[發(fā)明專利]用于清潔渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910263746.0
• 申請日: 2004-02-16
• 公開（公告）號: CN101776010A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·-J·耶普;P·阿斯普倫德
• 申請（專利權(quán)）人: 燃?xì)鉁u輪效率股份有限公司
• 主分類號: F02B77/04
• 分類號: F02B77/04;B08B3/02;F02C7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰;劉華聯(lián)

本申請是2005年5月19日提交的、名稱為“用于清潔渦輪風(fēng)扇 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的方法和設(shè)備”、申請?zhí)枮?00480001287.4的中國 專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及清潔燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的領(lǐng)域，并且更具體地， 涉及用于清潔安裝在飛行器內(nèi)的渦輪風(fēng)扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的方法和 設(shè)備。

背景技術(shù)

被安裝作為飛行器發(fā)動機的燃?xì)鉁u輪包括壓縮周圍的空氣的壓 縮機、將燃料與壓縮空氣一起燃燒的燃燒室及為壓縮機提供動力的渦 輪。膨脹的燃燒氣體驅(qū)動渦輪并且也導(dǎo)致用于推動飛行器的推力。

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機消耗大量的空氣。空氣包含以浮質(zhì)為形式的外來 的顆粒，該顆粒隨氣流進入燃?xì)鉁u輪。大多數(shù)外來的顆粒沿著氣路行 進并且隨排出的氣體離開發(fā)動機。然而，有的顆粒具有粘在在壓縮機 的氣路內(nèi)的部件上的性質(zhì)。象用于產(chǎn)生動力的燃?xì)鉁u輪那樣的固定的 燃?xì)鉁u輪可以配備用于過濾到壓縮機的空氣的過濾器。然而，安裝在 飛行器內(nèi)的燃?xì)鉁u輪不能配備過濾器，因為它可能使壓力顯著下降， 因此將燃?xì)鉁u輪更多地暴露給空氣沾染物。典型地，在飛機場環(huán)境中 發(fā)現(xiàn)的沾染物為花粉、昆蟲、發(fā)動機排出物、泄漏的發(fā)動機油、來自 工業(yè)活動的碳?xì)浠衔铩碜愿浇Ｑ蟮柠}、來自飛行器除冰的化學(xué) 物質(zhì)及象灰塵那樣的機場地面物質(zhì)。

優(yōu)選地，象壓縮機葉片及槳片那樣的發(fā)動機部件應(yīng)該是拋光的并 且是有光澤的。然而，在運轉(zhuǎn)一段時間后，外來的顆粒的覆蓋層逐步 增加。作為壓縮機污垢，這也是已知的。壓縮機污垢導(dǎo)致部件的邊界 層氣流的性質(zhì)發(fā)生變化。沉積物導(dǎo)致部件表面粗糙度的增加。當(dāng)空氣 在部件表面之上流動的時候，表面粗糙度的增加導(dǎo)致邊界層氣流變 厚。邊界層氣流的變厚對于壓縮機空氣動力學(xué)具有負(fù)面影響。在葉片 尾緣，氣流形成了尾流。尾流是一種渦流類型的湍流，對氣流具有負(fù) 面作用。邊界層越厚，在尾流中的湍流越強烈。與較厚的邊界層在一 起的尾流湍流具有減小通過發(fā)動機的質(zhì)量流的結(jié)果。減小的質(zhì)量流是 壓縮機污垢的最意義深遠(yuǎn)的影響。另外，較厚的邊界層及形成在葉片 尾緣的較強的尾流湍流導(dǎo)致減小的壓縮壓力增益，該減小的壓縮壓力 增益接下來導(dǎo)致發(fā)動機以減小的壓力比例運轉(zhuǎn)。在熱發(fā)動機工作循環(huán) 領(lǐng)域中的任何技術(shù)人員明白，減小的壓力比例導(dǎo)致發(fā)動機的熱力學(xué)效 率降低。壓力增益的減小是來自壓縮機污垢的第二最顯著的影響。壓 縮機污垢不但減小質(zhì)量流及壓力增益，而且減小壓縮機等熵效率。減 小的壓縮機效率意味著壓縮機需要更多的動力用于壓縮相同量的空 氣。減小的質(zhì)量流、壓力比例及等熵效率使發(fā)動機推力能力減小。通 過軸從渦輪得到用于驅(qū)動壓縮機的動力。由于渦輪需要更多的動力以 驅(qū)動壓縮機，用于推進的推力是更少的。對于飛行器飛行員，這意味 著他必須調(diào)節(jié)更多的動力以補償失去的推力。調(diào)節(jié)更多的動力意味著 增加燃料消耗并因此增加運轉(zhuǎn)費用。

壓縮機污垢對環(huán)境也具有負(fù)面影響。由于增加燃料消耗，隨之而 來的是象二氧化碳那樣的溫室氣體的釋放的增加。典型地，燃燒1kg 航空燃料導(dǎo)致3.1kg二氧化碳的形成。

由于壓縮機污垢引起的性能損失也使發(fā)動機的耐用性減小。當(dāng)不 得不燃燒更多的燃料用于獲得所需的推力的時候，隨之而來的是在發(fā) 動機燃燒室腔中的溫度的增加。當(dāng)飛行員調(diào)節(jié)在跑道上的起飛的時 候，在燃燒腔中的溫度是非常高的。溫度不是很遠(yuǎn)離材料能夠承受的 限度。控制這個溫度是在發(fā)動機性能監(jiān)測中的關(guān)鍵事項。用在熱氣路 部分中的傳感器測量溫度，該熱氣路部分在燃燒室輸出的下游。這作 為排出的氣體溫度(EGT)是已知的，并且被仔細(xì)地監(jiān)測。將暴露時 間及溫度記入日志。在發(fā)動機壽命期間，經(jīng)常檢查EGT日志。在EGT 記錄的某個點，為了檢修，不得不停止使用發(fā)動機，這是必須的。

高燃燒室溫度對環(huán)境具有負(fù)面影響。由于燃燒室溫度的增加，隨 之而來的是NOx形成的增加。NOx形成在很大程度上有賴于燃燒器的 設(shè)計。然而，對于給定的燃燒器，任何增長的溫度導(dǎo)致NOx增長的增 加。

因此，壓縮機污垢對象增加的燃料消耗、減小的發(fā)動機壽命、增 加的二氧化碳和NOx的排放那樣的航空發(fā)動機性能具有顯著的負(fù)面 影響。