第十七章 核心机 结构设计

平行光滑的壁面内，沿圆周均布一定数量的叶片而组成。气体介质在无叶扩压器内流动时，方向角基本保持不变，但在叶片扩压器内，气体必须按照叶片方向流动，所以流动状况较好，流动损失小，效率高。一般情况下叶片扩压器较无叶扩压器效率高3%~5%。

    接下来的燃烧室才是最为复杂的，有人说燃烧室就是螺丝壳里做到场，是不无道理的。陈东风在燃烧室中采用的是湍流两相燃烧形式，也就是在燃料液雾化后和空气参杂后的燃烧方式。

    其中的过程复杂还有震动的问题，为了加强稳定性。陈东风把燃烧室内壳体进行加强肋的安装，燃烧室内套很多采用加强肋予以加强。为减轻质量，在加强肋的辐板上可沿周向开许多减轻孔，在孔口处翻边加强。

    燃烧室壳体构发动机的主要承力件，不仅内部要加强，外部也要进行结构加强设计，例如采用搭接熔焊形式，它可以获得比滚焊更好的气密性。或者把壳体的形式设计结构比较合理，使焊缝远离安装边，可有效地减少焊接热影响区对安装边造成的挠曲变形。

    燃烧室壳体内部的火焰筒是燃烧的主要区域，一般由涡流器、火焰筒筒体、燃气导管等组成。陈东风设计的涡流器是叶片涡流器，这可以用来控制进入火焰筒头部的空气流量并建立强回流区，使高温燃气在火焰筒头部形成低速回流区，保证点火、稳定燃烧和完全燃烧。

    燃烧室燃烧的关键是燃料和空气进行混合，然后使燃料液雾化。而这个的关键一个设计师燃料喷嘴是否合理。陈东风采用的是离心式喷嘴，这个形式的喷嘴可以让燃料以一定的压力切向进入内腔，在离心力的作用下，实现雾化。

    当然离心喷嘴可分为好几个，例如双路双室双喷口喷嘴、双路双室单喷口喷嘴、双路单室单喷口喷嘴等，考虑到结构和实际问题陈东风还是采用了双路单室单喷口喷嘴。这种单喷口喷嘴可以将燃料快速雾化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。

    最后就是点火装置的设计了，所谓点火装置就是火花塞。陈东风考虑到火花塞位置不同，火焰传播距离和燃烧速度的变化率也不同，从而影响汽油机的工作性能。为此陈东风把火花塞布置在排气门附近，这可以一可以使火焰传播距离短，二可以使使末端气体受热减少。

    再考虑到为了减少各循环之间的燃烧变动，保证暖机和低速稳定性，陈东风采用了直接点火的方式。

    再说到涡轮叶片，他使用的燃料是汽油，所以燃烧温度大约是1000K左右，而市面上比较常见的耐热不锈钢的耐热温度大约是850K左右。为了不使燃烧后的高温气体使涡轮叶片直接氧化、脆化，需要对接触涡轮叶片的高温气体进行降温或者对涡轮叶片进行冷却。

    降低燃烧气体温度方面，陈东风是通过引入外涵道的气体进行混合降低接触涡轮叶片的温度。至于冷却涡轮叶片，陈东风也没有提高耐热不锈钢耐温性能的方面，只能另辟蹊径，一是采用了空心叶片，内部引进外涵道冷空气对其进行降温，二是在叶片上开空，使冷空气覆盖涡轮叶片，从而让涡轮叶片上有一层气模。至于怎么使气体均匀覆盖在涡轮叶片，这就和涡轮叶片在旋转，使外泄的气体受到了离心力，通过计算控制小孔开孔的位置和方向可以使气模均匀覆盖在涡轮叶片上。