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发动机燃烧室常见故障原因分析 蒋文华 084107202 0 引言燃烧室是冲压发动机核心部件之一。燃料与获得减速增压的来流空气进入燃烧室后混合和燃烧,要求能最有效地把燃料中的化学能释放出来,转化为高温燃气的热能,以提高气流的作功能力。一般来说,燃气温度越高,单位质量工质作功的能力就越大。为了提高发动机的推力和效率,必然要燃烧室是航空发动机三大部件之一，位于压气机和涡轮之间，用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许温度，以便进入排气装置内膨胀作功。对燃烧室的主要要求是：燃烧效率高、燃烧稳定范围宽、总压损失小、出口温度分布均匀，在飞机的飞行包线内点火可靠，排气污染小，结构可靠，重量轻，寿命长等。目前燃烧室的设计仍然采用经验/分析相结合的方法。燃烧室的研究主要集中于提高燃烧效率、降低耗油率、研究新的冷却方法和冷却结构、增加燃烧室温升、延长燃烧室使用寿命、改善结构可靠性、耐久性和维修性以及减少污染排放。1.2 燃烧室的结构 燃烧室的结构形式虽然多种多样，但它们都是由扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴和点火器等组成。现代先进燃烧室采用了新的技术和结构，其中包括浮壁式火焰筒、分区供油结构、分区燃烧结构、多孔层板发汗冷却、发散冷却和多基火焰筒冷却等。浮壁常规燃烧室由圆环轴向搭接起来，形成类似百叶窗的带缝型面，在开缝处射入冷空气以冷却火焰筒。造成火焰筒寿命过短的主要原因是圆环所受的应力太高。如果将圆环分段或分块，将使应力减小而寿命增加，而分块式结构又为使用其他材料创造了好机会，可以使用高熔点材料，并且使用了先进的冷却技术，使冷却效果更好。这种火焰筒就是浮壁式火焰筒。在高稳升燃烧室中，正常工作状态下主燃区的空气流量占大约50%，慢车功率状态时容易造成贫油熄火。分区供油是调节主燃区油气比比较简单的方法，它能在小功率状态提供局部富油，确保发动机能正常工作。在这项技术中，起飞、高空点火和慢车状态工作条件下，将燃油用阀门有选择地和部分燃油喷嘴接通。在高于慢车功率的所有发动机功率输出时，可以打开所有的燃油喷嘴。双环腔燃烧室外环是预燃区，内环是主燃区。在起动、高空点火和慢车状态时，只有预燃区喷油工作，因为预燃区空气流速较低，适当富油以利于点火起动及慢车的燃烧效率。在大功率状态下，内外环腔都工作，使两个燃烧区在传统温升条件下提供贫油油气比，在高温升的条件下提供接近化学当量比的油气比。这种设计方法的优点是燃烧长度短。因为双环腔的特点，每个环腔在短的总长度之内就能获得满意的长度头部高度关系。燃烧室前端是预燃区，后端是主燃区，分别带有喷嘴，工作方式与双环腔燃烧室类似。2 维修的故障分析方法和模型处理 2.1 发动机故障诊断技术维修工作中对故障的排除和预防过程中需要了解故障的规律以及对故障的模型进行分析，这对于确定维修的类型，有着重要的作用。故障诊断的基础理论是故障诊断学科的理论依据和科学分析方法研究还不太完善，其内容包括以故障统计分析为基础的故障宏观理论，它应用可靠性理论从宏观理论上定性和定量地研究系统运行过程地模型、状态特征和规律性，为进行故障预测和制定维修决策提供基础理论。故障微观理论也称为故障物理分析，主要研究故障起因及其发展规律，深刻揭示故障本质，建立各种可分析和计算故障物理模型。故障分析理论也称为故障数学分析，它是应用概率论、数理统计、逻辑代数、模糊数学、快速傅立叶变换等数学理论对故障特征及信息进行系统分析，为故障识别和预测提供定量地依据。 故障诊断的核心技术包括声振诊断、无损诊断、温度诊断、污染诊断、预测技术以及综合诊断及人工智能专家等技术的研究。这些核心技术是该学科体系的主体，也是相关学科交叉、融合和延伸的结果，这些技术构成了该学科发展的技术基础。 故障诊断的支撑技术包含信号采集、特征提取、状态识别、趋势分析、诊断决策、计算机辅助检测等专用装置和系统的研究。这些专用装置和系统为故障诊断提供必要的实施手段，也是学科发展的支撑技术。 对一个具体的飞机系统进行故障诊断的根本目的是保证该系统在一定的工作环境中与一定的工作期限内可靠和有效地实现其功能。故障诊断一般有两方面的含义：其一是查明导致系统发生故障的子系统或联系，其二是找到使这些子系统或联系处于故障状态的初始原因。如：是结构失效还是调节不当，或是外界干扰等。查明故障的初始原因乃是设备维修与决策的基础。 故障诊断的过程可以认为是一个“模式识别”的过程，因为不同状态可以认为是不同的“模式”，而“状态识别”就被认为是“模式识别”。通过对系统进行监控或观测，可以保证在系统发生故障时能够检测出系统的有关特征信息，并由此识别出系统和设备的状态，即系统设备可能的故障及其原因。因此系统的诊断过程可以表述如下。 故障诊断的过程可以归纳为如下步骤： 诊断的第一步是提取系统或设备的特征信号。一般来