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涡轮发动机靠高温燃气冲击涡轮叶片

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涡轮发动机靠高温燃气冲击涡轮叶片

发布日期:2019-08-23 作者: 点击:

  涡轮发动机靠高温燃气冲击涡轮叶片,驱动转子高速旋转,燃气温度越高,做功越多。但是随着温度越来越高,涡轮叶片就难以承受,所以把涡轮叶片做成空心。

  引来压气机的气体从中间通过,起到冷却的作用。对于涡扇发动机而言,提高涡轮进口燃气温度对于调整发动机性能,如增大发动机推力,提高发动机的效率和发动机的推重比都具有重要的意义。

  然而,涡轮进口燃气温度却受涡轮材料的耐热能力所限制。目前,先进航空涡扇发动机的涡轮进口燃气温度已经达到1800K~2050K,超出了耐高温叶片材料可承受的温度,所以须采用有效的冷却方式来降低涡轮叶片的壁面温度。

  涡轮进口燃气温度的逐年变化趋势。能在高温、高速、高压(简称“三高”条件下稳定工作是现代涡扇发动机对涡轮性能提出的基本要求。

  对于气流而言,温度、速度和压力是密切相关的三个参量,于是“三高”要求终就体现在尽可能提高涡轮进口燃气温度上面,而涡轮进口燃气温度也就成了衡量发动机性能好坏的一个关键性指标。

  根据计算,涡轮进口燃气温度每提高55°C,在发动机尺寸不变的条件下,发动机推力约可提高10%。可见,提高涡轮进口燃气温度有很高的实用价值,但由于涡轮叶片材料可承受的温度有限,这就需要对涡轮叶片采用冷却技术来提高这一指标。

  高压涡轮导向叶片表面的热障涂层可以提高叶片承温能力,缓解短时超温对叶片造成的损伤,但长期服役时,热障涂层与叶片基体的热膨胀系数间的差异将终导致叶片表面涂层脱落,使叶片的稳定性、抗高温性能下降。

  在叶片的结构设计上,叶盆、叶背分布有大量冷却孔以形成气膜冷却叶片,但其长期的工作环境温度仍会导致叶片表面涂层发生高温蠕变、脱落,甚至导致基体材料的烧蚀损伤。


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