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噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃?xì)廨啓C(jī)如何使用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥優(yōu)化效率
來源:上海自動(dòng)化儀表有限公司作者:發(fā)表時(shí)間:2019-08-15 08:35:10【小中大】
排氣是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)功能的關(guān)鍵組成部分。簡單地說,引氣是來自渦輪機(jī)的壓縮機(jī)部分或輔助動(dòng)力單元(APU)的壓縮空氣。燃?xì)廨啓C(jī)工程師能夠在整個(gè)飛機(jī)中以各種方式利用這種空氣來優(yōu)化效率。成功的引氣分布對整個(gè)飛機(jī)的運(yùn)行至關(guān)重要; 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在這種分配中起著至關(guān)重要的作用。
由于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥必須能夠在極端溫度和干燥條件下可靠運(yùn)行,因此碳石墨是許多氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥制造商的首選材料。碳石墨因其潤滑摩擦組件的能力而成為許多類似工業(yè)應(yīng)用中工程師的熱門選擇。
在探討在燃?xì)廨啓C(jī)工程和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥中使用碳石墨的優(yōu)勢之前,讓我們了解精心設(shè)計(jì)的引氣分配系統(tǒng)的要求以及它們?nèi)绾螏椭鷥?yōu)化噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī):從飛機(jī)系統(tǒng)分配的排氣中回收能量
如果沒有適當(dāng)?shù)囊龤夥峙湎到y(tǒng),可以從引氣中獲得的勢能基本上喪失??紤]到引氣溫度通常為400-500°F并使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在40psi,燃?xì)廨啓C(jī)排氣中存儲(chǔ)的大量能量在其他飛機(jī)系統(tǒng)中非常有用。考慮到飛機(jī)內(nèi)需要?jiǎng)恿Φ乃邢到y(tǒng),保留任何可能的能量對發(fā)動(dòng)機(jī)效率和最佳性能至關(guān)重要。
排氣能量如何在飛機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用
啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī):可以從APU抽取排氣,為空氣渦輪啟動(dòng)器提供動(dòng)力,從而提供使發(fā)動(dòng)機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)所需的初始扭矩
1.冷卻小屋:通過將可控的引氣供應(yīng)引導(dǎo)到飛機(jī)的空調(diào)包中,可以輕松調(diào)節(jié)機(jī)艙空調(diào)的溫度
2.保持可流動(dòng)的水流:可以使用排出空氣對飲用水儲(chǔ)水箱加壓,從而無需使用機(jī)載水泵
3.改進(jìn)飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué):當(dāng)通過專門的機(jī)翼襟翼進(jìn)給時(shí),引氣可以增強(qiáng)機(jī)翼上形成的邊界層
4.使飛機(jī)更加符合空氣動(dòng)力學(xué)
5.DE-ICE THE WINGS:熱流出空氣非常適合保持飛機(jī)的關(guān)鍵部位(即機(jī)翼)無冰
如何將燃?xì)廨啓C(jī)的排氣分配給其他噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)
引導(dǎo)極熱的加壓空氣流并非易事,并且不能僅通過任何材料來處理。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥必須能夠在高海拔地區(qū)運(yùn)行,承受極端溫度,并且盡可能輕。考慮到各種嚴(yán)格的考慮和規(guī)定,工程師的任務(wù)是選擇關(guān)鍵材料。
有助于排氣分配和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)效率的材料特性
工程師尋找具有獨(dú)特有益材料特性的機(jī)械碳石墨材料:
減重
碳石墨的一個(gè)特性是它的重量經(jīng)常被忽視(但在航空應(yīng)用中是至關(guān)重要的)。航空航天工程師在任何可以找到它的地方尋求減重。渦輪機(jī)上的額外磅,乘以渦輪機(jī)所需的數(shù)千個(gè)航班以及特定機(jī)群中的數(shù)千個(gè)渦輪機(jī),對航空公司來說具有巨大的貨幣影響,特別是考慮到噴氣燃料的成本驚人。因此,即使在設(shè)計(jì)與渦輪機(jī)上的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥一樣小的部件時(shí),碳/石墨是相對低密度材料的事實(shí)也是非常重要的。
環(huán)境耐久性
機(jī)械部件承受這種惡劣環(huán)境的能力也是至關(guān)重要的。在如此高的高度,大氣層非常干燥 - 這意味著在非氣候控制的飛機(jī)部分運(yùn)行的任何機(jī)械部件必須能夠成功處理非常干燥的運(yùn)行條件。在等式中添加極端溫度,似乎在這種環(huán)境中任何材料都不可能可靠地運(yùn)行。實(shí)際上,碳石墨制造商已經(jīng)專門針對這些操作條件設(shè)計(jì)了等級。
自潤滑和抗氧化
這些等級幾乎總是石墨化,因?yàn)槭ㄅc碳石墨相反)更潤滑并且具有改善的抗氧化性。碳/石墨制造商更進(jìn)一步,用氧化抑制劑浸漬這種石墨。這種氧化抑制劑不僅明顯改善了材料的抗氧化性(顧名思義),而且還提高了材料的成膜能力。由于在這些應(yīng)用中氣氛非常干燥,因此具有可在其上運(yùn)行的強(qiáng)力轉(zhuǎn)移膜是至關(guān)重要的。
導(dǎo)熱系數(shù)
在如此極端的溫度下,能夠從任何局部點(diǎn)消散熱量是很重要的。這可以防止局部熱量積聚,這可能是災(zāi)難性的。雖然這種影響對于高速軸承應(yīng)用更為關(guān)鍵,因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生過多的熱量累積,但氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥也受益于此特性。
碳/石墨處理氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用非常好,原因與碳/石墨處理大多數(shù)航空航天應(yīng)用的原因相同。很少(如果有的話)其他材料具有完美的材料特性組合,可以在極端條件下可靠地運(yùn)行。
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