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网上博彩哪个好,航发涡轮工作叶片简介之涡轮工作叶片的叶身|陈光谈航发217

时间:2020-01-11 11:40:24

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网上博彩哪个好,4 涡轮工作叶片

涡轮工作叶片在高温燃气包围下工作。它不仅承受转子高速旋转时叶片自身的离心力、气动力、热应力以及振动负荷,而且在热燃气作用下还易于腐蚀。另外,由于航空发动机的工况不断变化,叶片还得经受冷热疲劳,所以它是发动机中工作条件最为恶劣的零件。

特别是第1级涡轮工作叶片的高温强度对涡轮前燃气温度的选择起着决定性作用,而该温度对发动机性能影响极大。

航空发动机的发展过程始终围绕着如何提高涡轮前的燃气温度,例如:20世纪50年代的发动机燃气温度仅为1100k左右,70年代末发展的大型民用发动机的燃气温度则约为1450~1550 k,20世纪80年代发展的军用及大型民用发动机的燃气温度则约1650k,20世纪末发展的,用于21世纪初的军用发动机燃气温度则高达1850~1950k,甚至还要高达2000k。

图55、带冠的涡轮叶片

为达到不断提高燃气温度的要求,一直是从两方面着手:研制与发展耐更高温的材料以及发展与改进叶片的冷却技术,以降低在高温燃气包围下叶片金属材料的温度。在工艺方法上,早期的工作叶片均采用高温与高强度镍基合金锻造后经机械加工而成,随后采用真空精密铸造后抛光而成。到了20世纪80年代则逐渐采用定向结晶铸造与单晶铸造的叶片。

涡轮的工作叶片一般由叶身、中间叶根及榫头三部分组成。早期的发动机几乎都不采用中间叶根,20世纪60年代以后发展的发动机比较广泛地采用了中间叶根。

图56、遄达发动机高压涡轮工作叶片

4.1 涡轮工作叶片的叶身

与压气机工作叶片相比,涡轮工作叶片的叶身厚度较大,剖面较弯曲,截面积沿叶高的变化较急剧。

4.1.1 叶片带冠

很多发动机特别是比较先进的发动机的涡轮工作叶片常采用带冠结构,如图55所示,以提高涡轮效率与解决振动问题。这是因为,叶片带冠后,可以减少叶片尖部由叶盆向叶背的漏气,降低二次损失,提高效率。

如果在叶冠上再做1~2道封严用的篦齿,如图55(b)及图56所示,还能防止燃气在叶尖间隙中的由前向后的漏气,进一步减少漏气损失。相邻叶片的叶冠抵紧后可以减少叶片的扭曲变形和弯曲变形;叶片变为两端夹持,增强了叶片的刚性,提高叶片的振动频率;当叶片发生振动时,相邻叶片叶冠间产生摩擦可以吸收振动能量,起到减振作用。带冠叶片还可以采用对气动有利的薄叶型。

叶冠的形状可以做成平行四边形,也可做成锯齿形(如图55所示)。平行四边形叶冠结构较简单,便于拆装,装配时在相邻叶冠间留有一定间隙△。在理想情况下,工作时由于热膨胀等原因,此间隙应该消失,相邻叶冠相互靠上。

但实际在使用中由于制造误差及叶片与轮盘变形等因素,间隙难于控制,所以这种叶冠常有磨损不均的问题。锯齿形叶冠在装配时 a面靠预扭压紧,工作时由于叶片的扭曲变形,a面紧度加大,因而减振效果较好,但它却不能单片地装拆,只能整环装上轮盘或整环由轮盘上卸下;另外,锯齿形加工也较平行四边形难些。

为了抗磨损,a面需喷镀硬质耐磨合金。我国中国科学院金属腐蚀与防护研究所于20世纪90年代中期发展了一套用于 a面处的激光熔敷涂层强化处理工艺方法,将含有适量稀土元素的钴合金作为增硬材料,用500~800w的激光束辐照使其熔敷于 a面,得到了在高温下具有较高耐磨性能且有较稳定性能的涂层。

通过对采用这种工艺方法加工的叶片装于发动机进行长期试车,试车后检查敷层表面平面光亮,无剥落、蚀坑,发动机叶片仍保持试车前相互抵紧装配的状态。目前,这种工艺方法已在我国新研制的发动机中采用。

带冠叶片的缺点是由于有了叶冠使叶片重量加大,特别是它处于叶尖处。工作中由于叶冠的存在大大增加了叶身的离心的拉伸应力,也增大了榫齿与轮盘的负荷。另外,叶冠和叶身转接处也有一附加弯矩作用于叶身上,且该处还易产生应力集中。

为了减少叶冠离心力的影响,一般需将叶栅稠度增加,即加多叶片数,使相邻叶片尖部间的间距小,叶冠可以做得小些(即叶冠的周向长度小些),当然也可薄些。例如 wp7发动机的1级涡轮叶片数为61片,在其改进型 wp7乙型发动机中,1级涡轮叶片改用了带冠结构,此时将叶片数增加到94片,就是为了减小叶冠重量所采取的重要措施。

由于高压涡轮叶片处于最高的温度下工作,其高温条件下的强度比较紧张,因而一般发动机中,在此处均不采用带冠叶片。但是,罗·罗公司作为唯一例外的生产厂商,它所发展的许多发动机,如斯贝,tay,rb211系列发动机各种型号:-535、-535e4与-524g/h等,以及遄达700与遄达800,军用发动机rb199等,均在高压涡轮中采用了带冠叶片,之所以能采用,可能它们采用了高温强度较好的材料。高压涡轮叶片较短,采用带冠后,对性能比在长叶片中更为有利。

目前,大多数现代发动机的低压涡轮与中压涡轮中采用带冠叶片,这主要是这些叶片长,带冠后能较好地解决叶片振动问题。

rb211系列发动机中带冠的高压涡轮叶片设计得非常有特色,如图56 所示。在叶冠上端面除做有2道封严用的封严篦齿外,还做有一纵向导流片,导流片做成涡轮叶片叶型,两相邻叶冠的导流片组成了一收敛形通道,当一部分冷却叶片叶身的冷却空气由叶冠小孔流出时,流过此叶栅通道中膨胀,气流膨胀时对导流叶片作有一与转子旋转方向一致的推动力,对转子做有一定的推动功,也即将冷却空气中剩余的能量回收一部分,以提高效率。

在 rb211基础上发展的,用于波音777的遄达800 发动机上,其高压涡轮叶片的叶冠结构又有进一步的发展,图57示出叶冠将上端切去后的形状。 由图57可见,用于使冷却空气膨胀做功的导流片已由1片改为2片,以提高其膨胀效能;另外,为了提高叶冠在高温下的强度与可靠性,在叶冠中用激光打出许多不同流向的冷却孔(近30余个)。

图57、遄道800高压涡轮叶冠上的冷却孔(局部剖开)

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