淬火航空發動機噴油嘴材料(航空發動機噴口材料)
本篇文章給大家談談淬火航空發動機噴油嘴材料,以及航空發動機噴口材料對應的知識點,希望對各位有所幫助。
飛機噴油嘴怎么做啊?

噴油嘴其實就是個簡單的電磁閥,當電磁線圈通電時,產生吸力,針閥被吸起,打開噴孔,燃油經針閥頭部的軸針與噴孔之間的環形間隙高速噴出,形成霧狀,利于燃燒充分。
噴油嘴的基本介紹
噴油嘴本身是一個常閉閥 (常閉閥的意思是當沒有輸入控制訊號時,閥門一直處于關閉狀態;而常開閥則是當沒有輸入控制訊號時,閥門一直處于開啟狀態,由一個閥針上下運動來控制閥的開閉。當ECU下達噴油指令時,其電壓訊號會使電流流經噴油嘴內的線圈,產生磁場來把閥針吸起,讓閥門開啟好使油料能自噴油孔噴出。 噴射供油的最大優點就是燃油供給之控制十分精確,讓引擎在任何狀態下都能有正確的空燃比,不僅讓引擎保持運轉順暢,其廢氣也能合乎環保法規的規范。
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噴油嘴噴油嘴積炭及影響
作為電噴發動機的關鍵部件之一的噴油嘴,它的工作好壞將嚴重的影響發動機的性能。噴油嘴堵塞會嚴重影響汽車性能。堵塞的原因是由于發動機內積炭沉積在噴油嘴上或者由于燃油中的雜質等堵塞了噴油嘴通路。汽車行駛一段時間后,燃油系統就會形成一定的沉積物。沉積物的形成和汽車的燃油直接有關:首先是由于汽油本身含有膠質、雜質,或儲運過程中帶入的灰塵、雜質等,日積月累地在汽車油箱、進油管等部位形成類似油泥的沉積物;其次是由于汽油中的不穩定成分在一定溫度下發生反應,形成膠質和樹脂狀的粘稠物。這些粘稠物在噴油嘴、進氣閥等部位,燃燒時,沉積物就會變成堅硬的積炭。
?噴油嘴積炭及影響
另外,由于城市交通擁堵,汽車經常處于低速和怠速狀態,更會加重這些沉積物的形成和積聚。燃油系統沉積物有很大危害。沉積物會堵塞噴油嘴的針閥、閥孔,影響電子噴射系統精密部件的工作性能,導致動力性能下降;沉積物會在進氣閥形成積炭,致使其關閉不嚴,導致發動機怠速不穩、油耗增大并伴隨尾氣排放惡化;沉積物會在活塞頂和氣缸蓋等部位形成堅硬的積炭,由于積炭的熱容量高而導熱性差,容易引起發動機暴震等故障;此外還會縮短三元催化器的壽命。噴油嘴的工作好壞,對每臺發動機的功率發揮起著根本性作用。由于燃油不佳導致噴油嘴工作不靈,使缸內積炭嚴重;缸筒、活塞環加速磨損,造成怠速不穩,油耗上升,加速無力,起動困難及排放超標,嚴重的會徹底堵塞噴油嘴,損壞發動機。
?噴油嘴積炭及影響
因此,要定時清洗噴油嘴,長期不清洗或者頻繁地清洗噴嘴都會造成不好的影響。至于清洗的時間問題,要根據車況和平時加的燃油的質量來確定,一般來說,現在大多建議用戶2~3萬km左右進行清洗。車況好、燃油質量好可以延長到在4~6萬km左右。當噴油嘴有輕微堵塞時,對車況也有一定影響。有時候會出現這樣的故障:掛一擋,起步,車有些抖動,等掛高檔,加速時,這樣的現象又消失,假定車上的各種傳感器工作正常,節氣閥也清洗過,電路也正常,那很可能就是噴油嘴有輕微堵塞了。
但高擋位加速時,有可能輕微的膠質又被噴走(溶解)了,車的性能又恢復了。這樣的輕微堵塞噴油嘴的情況,一般可以不用清洗。因為輕微的膠質可以被溶解掉。所以在日常行駛中,應該經常跑一跑高速,以便減少積炭行成的可能性。當汽油質量差或者是行駛時間較長的車輛,如果長期不清洗噴油嘴,這種堵塞現象將更加嚴重,從而引起發動機噴油不暢,噴油角度和霧化不良,導致發動機怠速,加速或全負荷工況時工作不好,使得發動機功率下降,油耗上升,排放污染增加,甚至使發動機無法工作。因此,應定期認真清洗檢測噴油嘴,以確保其工作良好。
噴油嘴的養護
清洗噴油嘴
什么時候需要清洗需要具體選擇——噴油量多少的控制:同一類型的電噴車,汽油泵的壓力是恒定的,不論節氣門的開度大小,只要經過燃油壓力調節器的調節,噴油嘴的壓力始終都是恒定的。噴油嘴是和燃油泵及燃油壓力調節器嚴格配套使用的,只有設計的壓力,噴油嘴才能達到最佳的霧化效果,壓力低于設計壓力,噴出的油不是霧狀,呈柱狀,不宜與空氣混合;壓力過大,噴出的油呈圓錐面形狀,也不易混合,并且噴射的力量太大,很多的燃油直接就噴到管壁上,直接影響混合比參數。
?清洗噴油嘴
不論是加速還是怠速,壓力都應當恒定。不同的車型壓力也各不相同(有朋友提到的清洗機的幾擋選擇,其實是針對不同車型的壓力選擇,并不是加速怠速的壓力不同,錯誤選擇了噴油壓力,噴油嘴霧化不良)。噴油量的多少,取決于噴油時間的長短。噴油器按電磁線圈的控制方式不同,分為電壓驅動式和電流驅動式兩種。
電壓式也分低阻和高阻的,高阻的可以接12V電,低阻的只能接低電壓,錯接在12V上時間稍長會燒線圈。噴油時,電腦提供的電壓是恒定的,比如說12V,斷油時馬上變為0V,這個變化是瞬時的,就像是電腦語言里面的0和1一個概念,中間沒有0.5之說。換言之,這是一個脈動的直流電信號,并非什么交流電等等一類的名詞。交流電什么概念呢?正負交錯才叫交流電。好像汽車里面除了發電機整流器以前的部分,基本上接觸不到交流電。當噴油嘴堵塞時,噴油不暢,或者噴油嘴間隙有積碳及膠合物,達不到設計的噴油量或霧化效果,才需要清洗。
故障排除
1.噴孔堵塞
可用通針進行疏通,疏通后要經緯仔細地清洗。針閥體大平面與噴油嘴主體平面接觸不良,或針閥圓柱面磨損較大。若針閥體大平面與噴油嘴主體平面接觸不良,可用氧化鉻涂在平板上進行“8”字形研磨;若針閥圓柱面磨損較大,應成對更換針閥偶件。
?故障排除
2.密封不良
針閥和針閥體密封不良,造成噴油嘴霧化不良或滴油。
這種故障可用細的氧化鉻或牙膏,涂在針閥端的密封帶上,但千萬不要涂到圓柱部分,再將針閥插入針閥體,邊敲邊轉直到密合。
飛機的發動機為什么會噴火? 他是有扇葉的 還是噴氣的? 可以簡單的介紹下嗎?
我想你問的應當是噴氣式發動機。
噴氣式發動機一共有五個主要部件,從前之后分別是:(整流錐)進氣道,壓縮機,燃燒室,燃氣渦輪,尾噴管。
整流錐主要是用來整流,對發動機前方紊亂的氣體進行整流,另外當飛機飛行速度達到所在區域的音速時可以防止激波阻力。
進氣道導通整流后的氣體進入壓縮機。
壓縮機由靜子葉片和轉子葉片構成,靜子葉片與轉子葉片一圈一圈交錯排布,葉片通過收斂擴張控制氣流的速度從而達到對氣體壓縮的效果。
經過壓縮的氣體高速流入燃燒室,現在的燃燒室一般都是環式的,由多個點火嘴和兩個噴油嘴組成,噴油嘴把航空煤油霧化噴出,多個點火嘴點火保證油氣混合氣燃燒均勻充分。
經過燃燒后的氣體達到高溫高壓,沖擊燃氣渦輪,帶動渦輪轉動,由于渦輪軸與壓氣機軸為同軸,渦輪又帶動壓氣機轉動,所以燃氣渦輪是帶動發動機繼續工作的一個部件,簡單來說就是擁有續航能力的部件。
最后要說的就是尾噴管了,尾噴管一般是可收斂式,因為噴口收斂可以增加排氣速度,增大推力,現在還有一種尾噴管是收斂-擴張式,這個主要用于超音速飛機,因為氣體達到音速后越壓縮速度越小,所以在收斂到頂的時候氣體正好達到音速,此時才用擴張式尾噴管可以繼續增大氣流速度。
看過這些我想你應該可以明白了,因為油氣是點燃(燒)的,所以就有了“噴火”現象……
航空發動機噴嘴有幾種?
航空渦輪發動機使用的噴油嘴有離心式噴油嘴、氣動式噴油嘴、蒸發管式噴油嘴和甩油噴嘴。
? ? ? 離心式噴油嘴內裝有一個旋流器,其工作原理如圖所示。燃油從切向孔進入旋流室內,在旋流室內作急速的旋轉運動,燃油從噴孔噴出后,受慣性力和空氣撞擊力的作用破裂成無數細小的油珠,從而獲得良好的霧化結果。
? ? ?由于發動機在不同的轉速下工作時,所需油量的變化很大。大轉速時的供油量,一般比小轉速時的供油量大十幾至幾十倍。只有一條通路面積的單路噴油嘴就不能滿足要求,所以目前有的發動機使用雙路離心噴油嘴。
? ? ?離心噴嘴的優點是能夠形成均勻的混合氣保證燃燒室在寬廣的混合比例范圍內工作,工作可靠,結構堅固易于調試,在航空發動機中使用廣泛。
? ? 其缺點是1,供油壓力要求高2,存在高溫富油區,易造成發煙污染3,出口溫度場不均勻4,與環形燃燒室不協調。
? ? 氣動式噴油嘴的出現,克服了離心式噴油嘴的以下兩個缺點:噴油量與噴油霧化質量都直接與供油壓力相關:在大供油量時,由于霧化質量好,大部分是小直徑的油珠,由于其動量小,都聚集在噴油嘴附近,容易形成積炭。而氣動式噴油嘴油量的改變是依靠供油壓力,而霧化質量則依靠另外的氣動因素。
? ? 氣動式噴嘴油氣混合均勻,避免了主燃區的局部富油區,減少了冒煙和積碳;火焰呈藍色,輻射熱量少使火焰筒壁溫較低,氣動噴嘴不要求很高的供油壓力,而且在較寬的工作范圍內,噴霧錐角大致保持不變,所以容易使燃燒室出口溫度場分布比較均勻穩定。氣動式噴嘴簡化了供油管道僅用單管供油。其缺點是:由于油氣充分摻混貧油熄火極限大大降低,使燃燒室穩定工作范圍變窄;在啟動時,氣流速度較低,壓力較小,霧化不良。
? ? 在裝用蒸發管的燃燒室內,油氣的混合提前在蒸發管內進行,如圖?所示。經在?T?型熱管壁加熱蒸發,進一步與這部分高溫空氣摻合。實踐證明使用蒸發管的燃燒室燃燒效率較高,不冒煙,出口溫度場比較穩定。這種蒸發管式的供油裝置與環形燃燒室相回合,得到廣泛的應用。
? ? 甩油噴嘴在高轉速、小流量的折流環形燃燒室中得到廣泛運用。
戰斗機的尾部一直在噴火,長時間飛行不會熔化嗎?
在回答這個問題之前請大家回憶一下氣割切割鋼材的場景——當純氧與乙炔兩種氣體被點燃后以火焰的形式從割炬的割嘴噴出,切割火焰的溫度可達3000℃,割炬像“熱刀切黃油”般對鋼材進行切割。鋼材尚且能被高溫火焰切割,那么噴出火焰的割嘴為什么不會熔化掉呢?其實這個問題的性質與戰斗機噴火的發動機為什么不會被熔化是一個樣的,而且答案也基本相同,即使用耐熱材料。
戰斗機所使用的渦扇發動機所噴射的火焰溫度在1400~2200℃之間,發動機進氣處溫度低些,處于這個位置的部件溫度一般不超過1400℃,當發動機加力運行時燃燒室的溫度可達到最高1750~2000℃。這就意味著工業中用于切割鋼材的氣割割嘴在承受3000℃的高溫時尚不會熔化,戰斗機噴出的區區2000℃的溫度豈能熔化發動機?
▼下圖為正在使用乙炔-氧氣進行鋼板切割的工人。
人類目前已知的耐熱材料和掌握的耐熱材料技術對高溫的承受能力已經超過4000℃
截止目前,人類已知的超級耐熱材料為鉿(讀h),鉿,金屬Hf,原子序數72,原子量178.49,是一種帶光澤的銀灰色的過渡金屬。金屬鉿的晶體結構有兩種:在1300℃以下時,為六方密堆積(-式),在1300℃以上時,為體心立方(-式),鉿為六方密堆積變體(1750℃),其轉變溫度比鋯高。
純鉿金屬的熔點為2227℃,沸點為4602℃,當鉿金屬與其它金屬制成合金時熔點將會提高,比如Ta4HfC5(即五碳化四鉭鉿合金),其熔點高達4215℃。這樣的合金哪怕是用火焰溫度高達3000℃的氣割來燒蝕也是無效的,假如戰斗機的發動機采用鉿合金來制造,那么就算是全程開加力也不會被燒到熔化。
其次是鎢,純金屬鎢的熔點為3430℃,沸點為5927℃;第三是錸,純錸金屬的熔點為3186℃,沸點5627℃;第四是鋨,其熔點為3045℃,沸點為5300℃;第五是鉭,純鉭的熔點為2990℃,沸點為5425℃。
這足以說明飛機發動機噴的火溫度再高也不會發生“熔化”的事,畢竟除了能承受4000℃高溫燒灼的鉿金屬以外還有諸多可在2990℃~3400℃的高溫下保持不熔化的金屬材料,可以應用到任何一種有耐高溫需求的領域,包括戰斗機的噴氣式發動機。
戰斗機噴氣式發動機對耐高溫材料的需求形式
戰斗機會“噴火”的原因在于噴氣式發動機工作時獨特的工況,當燃油在發動機燃燒室內被噴油嘴以噴射的形式霧化以后形成高壓油氣混合物燃燒,高溫高壓的燃氣再從噴口向外噴出,從而獲得推力。
也就是說噴氣式發動機受到高溫工況影響的部位只有燃燒室和噴口,二兩個部位的部件需要承受750℃~2000℃高溫的影響,其中燃燒室內的渦輪盤是直接受燃燒的油氣混合物燒蝕的部件,它需要承受1400℃~2000℃高溫的考驗。
以F-22隱身戰斗機使用的F119型雙轉子小涵道比加力渦扇發動機為例:當飛機的飛行速度在0.9馬赫以下時燃燒室的溫度保持在950~1400℃之間;當飛機以1馬赫以上的速度進行超音速巡航飛行時燃燒室溫度將上升到1750℃,并且隨著時間的推移,溫度也呈線性上升。
當超音速巡航時間超過30分鐘或者2馬赫的速度飛行超過46秒時,燃燒室溫度將會達到2000℃,如果這個時候還不減油門,那么發動機燃燒室的渦輪盤葉片將會被燒毀。可見戰斗機的噴氣式發動機中對耐高溫材料的需求形式主要體現在燃燒室內渦輪盤的葉片上。
▼下圖為耐高溫材料制成的航空發動機葉片。
噴氣式發動機燃燒室的葉片主要使用耐高溫材料排名第三的錸
從上述中我們得知金屬錸的熔點是低于鉿和鎢的,那么為什么非要用耐熱排名第三的錸呢?
原因在于渦輪盤是一種在溫度最高、應力最復雜、環境惡劣的條件下,要承受超過700℃以上的高溫以及大約1000千克的離心拉伸應力,每個葉片承受的作用力相當于一輛F1賽車的產生的馬力,是工況條件最為惡劣的航空發動機零件。而鉿、鎢兩種金屬以及與之相關的化合物雖然耐高溫性能好,但是它們的延展性太好,高壓之下極易變形,抗屈服性能很差,不符合噴氣式發動機燃燒室的工況要求。
而傳統的渦輪盤葉片(泛指第一代到第三代)材質為鐵鎳基合金,比如美國普惠公司研發的PWA1480型、英國羅羅公司的CMSX-4型以及我國的DD6型合金葉片。第四代~第五代渦輪盤葉片則采用鎳基錸合金材料制造的單晶空心葉片,耐熱性能分別提高30℃和60℃。
比如我國用于裝備殲-20隱身戰斗機的“太行-15”渦扇發動機渦輪盤葉片就使用了型號為DD9的鎳基錸合金,耐熱極限突破了1940℃,殲-20得以基本實現超音速巡航飛行能力。
▼下圖為正在進行開加力實驗的國產“太行-15”渦扇發動機。
綜上所述我們可以得到這樣的結論:戰斗機一直在噴火的原因是噴氣式發動機燃燒室在燃燒油氣混合物時噴射出來的火焰,而制造發動機受熱部件的材料為耐熱的合金,所以不會熔化。
一直以來耐熱材料的耐熱性能都是制約噴氣式發動機發揮性能的主要因素,先進的飛機發動機的研發核心技術本質上是耐熱材料的研發,如果說噴氣式發動機是“工業皇冠”,那么制造噴氣式發動機的材料就是皇冠上的明珠。雖說人類掌握的耐熱材料能承受4000℃的高溫,但是這些材料難以應用到航空發動機的制造上,待人類技術突破這些制約時,估計距離征服星辰大海也就不遠了。
淬火航空發動機噴油嘴材料的介紹就聊到這里吧,感謝你花時間閱讀本站內容。

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