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喷气发动机中的燃气轮机如何使用气动调节阀优化效率

来源:上海自动化仪表有限企业编辑:发表时间:2019-08-15 08:35:10


      排气是喷气发动机功能的关键组成部分。简单地说,引气是来自涡轮机的压缩机部分或辅助动力单元(APU)的压缩空气。燃气轮机工程师能够在整个飞机中以各种方式利用这种空气来优化效率。成功的引气分布对整个飞机的运行至关重要; 气动调节阀在这种分配中起着至关重要的作用。
      由于气动调节阀必须能够在极端温度和干燥条件下可靠运行,因此碳石墨是许多气动调节阀制造商的首选材料。碳石墨因其润滑摩擦组件的能力而成为许多类似工业应用中工程师的热门选择。
在探讨在燃气轮机工程和气动调节阀中使用碳石墨的优势之前,让大家了解精心设计的引气分配系统的要求以及它们如何帮助优化喷气发动机性能。
 

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节能发动机:从飞机系统分配的排气中回收能量
      如果没有适当的引气分配系统,可以从引气中获得的势能基本上丧失。考虑到引气温度通常为400-500°F并使发动机保持在40psi,燃气轮机排气中存储的大量能量在其他飞机系统中非常有用。考虑到飞机内需要动力的所有系统,保留任何可能的能量对发动机效率和最佳性能至关重要。
排气能量如何在飞机系统中得到应用
启动发动机:可以从APU抽取排气,为空气涡轮启动器提供动力,从而提供使发动机主轴旋转所需的初始扭矩
      1.冷却小屋:通过将可控的引气供应引导到飞机的空调包中,可以轻松调节机舱空调的温度
      2.保持可流动的水流:可以使用排出空气对饮用水储水箱加压,从而无需使用机载水泵
      3.改进飞机空气动力学:当通过专门的机翼襟翼进给时,引气可以增强机翼上形成的边界层
      4.使飞机更加符合空气动力学
      5.DE-ICE THE WINGS:热流出空气非常适合保持飞机的关键部位(即机翼)无冰
如何将燃气轮机的排气分配给其他喷气发动机系统
      引导极热的加压空气流并非易事,并且不能仅通过任何材料来处理。气动调节阀必须能够在高海拔地区运行,承受极端温度,并且尽可能轻。考虑到各种严格的考虑和规定,工程师的任务是选择关键材料。
有助于排气分配和喷气发动机效率的材料特性
工程师寻找具有独特有益材料特性的机械碳石墨材料:
减重
      碳石墨的一个特性是它的重量经常被忽视(但在航空应用中是至关重要的)。航空航天工程师在任何可以找到它的地方寻求减重。涡轮机上的额外磅,乘以涡轮机所需的数千个航班以及特定机群中的数千个涡轮机,对航空企业来说具有巨大的货币影响,特别是考虑到喷气燃料的成本惊人。因此,即使在设计与涡轮机上的气动调节阀一样小的部件时,碳/石墨是相对低密度材料的事实也是非常重要的。
环境耐久性
      机械部件承受这种恶劣环境的能力也是至关重要的。在如此高的高度,大气层非常干燥 - 这意味着在非气候控制的飞机部分运行的任何机械部件必须能够成功处理非常干燥的运行条件。在等式中添加极端温度,似乎在这种环境中任何材料都不可能可靠地运行。实际上,碳石墨制造商已经专门针对这些操作条件设计了等级。
自润滑和抗氧化
      这些等级几乎总是石墨化,因为石墨(与碳石墨相反)更润滑并且具有改善的抗氧化性。碳/石墨制造商更进一步,用氧化抑制剂浸渍这种石墨。这种氧化抑制剂不仅明显改善了材料的抗氧化性(顾名思义),而且还提高了材料的成膜能力。由于在这些应用中气氛非常干燥,因此具有可在其上运行的强力转移膜是至关重要的。
导热系数
      在如此极端的温度下,能够从任何局部点消散热量是很重要的。这可以防止局部热量积聚,这可能是灾难性的。虽然这种影响对于高速轴承应用更为关键,因为摩擦产生过多的热量累积,但气动调节阀也受益于此特性。
      碳/石墨处理气动调节阀应用非常好,原因与碳/石墨处理大多数航空航天应用的原因相同。很少(如果有的话)其他材料具有完美的材料特性组合,可以在极端条件下可靠地运行。
 

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