燃气涡轮发动机，最为专业的科普大片！

 

上一次，我们对燃气涡轮发动机的压气机进行了一个简单的介绍，原文链接如下：

离心式压气机VS轴流式发动机！

今天我们来学习一下燃气涡轮发动机燃烧室的基本知识。为方便期间下文中我们将燃气涡轮发动机燃烧室简称为燃烧室。

燃烧室

燃烧室，顾名思义，燃烧室就是发动机内油气混合物燃烧的场所。油是来自飞机燃油系统经过发动机燃油喷嘴雾化的燃油，气是来外界大气，经过压气机压缩，整流的气体。

燃烧室内发生的燃烧最重要目的是为涡轮提供平稳的高能气流。在这些气流的带动下涡轮平稳地转动，涡轮再通过与之连接的轴带动相应的压气机转动。压气机转动，吸入气体，气体经过压气机压缩，压缩气体进入燃烧室与燃油混合燃烧，燃气带动涡轮，涡轮带动压气机转动  ……此过程一直循环，发动机就源源不断地为飞机提供推力。

当然人们对一台优秀的燃气涡轮发动机往往会有更高的要求，它不仅要能够实现其最重要的目的：为涡轮提供平稳的高能气流，还要燃烧更高效，排气污染小，噪声污染小，燃烧稳定平稳，点火可靠，出口温度合理……以上目标的实现是发动机设计与制造的难点所在。

燃油燃烧完全程度可以用燃烧效率去衡量。燃烧效率是指1KG燃料燃烧后工作介质实际吸收的热量与1KG燃料燃烧理论上释放的热量之比。据有关资料显示，目前有的发动机该效率在海平面起飞时几乎为100%，高空巡航状态下，该效率为也可达到98%。

通过观察日常的汽车发动机尾气我们不难发现这样的规律，在进气一定的情况下，增大的发动机的油门，汽车会出现冒黑烟的情况。

冒黑烟是燃油燃烧不充分的重要体现，其主要的原因就是发动机油气混合物中油过多造成的。人们用油气混合比来表示油气混合物中，燃油流量和空气流量的比值。这一概念也适用于燃气涡轮发动机。为保证发动机拥有更高燃烧效率必须保证发动机内的油气比处于合适的范围。

为保证涡轮能够均匀地受力，燃烧室出口沿环形方向的温度要尽可能的均匀。沿轴向的温度分布要与涡轮的力学性能相一致。


通过观察涡轮叶片的结构，我们不能难发现涡轮叶片（包括转子和静子）的两端没有散热孔，且其受力情况比较恶劣。由于过高的温度会降低涡轮的力学性能，因此燃烧室出口沿径向的最高温度不能够在出现在两端，而是在叶片距距叶尖1/3处，两端的温度要低一些。

燃气涡轮发动机的燃烧室包括以下三种类型：多个单管燃烧室，环管形燃烧室和环形燃烧室。

1、多个单管燃烧室

该类型的燃烧室的主要特征如下：燃烧室由若干个单管燃烧室组成，每个单管燃烧室由一个管形的火焰筒及其外围单独的外壳组成，沿发动机圆周均匀地分布，各个单管燃烧室之间用传焰管(联焰管)联通，传播火焰和均衡压力。

2、环管形燃烧室

燃烧室的内、外壳体构成环形气流通道，若干个管式火焰筒，沿圆周均匀安装在环形气流通道里，相邻火焰筒燃烧区之间用传焰管联接。

3、环形燃烧室

燃烧室的内、外壳体构成环形通道，通道内安装一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而燃烧是在环形的燃烧区和掺混区进行的。

有人用这样一幅画去区分三者的区别，简洁明了。

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