涡轮喷气发动机制作图结构设计 .docx

涡轮喷气发动机制作图结构设计注意事项：个人自制涡喷是一项能力挑战，不建议无机械基础及未成年人尝试！另外在此申明：本资料如用于商业产品开发，请自行解决相关版权。谢谢合作！另外，制作中一定要有安全意识，！切记与高速运转物体，与火打交道，安全第一！安全守则：涡喷的制作不同于其他模型，由于涡喷在高温与高速条件下工作如果你不想被当成烤鸭请注意下面的事项！1 .别被火喷成烤鸭，玩火要有科学知识指导。2 .涡轮定要作劫平衡才能用3 .无论如何不要在共公场合试发动机，很多人围观不是好事。4 .涡轮转速高达70000转每分以上，没机械基础不要去试！5 .发动机试运与工作中，永远不要站在涡轮的两侧正对位，以免涡轮发生事故时，钢片高速飞出，象子弹一样，危及生命！特别提醒！做涡喷一定要有机加工与材料常识，了解金属，火灾，爆炸原理，等安全知识，安全第一。涡喷自制问题解答：1 ：.发动机如何自己设计？到哪里找材料，价钱如何？模型用的发动机不是大的发动机的按比列缩小，任何试图这样做都很可能是失败。值得推荐的是英国人-KUrtSchreckling设计的FD3-64航模涡喷发动机的设计，开创了小型发动机设计先河，用一个简单方法制作的放射式压气机，环型燃烧室，一个用简单方法制做出来的涡轮，达到了良好的效果。他的理念已被最新改进的各种新的设计所证实，并且都是以他的设计为基础进行的提炼。数字显示，许多爱好者根据他的著作理论，成功地将发动机用在了航模上。FDn09CI涡轮喷气发动机材料为不锈钢为主，材料成本很低，如果从材料本身的价值来说，以广州为例，也就100元上下，但由于个人爱好者，有些可能无机床，氢弧焊的话，到外面加工的人力成本会贵过材料费。但也无妨。再就是如果有认识不锈钢加工厂的话，找到边角料足矣做一台涡轮，如果你想省事些，可以用涡轮增压器上的压气轮来代替木头的压气轮。2 .涡轮容易加工吗，没专业设备如何做动平衡？涡轮是由型号为301,2.5mm不锈板剪口弯成，用一个小电钻配小砂轮可以打磨出翼型即可，关键的动平衡测试，记住这一点很重要！否则会导致发动机解体！是用我们的大拇指与食指来感觉振动。灵敏度相当高。足以完成涡轮的动平衡调试。3 .散热与轴承问题压缩空气将穿过轴套为轴承提供冷却，轴承为简单的滚珠轴承，用自身的压缩空气压油提供油雾润滑。可以用透平油，或低粘度的机械润滑油。FD3-64的设计合理的利用压气机的空气，将温度控制在600度以下，从而保证各部件的强度。在运行中我们要注意发动机的温度不能超高微型涡喷发动机燃烧试验和零件研究摘要微型涡喷发动机具有重量轻、功率大、能量密度高的优点，在军、民领域都有广泛的应用前景。目前，微型涡喷发动机技术尚处于起步发展阶段，其总体及部件设计技术还有待进一步的发展和完善。本文以10厘米级微型涡喷发动机作为研究对象，根据现有实验条件，制作发劫机样机，并进行燃烧试验和零件结构特点分析。通过制作10厘米级微型涡喷发动机，研究了微型涡喷发动机零件的制作方法，积累了零件加工的经验，也增强了动手实践的能力。对柴油、汽油和柴油汽油混合物这三种燃料进行燃烧试验，了解不同燃料的性质，比较不同燃料的燃烧效果，选取最合适燃料来驱动微型涡喷发动机。为了简化结构，本文中制作的10厘米级微型涡喷发动机以液化石油气作为燃料，在制作过程中，分阶段进行燃气试验。运用SoIidWorks软件的数值模拟功能，建立仿真模型，设置边界条件后，计算压气轮的增压比和效率。对微型涡喷发动机主要零件进行研究，分析压气轮、扩压器、燃烧室、涡轮等零件的结构特点。关键词：微型涡喷发动机；制作；燃烧；仿真计算；结构特点MicroTurbineEngine,sCombustionTestAndPartsStudyABSTRACTMicroTurbineEnginewiththeadvantagesoflightweight,highpowerandhighenergydensity,hasbroadapplicationprospectsinthefieldofmilitaryandcivilian.Currently,thetechnologyofMicroTurbineEngineisstillintheinitialstageofdevelopment,anditsoverallandcomponentdesignneedsfurtherdevelopmentandperfection.10-centimeter-levelMicroTurbineEngineistheresearchobjectofthispaper.Accordingtotheexistingexperimentalconditions,imakeamicroturbineengine,withdoingcombustionexperimentsandanalysisofthemainparts'structuralfeatures.Throughtheproductionof10-Centimeter-Ievelmicroturbinejetengine,istudytheproductionmethodsoftheengine'sparts,accumulatetheexperienceofthepartsprocessing,andenhancetheabilityofpracticing.Threekindsoffuelincludingdiesel,petrol,andthemixtureofdieselandpetrolaredidcombustionteststounderstandthenatureofthedifferentfuelsanddifferentfuelcombustion,inordertoselectthemostappropriatefueltodrivethemicroturbineengine.Inordertosimplifythestructure,produced10-centimeter-levelmicroturbineengineuseliquefiedpetroleumgasasfuel.Intheproductionprocessgascombustionexperimentsarecarriedoutinthreestages.IuseSoIidWorkssoftwarewithnumericalsimulationfunctiontocalculatetheefficiencyofthepressuregasturbine,andanalyzethecausesofloss.Ianalyzethestructurecharacteristicsofthemicroturbineengine'smainpartsincludingthepressuregasturbine,thediffuser,thecombustor,theturbineandsoon.Keyword：MicroTurbineEngine;production;combustion;numericalsimulation;structurecharacteristics目录摘要4ABSTRAC.T51绪论81.1 选题背景和意义81.2 国内外技术研究与发展现状91.3 本文主要研究内容112微型涡喷发动机制作122.1 工作原理122.2 零件加工122.2.1 进气口132.2.2 压气轮132.2.3 扩压器142.2.4 轴和轴套142.2.5 外壳152.2.6 燃烧器152.2.7 燃烧室162.2.8 涡轮172.2.9 导流器182.2.10 导流锥182.2.11 后端盖192.3 整机组装192.4 本章小结213微型涡喷发动机燃料的燃烧试验223.1 燃油试验223.1.1 燃料为柴油223.1.2 燃料为柴油和汽油混合物233.1.3 燃料为汽油233.2 燃气实验233.2.1 燃烧器制作完成后243.2.2 燃烧器与外缸配合243.2.3 燃烧器放入燃烧室内243.3 本章小结254压气轮仿真计算264.1 压气轮的结构264.2 压气轮模型和边界条件274.2.1 物理模型274.2.2 边界条件274.3 压气轮模拟结果分析284.4 本章小结295微型涡喷发动机主要零件的结构特点305.1 压气轮305.2 扩压器315.3 燃烧室315.4 涡轮325.5 导流器335.6 导流锥345.7 机匣355.8 轴承355.9 冷却系统365.10 本章小结365.11 375.12 385.13 391绪论1.1 选题背景和意义近年来,随着微机电系统(MicroElectro-MechanicalSystems，MEM)S技术、新型半导体材料、陶瓷材料及其加工制造工艺、微型传感器、微电子控制单元等多个学科领域技术的迅速发展，各种航空器也迅速开始出现了微型化的趋势。微型飞行器具有许多优点：其噪声低、雷达反射信号小，因而隐蔽性好，可以完成多种任务，包括：战场侦察和监视目标确认、空中布雷、侦察大型建筑物和设施内部乃至攻击敌方重点敏感部位等。我国最近几年也对微型飞行器给予了很大的重视，开始了相关技术的研究。开展微型飞行器技术研究，需要解决的最为关键的技术之一就是高能量密度的微型动力装置的研究。研究新型高能量存储密度、高功率重量比的动力装置是研制微型飞行器的首要任务。目前各种合适微型飞行器使用的能量储存介质中，化学燃料是能量储存密度最高的，可达到50KJg，是电池的100倍，虽然热机将化学能转变为机械能的效率较低，但是使用化学燃料的推进系统的折合能量储存密度按保守估计也将是电池的10倍以上。在普通尺寸的航空飞行器中，由于对推进系统功率重量比的迫切要求，人们首次研制出了涡轮喷气发劫机。所以，微型涡喷发动机(MiCrOTurbineEngine,MTE)是作为微型飞行器发动机最有希望的方案之一。MTE尺寸大致是普通涡轮发动机的1/1001/10,但是其推重比有显著提高。虽然微小尺度下气劫损失、传热问题以及加工制造问题的影响会制约MTE达到理想的高性能，但是它在性能方面的潜力是非常巨大的。近几年，微型涡喷发动机技术得到了大力发展，并已进入学术界和产业界的合作阶段，正在开发各种面向军、民领域的产品。美国国防部预研计划局(DARP)于1997年制定了一项耗资3500万美元的计划，对微型飞行器的各项关键技术如：微型飞行器平台、微型推进系统、飞行/控制系统、传敏器技术等进行研究。其中重点支持开展直径介于5mm50mm推力在0.01100N之间的微型涡喷发动机相关技术研究，并计划在近一、两年内将此范围内的各个推力级别的微型涡喷发动机相关技术推进到样机实验阶段。微型涡喷发动机作为一种特殊的航空发动机，广泛应用于无人机，巡航导弹以及航模等领域。它还可以作为将来的野战便携式能源，它体积小、重量轻，以加油的方式补充能源比充电更为方便快捷。另外在电力行业，近年来获得高度重视的分布式电源系统也以微型涡喷发动机为核心。微型涡喷发动机的结构特点和工作原理与常规的大型航空发动机基本类似，但是它在工作环境、使用要求等多方面都有别于大型发动机，具体表现在以下几点：1)采用两种燃料，主燃料为航空煤油，在燃烧室通过蒸发管气化燃烧，辅助燃料为易燃