发动机的燃烧室结构
美国GE公司F110涡扇发动机
风扇
3级轴流式,系F404风扇的放大型,转子叶片材料为钛合金, 第一级风扇带减震凸台,水平对开机匣,转子和整流叶片可单独更换, 风扇直径970mm,压比3.2,最大空气流量122.4kg/s.
燃烧室短环形燃烧室火焰筒材料为镍基高温合金hastelloy压器火焰筒头部安装20个组合式的燃油雾化装置双路离心喷嘴和双涡流器混合杯组件采用先进高效的冷却技术燃烧效率高出口温度场均匀无冒烟污染排放少
The F110 Engine
目录
• 一、研制过程 • 二、发动机结构 • 三、F110各型号 • 四、性能参数
1644~1700
1650
最大直径m
1.18
1.18
长度m
4.6
5.9
定型时间
1985
1987
用途
F-16
F-14
数据参考自《第三代战斗机用大推力涡扇发动机巡礼》
F110-GE-129
~7.2 129/76
0.7 1805 0.76 118~122.4 30.7 1730 1.18 4.6 1992 F-15 F-16 F-2
*F110-GE-400
海军型,为了满足F-14舰载机发动机舱的安装条件做了改进.1987年 开始用于F-14B/D.
*F110-GE-129
性能改进型,推力达129kN.提高了涡轮进口温度55～80℃,增大了转 速,改进了材料,采用全权数字式电子控制系统.涵道比降为0.76,零件数 目比F110-GE-100少40～50%.用于F-15,F-16和F-2.
一、研制过程
• 1976年GE公司制造了 一台F101X验证机，与原来的F101-GE-100相比， 减小了涵道比，提高了增压比。
涡轮发动机结构之燃烧室—燃烧室结构特点
PART
一 典型燃烧室结构组成
PART
二 典型燃烧室结构特点
头部扩压通道： 降低气流的速 度，使气流分 成两股。
火焰筒：燃烧 的场所,保证燃 烧充分, 掺混均 匀并使壁面得 到冷却
连焰管：起着 传播火焰, 均 衡压的作用
喷油嘴：供油, 使 燃油雾化或汽化, 提高火焰传播速 度, 利于稳定燃烧
旋流器：形成回流区, 保证火焰稳定。（安装在火流区, 保证火焰稳定
壳体：传递刚性应力， 构成二股气流通道
小结： 头部扩压通道：降低气流的速度，使气流分成两股。 机匣：形成二股气流的通道；承力。 火焰筒：燃烧的场所,保证燃烧充分, 掺混均匀并使壁面得到冷却。 连焰管：起着传播火焰, 均衡压的作用。 喷油嘴：供油, 使燃油雾化或汽化, 提高火焰传播速度, 利于稳定燃烧。
发动机实现能量转换的主要机构
发动机实现能量转换的主要机构
发动机实现能量转换的主要机构包括以下几个部分：
1. 燃烧室：燃烧室是燃料和氧气混合燃烧的区域。
在内燃机中，燃烧室是燃料喷入的地方，在外燃机中，它是与燃料燃烧室相连的热交换器。
2. 活塞：活塞是一个往复运动的部件，通常作为燃烧室的上下运动边界。
当活塞上升时，它压缩混合物，当活塞下降时，它把燃气从燃烧室推出。
3. 曲轴：曲轴是一个旋转部件，将活塞的线性运动转换为旋转运动。
活塞通过连杆与曲轴相连，当活塞上下运动时，曲轴就会旋转。
4. 气门：气门是控制燃料和空气进入燃烧室，以及产生废气排出的部件。
它们以机械或电子方式控制，以确保燃烧室内的适当混合和燃烧。
5. 火花塞：火花塞是产生火花的部件，用于点燃燃料和空气混合物。
它通过导火线将电流引导到火花孔，产生一个高能火花，点燃燃料和空气混合物。
这些主要机构合作工作，将燃料的化学能转换为机械能，并推动发动机的运转。
第十三章 航空发动机燃烧室资料讲解
3、燃烧完全
燃烧完全系数：
燃烧完全程度室发动机重要的经济指标，用燃烧效率来衡量。 燃烧效率（考虑了散热效应）：
热循环效率：
4、出口温度场符合要求
燃烧室出口的燃气流向涡轮 叶片，考虑到高速旋转的涡 轮叶片承受应力已经很大， 再加上高温气流的冲击，工 作条件十分恶略。于是要求 燃烧室出口气流温度场符合 涡轮叶片高温强度的要求， 不要有局部过热点，以保证 涡轮的正常工作和寿命。
三、对主燃烧室的性能要求
1、点火可靠 1）能在进口±50℃范围内实现良好的地面起动 2）高空熄火后能够再点火，保证安全 3）能在8-12km的高度实现可靠点火
发动机的点火高度是评定飞机或发动机的一个性能指标，目前达到的高度为89km，采取补氧等措施后可达12-13km。提高点火高度，也是目前研究的主要 课题。 2.燃烧稳定 要求燃烧室在点燃以后，必须： 1）在规定的全部飞行高度、速度范围内都能稳定燃烧，不被吹熄 2）在a=2-50的范围内能稳定燃烧 3）避免不稳定燃烧（振荡燃烧）
可见，燃烧室是动力机械的能量发源地，室发动机中的主要部件之一。 二、燃烧室工作特点 （1） 进口气流速度很大 （2） 燃烧室容积很小（容热强度大） （3） 工作温度高（2500K） （4） 出口气流温度T4受到涡轮叶片的强度的限制，不能过高 （5） 进口参数变化大
因此一个好的燃烧室必须在这些参数变化范围宽广的状态 下保证正常工作，至少不能熄火，以便保证发动机能发出 推力，飞机能安全飞行。而且，这一任务必须以最小的压 力损失、在有限的可用空间里释放出最大的热量、高效低 污染地实现，亦即高效、高强度、低污染的实现。
3. 沿叶高温度分布应符合中间高两端低的要求-等强度原则。
5. 压力损失小
气流流经燃烧室要产生压力损失。它主要包括摩擦损失、扩压损失、 穿过火焰筒的众多大小孔产生的进气损失、掺混损失以及燃烧加热引 起的热阻等等。
第5章 燃烧室
2、气动喷嘴
3、蒸发喷嘴
3、蒸发喷嘴
3、蒸发喷嘴
4、甩油喷嘴
5.2燃烧室基本构件的结构 5、点火器
间接点火：能量大，复杂，重 直接点火：高能电嘴 电嘴：气体放电电嘴 电蚀电嘴 半导体电嘴
5.3排气污染及减少排气的主要措施
（一）污染物的生成
NOx，CO，HC，微粒，SO2及光化学烟雾等
5.1燃烧室的基本类型
功用：将燃油化学能转化为热能，将压气机增压后的高压空 气加热到涡轮前允许的温度，以便进入涡轮和排气装置内膨 胀做功。 工作环境：高温、高负荷，热应力，热腐蚀 要求：稳定工作范围大、效率高、容热强度大、可靠 性高、维修性好、燃烧充分、污染小等。 组成：扩压器，壳体，火焰筒，喷嘴，点火器
无叶片式：喇叭形
径向叶片式
5.2燃烧室基本构件的结构
3、火焰筒
（3）火焰筒筒体的进气和冷却 火焰筒筒体：头部，筒体，燃气导管 头部：加速混合器的形成，保持稳定的火源，需要局部略 为富油，因此只有一小部分空气从头部进入 筒体：主燃区，加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃 烧 燃气导管：降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并形 成均匀的温度场；改变环管式燃烧室的气流通道 冷却： 气膜冷却 进气孔冷却
5.1燃烧室的基本类型
基本类型： 3. 环形燃烧室
结构特点：燃烧室的内、外壳构成环形气流通道，通
道内安装的是一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而 燃烧室在环形的燃烧区和掺混区内进行。 分类
带单独头部的环形燃烧室 全环形燃烧室 折流式环形燃烧室 回流式环形燃烧室
典型的环形燃烧室
典型的环形燃烧室
燃烧室气流分配
燃烧室结构及空气流量分配分析
燃烧室结构及空气流量分配分析摘要：燃烧室是发动机的三大部件之一，燃烧室工作好坏直接影响发动机的性能。
空气流量分配是燃烧室设计的基本内容，本文通过分析得出典型燃烧室结构形式，对直流、回流燃烧室结构和气流流程进行分析。
关键词：直流回流流量分配1.绪论燃烧室是发动机三大部件之一，将从压气机出来的高压空气与燃油进行混合，并使混合气体进行燃烧。
在燃烧室内，燃料化学能转化为热能，产生的高温高压燃气用以驱动涡轮作功。
燃烧室工作的好坏直接关系到发动机热能的转化和利用，影响到发动机功率输出。
燃烧室按照其气流流动方向可以分为直流型燃烧室和回流型燃烧室。
不同类型燃烧室对气流产生影响不同。
流量分配是燃烧室设计中重要内容，影响到燃烧室点火、火焰稳定、燃烧效率、总压损失等，进而影响到燃烧室的工作特性。
本文为得到直流、回流燃烧室流量分配的初步数据，采用面积法分析直流燃烧室和回流型燃烧室流量分配。
同时对直流、回流燃烧室结构和气流流程进行分析。
通过对直流型燃烧室和回流型燃烧室结构进行分析对比，得出不同燃烧室工作方式的区别，掌握不同类型燃烧室工作特性。
通过计算分析燃烧室的流量分配，得出不同类型燃烧室流量分配情况，为燃烧室优化设计工作提供数据支持。
1.直流、回流燃烧室结构分析2.1直流燃烧室一种航空发动机燃烧室属于直流型燃烧室，气流在火焰筒内直流而过，方向基本不改变。
主要组成包括火焰筒、燃烧室机匣，左、右燃油集流管、辅助燃油集流管，旋流器，电点火器等。
火焰筒是由围绕中心轴线的两个环形壳体组成，是空气与燃油混合燃烧的装置。
火焰筒壳体上分布有进气孔，为燃烧和冷却空气提供气流通路。
左右燃油集流管由14个燃油喷嘴组成，与辅助燃油集流管共同为燃烧室提供燃油。
旋流器位于火焰筒头部，空气经旋流器进入火焰筒，与燃油充分混合，并形成稳定的火焰燃烧区域。
从压气机进入到燃烧室的气流分成两股，一股经旋流器和燃烧室头部的小孔进入燃烧室中，与燃油进行混合并充分燃烧。
柴油机燃烧室
⑴涡流室式燃烧室
a、结构特点：通道方向与活 塞顶成一定的角度并与涡 流室相切。涡流室通常由 两部分组成，上部与气缸 盖铸在一起。下部（包括 连接通道）由耐热钢制成 ，称为“保温镶块”。
b、混合气形成特点： ①n↑→涡流增加； ②部分燃油在通道口附近 靠近壁面处着火；
③二次涡流（燃烧涡流） 进一步混合; ④对燃油适应性好。
定。 • 主要缺点： ①流动损失大，散热面积大，散热损失亦较大经济性差，耗油
率高。250～285 g／（kw.h）。 ②冷起动困难。压缩比较高，一般为18～22，需要起动辅助
装置。 ③低转时噪声大。
①直喷式：热效率高，省油。问题是对转速较敏感， 噪声高，排气污染较大；
②球型：发展趋势不大，主要是性能难于稳定，低速 性能不好。
• 混合气形成特点：
①压缩紊流；
②燃油喷入预燃室避免与气流 正面相撞；
③气流将一部分小油粒带向预 燃室的上方形成火源。
预燃室燃烧室
• 主要优点： ①α较小，全负荷＝1.2～1.3，最低可到1.1，空气利用率较
高； ②对喷雾质量要求不高，可用单孔式喷嘴，开后压力较低12
～14MPa；对燃油系的要求低，减少喷嘴堵塞现象。 ③对转速变化不敏感，高速性好，最高转速可达 5000rpm。 ④λp较低，运转平稳；排气污染小，易于调试；使用性能稳
以ω型为代表的半开式燃烧室
• 特点： ①采用多喷孔喷嘴、3-5孔，依靠燃油在空间雾化来实现； ②组织进气涡流，加速混合气形成。 • 优缺点：结构简单，相对散热面积小（即燃烧室表面积和
其容积之比小），可以获得较高的经济性。 ①散热面积小，压缩终点温度容易建立，ε也较低，约为
15-17。它的低温起动性好。 ②开启压力大20MPa左右．喷油泵易磨损； ③滞燃期中形成的可燃混合气量较多，λp较高，工作粗暴
飞机发动机原理与结构—燃烧室
燃烧室的总压恢复系数是：燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比 ，对于燃气 涡轮喷气发动机，燃烧室的总压恢复系数一般在 0.92～0.96 范围内。
6. 尺寸小，重量轻
温度场要求：
（1）火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； （2）在燃烧室出口环形通道上，温度分布尽可能均匀，在整个出口环腔内最高温度与 平 均温度之差不得超过 100－120℃； （3）沿叶高（径向上）靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些，而在距叶尖大约 三分之一处温度最高。
5.总压损失小
2. 燃烧室熄火
预防：
• 在飞机起飞、进近、着陆阶段，为了防止燃烧室熄火，确保飞行安全，需要接通发 动机 点火电门加强发动机点火;
• 飞行中，在复杂的气象条件下（如颠簸气流、严重积冰区、大雨 等），也需接通 发动机点火电门，实施点火，同时还需要维持发动机一定的转速，以提高稳定的燃 烧范围。
• 发动机的维护工作中，应加强对压气机防喘系统的检查和维护，使之处于良好的状 态， 防止因防喘系统有故障而发生喘振，导致燃烧室熄火停车；
f qmf qm
余气系数 α α=燃烧时实际空气量/理论所需空气量 燃料系数 β β=实际供油量/ 将空气中氧气完全燃烧完理论所需供油量
• α>1或β<1 贫油燃烧 • α<1或β>1 富油燃烧 • α=1或β=1 完全燃烧
• 油气比f要在一定的贫油或富油范围内才能燃烧，过于贫油或富油不可以； • 目前航空发动机燃烧室里的余气系数一般为2.53.5，但在中心燃烧区接近于1。
1. 燃烧室的工作过程和基本组件
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发动机的燃烧室结构
发动机是汽车、飞机、火箭等交通工具中必不可少的关键部件。
而
发动机的燃烧室作为其最核心的部分，是完成燃烧工作的关键地方。
本文将介绍发动机燃烧室的结构以及其所起到的重要作用。
1. 燃烧室的定义和作用
燃烧室是指用于燃烧混合气体的封闭空间，它是发动机内部完成燃
烧过程的关键部分。
燃烧室的主要作用是将燃料和空气充分混合并点燃，产生高温高压气体，从而推动活塞运动，驱动发动机工作。
2. 燃烧室的结构类型
发动机的燃烧室结构类型多种多样，根据不同的发动机类型和应用
场景，可以分为以下几种主要类型：
2.1 常压燃烧室
常压燃烧室又称为间歇式燃烧室，其特点是燃烧室与气缸之间没有
任何形式的连接，燃烧完成后将燃烧产物排出。
常压燃烧室结构简单，适用于一些小型、低功率的发动机，如割草机、小型发电机等。
2.2 常规燃烧室
常规燃烧室又称为接触燃烧室或混合燃烧室，其特点是燃烧室与气
缸之间通过气门或喷油器等形式连接，使燃料和空气充分接触，以实
现优化的燃烧效果。
常规燃烧室广泛应用于汽车发动机等各种高速、
高功率的内燃机中。
2.3 预混合燃烧室
预混合燃烧室也称为外燃燃烧室，是指燃料和空气在进入燃烧室之
前被混合成预混合气体。
预混合气体通过喷油系统喷入燃烧室，然后
点燃燃料，产生高温高压气体推动活塞运动。
预混合燃烧室一般应用
于大型航空发动机、火箭等高性能发动机中。
2.4 直喷燃烧室
直喷燃烧室也称为内燃燃烧室，是指燃料通过喷油器直接喷入燃烧
室内，与空气混合后点燃。
直喷燃烧室能够更加精确地控制燃烧过程，提高发动机的燃烧效率和动力输出。
直喷燃烧室广泛应用于现代汽车
发动机中。
3. 燃烧室的设计要点
不同类型的燃烧室具有不同的设计要点，但是有一些通用的设计原
则需要遵守，以确保发动机的燃烧室具有良好的性能和可靠的工作。
3.1 燃烧室的形状
燃烧室的形状对燃烧过程、燃烧效率和动力输出等有着重要影响。
优秀的燃烧室应该具有合理的形状和尺寸，保证燃料和空气能够充分
混合并进行有效燃烧，同时避免过高的温度和压力对发动机造成损害。
3.2 燃烧室的壁面温度
燃烧室壁面的温度是一个重要的设计参数，直接影响到发动机的热
效率和寿命。
过高的壁面温度会导致燃烧室材料的热损耗和热疲劳，
过低的壁面温度又容易引起积碳和燃烧不完全等问题。
因此，燃烧室
的壁面温度需要合理设计和控制。
3.3 燃烧室的燃料喷射形式
燃料喷射形式是指燃料进入燃烧室的方式和形式。
不同的燃料喷射
形式对燃烧过程和燃烧效率有不同的影响。
在现代发动机中，采用直
接喷射的燃料喷射形式可以实现更精确、更高效的燃烧过程。
总之，发动机的燃烧室结构在不同的发动机类型和应用场景下具有
多种多样的形式。
不同类型的燃烧室结构在设计上需要考虑燃烧效率、动力输出、热损耗等因素，以实现发动机的高效、可靠工作。
通过不
断的研究和改进，我们可以进一步推动发动机技术的发展，实现更清洁、节能的动力系统。