航空发动机涡轮冷却系统及其工作原理
王欣欣
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王欣欣,. 航空发动机涡轮冷却系统及其工作原理[J]. 中国航空航天科学,20225. DOI:10.12721/ccn.2022.157148.
摘要: 航空航天事业的发展在一定程度上代表着我国的科技水平,所以如何加强航空航天领域的科研工作和航空安全管理一直都是重要命题。在航空飞行器中,发动机是核心部件,其运行稳定性直接关乎航空安全。然而发动机的工作环境恶劣,运行强度大,常承受高温侵袭,所以做好发动机的冷却就显得尤为关键。本文主要以航空发动机的涡轮冷却系统为研究对象,重点分析其系统结构与工作原理,进而对其故障检修进行探讨,以供参考。
关键词: 航空发动机;涡轮冷却系统;工作原理
DOI:10.12721/ccn.2022.157148
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航空发动机涡轮的运行是一个较为复杂的过程中,想要不断提高涡轮的工作效率,则需要从多方面入手,注重考虑涡轮气动设计、传热分析以及冷却技术等。基于此,对于航空发动机来说,必须配备相应的涡轮冷却系统,并根据实际运行的需求对涡轮附加空气流量进行有效处理,以切实减少涡轮在运行过程中发生故障问题的概率。

1、涡轮冷却系统的组成

1.1涡轮冷却控制附件

在对涡轮冷却系统进行分析时能够发现,现有的涡轮冷却系统为了能够更加高效地运行,一般由多个部分共同组成,其中较为主要的有电磁、分流、控制附件等。涡轮冷却控制附件内包含壳体、微动电门以及活塞等,控制附件的主要作用是以喷口加力的方式对电磁活门进行有效调节,对于断流活门的控制相对来说较为灵活。涡轮冷却系统的工作原理简单来说是指,发动机在正常运行状态下,需要涡轮冷却时,将压力控制管道的气路关小,将断流活门向下进行移动,整个过程中需要将所产生的数据信号进行实时发送。

1.2电磁活门

电磁活门的主要作用是对活塞上部的油压进行控制,控制过程需要以发动机综合调节器为前提基础,以此来达到高效控制的目的。当发动机处在特定的燃气温度或转子速度的时候,电磁活门会通过接收信号的方式来进行开关处理,在此基础之上能够高效地对油压进行控制。

1.3分流活门

分流活门相较于其他组成部分来说,整个构成并不复杂,其最为主要的作用是以操作杆的角度来进行开关的具体操作,通过有效控制的方式来对冷却控制附件上部的油压进行调节。

2、涡轮冷却系统的工作原理

涡轮冷却系统的工作原理相对来说较为复杂,当发动机在正常运行下,到达特定的参数区间时,发动机的调节器会开展运作,会按照前期系统参数的具体配置向喷口调节器的电磁活门进行信号的发出。随后,电磁活门会进行运行,将具有压力的燃油直接作用到涡轮冷却控制附件的压力腔内部,当压力腔受到压力的影响后,会开始逐渐下移,不断的下移会使空气热交换器与空气控制压力管路之间的气路闭合,与此同时要对空气进行控制,保持压力管路与大气之间始终保持有效的连接。涡轮冷却附件上的开关会发出相应的接收信号。

如果发动机在运行过程中,整体工作情况无法满足冷却接通的相关条件,此时的活塞会进行上移,上移所导致的结果是输送的空气量会逐渐减少。在此基础之上,如果能够满足相应的接通条件,但是发动机调节器并未接收到信号,微动开关会发出报警信号提示不冷却,会阻断应用油门杆进行操作的工作模式,此时的发动机在运行过程中并不会承受过大的负荷。

3、涡轮冷却系统的故障检测

由于涡轮冷却系统的复杂性,导致其在运行过程中很容易出现一些故障问题,故障问题的产生会影响航空发动机的运行,后续一系列工作都会受到不同程度的影响。为了保证涡轮冷却系统的正常运行,需要对故障进行有效检测,并且根据故障问题采用具有针对性的解决措施,以此来保证整个冷却系统的稳定运行。涡轮冷却系统的故障大致可以分为两个方面,分别是冷却断不开以及冷却未接通。针对涡轮冷却系统断不开的故障问题,工作人员在进行检测时,需要从涡轮冷却的具体条件入手,通过对条件进行判断来查验系统中是否有涡轮冷却接通的信号,如果有该信号,则需将检查重点放在附件微动开关上。针对冷却未接通的故障问题,工作人员在进行检查时,首先需要对仪器上的信号灯进行检查,查看电磁活门的信号灯以及具体供电情况。根据不同位置的检测结果进一步进行故障问题的分析。冷却未接通的故障问题大多都发生在发动机调节器与电磁活门的线路上。检修人员可以将这两个部位作为重点进行检查,以此达到更为理想的检修效果,进而对故障进行解决。

4、发动机涡轮冷却系统分析

4.1发动机涡轮冷却工作线路

发动机在具体运行过程中会呈现出不同的状态,为了能够对不同状态进行涡轮冷却,则需根据实际情况对不同的冷却气路进行设置,通过该种方式既能满足多样性的需求,同时也能减少故障问题的发生。冷却系统中的气路流量一般来说都是不可以进行调节的,对多条气路进行设置的优势在于能够在不同状态下实现灵活性的调节,最大限度满足发动机在不同运行状态下的冷却需求。除此之外,需要以零件温度的实际情况,按照器物来对涡轮进行冷却。通过该种方式能够对涡轮的运行安全性进行保证,并且始终保证涡轮处在稳定地运行状态下。

4.2发动机涡轮冷却控制系统

发动机涡轮冷却系统的主要作用是对冷却空气的流量进行控制与调节,运行过程中会以发动机的不同运行状态为前提基础,进而保证涡轮在任何工作状态下都能够得到有效的冷却,有效提高工作效率,保证系统的稳定运行。发动机涡轮冷却系统的主要构成部分有:汽滤、断流活门、电磁活门、分流活门等。除了一些关键的组成部分以外,还包含综合调节器、监控仪表以及喷口调节器等部件。每个部件所发挥的作用是不同的,断流活门的作用是根据控制气压的压力大小来对调节活门内部的活塞进行控制,使其进行上下移动,通过上下移动来达到空气流量调节的目的。断流活门的工作状态较为简单,只有开/关两种形态。断流活门如果处在关闭的状态下,此时的冷却空气流量是最小的,虽然流量小,但是并未完全断开。如果断流活门处在打开的状态下,此时的空气流量则是最大的。断流活门的开关情况则有内部气体的压力决定,如果与高压气体相通,随着压力的增大,断流活门会关闭。如果与低压气体相通,随着压力的减少,断流活门会开启。

结束语:

综上所述,在新时代背景下,我国航空领域的发展速度在不断加快,飞机的稳定运行会受到多方面因素的影响,发动机涡轮冷却系统是其中较为重要的一个影响因素。由于该系统具有一定的复杂性,在运行过程中很容易出现一些故障问题,为了保证系统的稳定运行,则需对涡轮冷却系统进行深入研究,掌握其运行原理,深入剖析系统,掌握造成故障问题的原因,进而根据问题采用具有针对性的解决措施,以此来不断提高发动机涡轮冷却系统的运行效率,保证飞机的稳定飞行。

参考文献:

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