可以得到保證，同時也直接保證了發(fā)動機渦輪前溫度與高壓轉速之間良好的匹配，使發(fā)動機在可靠工作的前提下性能得以充分發(fā)揮。

　　3 轉差隨高、低導向器排氣面積變化的規(guī)律

　　通過查閱資料，參考航空發(fā)動機在熱力計算模型中得出：A高導每增加1cm2，△S約減小2.21格;A低導每增加1cm2，△S約增加1.21格。本文根據(jù)統(tǒng)計的多臺航空發(fā)動機高、低導向器排氣面積原始數(shù)據(jù)與轉差值，計算出轉差率。當不考慮A低導時，轉差△S隨A高導增加而減小;當不考慮A高導時，轉差△S隨A低導增加而增加。因為熱力計算模型的前提條件是在標準大氣條件下并且保證T3不變的情況，而我們統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中沒有考慮T3溫度和標準大氣條件，因此△S隨A低導及A高導變化趨勢不是很明顯，但也足以說明△S隨A低導及A高導變化的規(guī)律。

　　根據(jù)轉差公式△S=f( n 2hs， T3hs)可知，在T3hs確定后，對于不同的A高導和A低導值，只要保持A低導/A高導為常數(shù)，則△S基本不變，并隨A低導/A高導的減小，△S下降。通過統(tǒng)計的多臺航空發(fā)動機的高、低導向器的排氣面積的數(shù)據(jù)可看出此規(guī)律性較明顯(個別點考慮溫度的因素為壞點)?！鱏隨A低導/A高導變化的規(guī)律為△S隨A低導/A高導的增加而增加。另外，按統(tǒng)計高、低導面積原始值，計算出A低導/A高導數(shù)值，得出在A低導/A高導=2.427176±0.00573范圍內(nèi)，轉差率為△S=0~20合格。如果注意到這一點則調(diào)整的合格率較高。

　　在實際允許的導向器面積調(diào)整范圍內(nèi)，設A10為調(diào)整前的高導排氣面積，A20為調(diào)整前低導排氣面積，A1為調(diào)整后的高導排氣面積，A2為調(diào)整后的低導的排氣面積，轉差的變化應該有個經(jīng)驗公式：δΔS=α(A2-A20)-β(A1-A10)。分析認為：若保證高導面積調(diào)整前后不變而統(tǒng)計低導面積調(diào)整前后變化與轉差率變化的曲線，則得出的斜率即為α值。若保證低導面積調(diào)整前后不變而統(tǒng)計高導面積調(diào)整前后變化與轉差率變化的曲線，則得出的斜率即為β值。統(tǒng)計數(shù)據(jù)中有轉差不合格后調(diào)節(jié)高、低導面積的數(shù)據(jù)。在A1不變，只調(diào)節(jié)A2時，共統(tǒng)計了32組數(shù)據(jù)。畫出δΔS隨A2-A20變化而變化的曲線，斜率為0.2656。同時，在A2不變，只調(diào)節(jié)A1時，共統(tǒng)計了7組數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)點太少，沒辦法找出規(guī)律。因此得出轉差的變化可按下式估算：δΔS=0.2656(A2-A20)。

　　在實際試車中影響轉差率的因素非常多，如：噴口出口面積、大氣溫度、大氣含濕量等。若轉差不合格時，為了調(diào)整轉差值采取的措施也很多。如：(a)調(diào)整高低導向器排氣面積。(b)控制高渦葉片葉尖間隙，由原1.7~1.84內(nèi)控到1.65~1.75。(c)高壓渦輪導向器外環(huán)涂層采用前端面小間隙，后端面大間隙的坡度結構。(d)控制高渦轉子與高壓渦輪導向器五道封嚴篦齒的間隙值。(e) 控制低壓渦輪外環(huán)和級間封嚴環(huán)的尺寸和跳動：減小間隙。(f) 串裝高、低渦轉子。每次調(diào)節(jié)手段不唯一。因此，統(tǒng)計的數(shù)據(jù)由于眾多因素的制約很難得到試驗性驗證和規(guī)律性。

　　4、結論

　　(1)當不考慮A低導時，△S隨A高導增加而減小;當不考慮A高導時，△S隨A低導增加而增加。

　　(2)在A低導/A高導=2.427176±0.00573范圍內(nèi)，轉差率為△S=0~20合格。

　　(3)如果注意到以上兩點，則調(diào)整的合格率較高。轉差的變化可按下式估算：δΔS=0.2656(A2-A20)。