航空指飞行器在地球大气层内的航行活动,航天指飞行器在大气层外宇宙空间的航行活动。航空航天大大改变了交通运输的结构。

航天中涡轮喷气发动机有着什么作用?

飞机的制造中动力装置是飞机在发展中重要的因素,动力装置主要用来产生拉力和推力,使飞机前进。其次还可为飞机上的其他用电设备提供电源等。

现在飞机动力装置应用较广泛的有:航空活塞式发动机加螺旋桨推进器、涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮风扇发动机。除了发动机本身,动力装置还包括一系列保证发动机正常工作的系统。 飞机上除了这五个主要部分外,根据飞机操作和执行任务的需要,还装有各种仪表、通讯设备、领航设备、安全设备等其他设备。

航天中涡轮喷气发动机有着什么作用?

下面金利恒就详细为大家介绍一下关于涡轮喷气发动机的原理及它主要用到的原材料

涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。涡喷发动机分为离心式与轴流式两种,离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年发明,但是直到1941年装有这种发动机的飞机才第一次上天,也没有参加第二次世界大战;轴流式诞生在德国,并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力于1944年夏投入战场。相比起离心式涡喷发动机,轴流式具有横截面小,压缩比高的优点,当今的涡喷发动机大多为轴流式。

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涡轮喷气发动机的工作原理:

现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,就必须遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式发动机和活塞式发动机是相同的,都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的四个工作位置。

航空中涡轮发动机的优缺点:

  1. 与涡轮风扇发动机相比,涡喷发动机燃油经济性要差一些,但是高速性能要优于涡扇,特别是高空高速性能。

  2. 同时喷气发动机尽管在低速时油耗要大于活塞式发动机,但其优异的高速性能使其迅速取代了后者,成为航空发动机的主流。

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涡轮喷气发动机的主要原材料——高温合金GH90

GH90为时效强化型镍基变形高温合金,含有较高量的钴及多种强化元素。该合金在815~870℃有较高的抗拉强度和抗蠕变能力、良好的抗氧化性和耐腐蚀性、在冷热反复交替作用下有较高的疲劳强度以及良好的成形性和焊接性。

化学成分:

碳 C :≤0.13

铬 Cr:18.0~21.0

镍 Ni:余量

钴 Co:15.0~21.0

铝 Al:1.0~2.0

钛 Ti:2.0~3.0

锰 Mn:≤0.40

硅 Si:≤0.80

磷 P :≤0.02

硫 S :≤0.015

银 Ag:≤0.0005

铅 Pb:≤0.002

铋 Bi:≤0.0001

硼 B :≤0.20

铜 Cu:≤0.20

铁 Fe:≤1.50

锆 Zr:≤0.15

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高温合金GH90采用下列四种工艺之一进行熔炼:

(1)感应熔炼加电渣重熔;

(2)真空感应熔炼加电渣重熔;

(3)真空感应熔炼加真空电弧重熔;

(4)真空感应熔炼。

高温合金GH90的热处理制度:

  1. 冷拉棒材: 1080℃±10℃,保温时间见表1-2,空冷或水冷+750℃±10℃,4h,空冷。

  2. 薄板和带材(软态):软化处理1100~1150℃,1~10min,适当介质中冷却+750℃±10℃,4h,空冷。

  3. 薄板和带材(硬态):700~725℃,4h,空冷。

  4. 弹簧用冷拉丝材:+600℃±10℃,16h,空冷或+650℃±10℃,4h空冷。

  5. 冷拉和固溶处理的弹簧丝材:1080℃±10℃,8h,空冷+700~750℃±10℃,4h,空冷。

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金相组织结构

合金主要强化相是γ'-Ni3(Ti、Al),在晶内以大小不同的方形颗料关析出,在晶界上也可以见到这种形状的γ'相,碳化物在晶界上呈不连续的链状析出。

工艺性能要求

1、合金在锻造时易产生内裂,不允许重锤打击,不允许低温倒棱。钢锭装炉温度不高于700℃,最终加热温度1150℃±10℃,开锻温度不低于1060℃,终锻温度不低于950℃。

2、该合金的晶粒度平均尺寸与锻件的变形程度、终锻温度密切相关。

3、合金在固溶状态可进行惰性气体保护钨极电弧焊及闪光

装炉后低温区预热20-30分钟左右,推入高温区域1150-1180℃加热

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应用的概况

  1. 该合金在发动机上用作高温弹簧元件、高温紧固件、燃烧室卡圈、止动销等零部件。在国外还用作涡轮工作叶片、涡轮盘等零部件。

  2. 主要供应热轧和冷拉棒材、冷轧板材、带材及冷拉丝材。用于涡轮发动机涡轮盘、叶片、高温紧固件、卡箍、密封圈及弹性元件等。

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金利恒仓库实拍

涡轮喷气发动机的发展

涡轮喷气发动机适合航行的范围很广,从低空低亚音速到高空超音速飞机都广泛应用。前苏联的传奇战斗机米格-25高空超音速战机即采用留里卡设计局的涡喷发动机作为动力,曾经创下3.3马赫的战斗机速度纪录与37250米的升限纪录。

随着航空燃气涡轮技术的进步,人们在涡轮喷气发动机的基础上,又发展了多种喷气发动机,如根据增压技术的不同,有冲压发动机和脉动发动机;根据能量输出的不同,有涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和螺桨风扇发动机等。

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