先进的TAPS II燃烧室是随着GE公司低排放燃烧室技术的发展而演进出来的图1显示了GE公司从CFM/GE90的双环腔燃烧室 (DAC) 到LEAP的燃烧室的低排放燃烧室技术的发展。
图1、GE公司低排放燃烧室技术的发展
LEAP的TAPS Ⅱ燃烧室是由通过TECH56计划发展而来并在GEnx发动机上的到应用的TAPS 燃烧室发展而来TAPS Ⅱ燃烧室的氮氧化物排放量将比CAEP/6的标准低50%。LEAP发动机与现用的 CFM56发动机 NOx 排放对比如图2 所示。
图2、LEAP发动机与现用的CFM56发动机NOx排放对比
在结构特点上,TAPS 燃烧室燃油喷嘴的主燃级燃油喷射采用的是气动雾化式。其通过主混合器空气旋流器的高压空气气流与主燃级燃油的射流相垂直 ,目的是使主燃级燃油的雾化更充分,混合度更高;
其进入燃烧室燃烧可在燃烧室内形成稳定的主燃级燃烧回流区。这种混合形式的燃烧模式在现代商用航空发动机燃烧室中采用较多,特别是用于具有多燃级燃烧的主燃级燃烧中,以便实现贫油燃烧,从而达到低污染排放的目的。
预燃级燃烧回流区和主燃级燃烧回流区可形成一定的交叠,从而形成预燃/ 主燃旋流交叠区。这样TAPS 燃烧室就可以仅用一套喷嘴系统实现发动机不同工况燃烧的要求(如图3所示)。
图3、TAPS燃烧室双环预混旋流器的气流和油路示意图
由于燃油预先与空气混合后喷入燃烧区进行燃烧,燃烧区也处于贫油状态。从燃烧室的燃烧区分布来看,TAPS燃烧室的燃烧分区更合理,可实现发动机全工况的贫油燃烧。就燃油燃烧效率而言,TAPS燃烧室的燃油燃烧效率更高,火焰温度更低,燃烧室出口温度场也更均匀,污染物排放更低。因此TAPS燃烧室是更为先进,结构更为简洁的燃烧室,并大大降低了氮氧化物 (NOx) 排放。
图4、新一代高压涡轮叶片
新一代高载荷高压涡轮
图4是LEAP发动机用的新一代高压涡轮叶片。LEAP发动机的高压涡轮采用了高载荷设计,目前LEAP核心机单级高压涡轮的设计压比是16。叶片材料为先进的涡轮新型材料 (ATAMS)。导向器和外罩环的材料使用了陶瓷基复合材料 (CNC) 。使得LEAP发动机的高压涡轮的效率和耐久性大幅提高,而重量明显降低。还应用了经过验证的涡轮导向器新结构;新的气动设计技术和减振叶片。
图5、陶瓷基复合材料(CMC)低压涡轮导向器叶片
新一代三维气动设计低压涡轮
LEAP发动机的低压涡轮采用了新一代三维气动设计。低压涡轮转子叶片材料使用了先进的耐高温、重量轻的钛铝金属间化合物 ( Titanium Aluminide) 材料。低压涡轮导向器叶片的材料为陶瓷基复合材料 ( CMC) 其质量仅为传统材料的1/2甚至更轻,但可以耐1200℃ 以上的高温,并且不需要冷却,易于加工 (如图5所示)。
集成推进系统
LEAP发动机和短舱将作为一体化推进系统来设计,作为集成推进系统,使用LEAP发动机的飞机拥有先进的进气道、声学处理和电动反推力装置,可以充分发挥其气动性能、重量和声学优势。
其他创新性技术
LEAP发动机上采用的其他关键创新性技术还有:
复合材料风扇机匣;
更轻的风扇包容机匣先进的冷却技术新的耐高温材料;
先进的控制诊断技术以及全新的性能保持特性技术等。
特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.