航空發(fā)動機葉片精妙絕倫的設(shè)計你知道嗎？

2016-11-25

眾所周知，發(fā)動機作為飛機推進系統(tǒng)中的一個組成部分，是一種高度精密和復(fù)雜的熱力機械，它的造價要遠遠的高于飛機中其他的部件。而航空發(fā)動機葉片更是發(fā)動機中的重中之重。

一、航空發(fā)動機葉片

首先，發(fā)動機中葉片主要分為四個部分：

扇葉、壓氣機葉片、高壓渦輪葉片、低壓渦輪葉片。你知道葉片在發(fā)動機中起多大作用嗎？

發(fā)動機中對氣體進行壓縮和膨脹，并且以最高的效率產(chǎn)生強大的動力來推動飛機前進的工作的就是這眾多的葉片。葉片是一種特殊的零件，它數(shù)量多，形狀復(fù)雜，要求高，加工難度大，而且是故障多發(fā)的零件一直以來各發(fā)動機廠的生產(chǎn)的關(guān)鍵，因此對其投入的人力、物力、財力都是比較大的，而且國內(nèi)外發(fā)動機廠家正以最大的努力來提高葉片的性能，生產(chǎn)能力及質(zhì)量，以滿足需要。

二、葉片的形狀設(shè)計

說了這么多，你可能會有疑問了，既然葉片數(shù)量多，為什么不把它設(shè)計成直的規(guī)則圖形，而是一個凹的曲線狀呢？這樣一來既減少了很多加工工藝，又降低了設(shè)計難度，可以減少很多成本。

為了解釋這個問題，先給大家介紹一些基本的概念知識。

首先，什么是流道？下圖是兩個典型的流道圖。

壓氣機流道圖

圖1 壓氣機流道圖

渦輪流道圖

圖2 渦輪流道圖

其次，圓周速度的計算公式是什么？在流道中，由于在不同的半徑上，圓周速度是不同的。

最后，什么是氣流的攻角？氣流的攻角是氣流相對于葉片速度方向與葉片弦線夾角。

接下來解釋葉片為什么一定要扭呢？

由于在流道中，不同半徑上的圓周速度是不同的，那么就導(dǎo)致在不同的半徑基元級中，氣流的攻角相差極大。而在葉尖，由于半徑大，圓周速度大，就造成很大的正攻角，結(jié)果使得葉型葉背產(chǎn)生嚴(yán)重的氣流分離；在葉根，由于半徑小，圓周速度小，造成很大的負攻角，結(jié)果使得葉型的葉盆產(chǎn)生嚴(yán)重的氣流分離。

因此，對于直葉片來說，除了最近中徑處的一部分還能工作之外，其余部分都會產(chǎn)生嚴(yán)重的氣流分離，也就是說，用直葉片工作的壓氣機或渦輪，其效率是極其低劣的，甚至?xí)_到根本無法運轉(zhuǎn)的地步。

這也就是為什么葉片一定要扭的原因。

三、葉片技術(shù)的改良

由于葉片的好壞優(yōu)劣直接決定飛機發(fā)動機的性能和質(zhì)量，現(xiàn)如今，在葉片的設(shè)計和制造領(lǐng)域仍面臨很多挑戰(zhàn)。

葉片的設(shè)計技術(shù)日益更新和完善，那么就讓我們對未來的葉片，未來的發(fā)動機拭目以待吧！

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