1.渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中混合氣的形成過程
    渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料是噴氣燃料。只有當(dāng)燃料汽化并與空氣適當(dāng)混合后才能進(jìn)行有效的燃燒，所以在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中也有一個(gè)混合氣形成過程，它對(duì)燃燒過程有重大影響。然而，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理與汽油機(jī)或柴油機(jī)工作原理有很大的區(qū)別，它們的混合氣形成過程也不相同。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中。燃料在5.07MPa或更高的壓力下，連續(xù)噴入高速（30m/s）的空氣流中。在一次點(diǎn)燃后，燃料連續(xù)噴入燃燒室。整個(gè)霧化、蒸發(fā)并形成混合氣的過程是連續(xù)進(jìn)行的。在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，決定混合氣形成質(zhì)量的因素主要是燃料霧化質(zhì)量、燃料本身的蒸發(fā)性以及燃燒室內(nèi)空氣流的擾動(dòng)強(qiáng)度。

    燃料濃度必須在一定的范圍內(nèi)時(shí)混合氣才能燃燒，而在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中，燃料的燃燒是在伴隨著高速氣流的條件下進(jìn)行的。燃料隨著氣流在火焰筒內(nèi)迅速流動(dòng)、滯留的時(shí)間不過幾毫秒。因此，能否在短時(shí)間內(nèi)迅速形成混合良好的可燃混合氣，對(duì)燃燒過程有很大影響。例如對(duì)起動(dòng)點(diǎn)火，特別是對(duì)高空再點(diǎn)火，由于發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷狀態(tài)，氣流的溫度和壓力都不高，混合氣如果形成不良（燃料蒸發(fā)性差），發(fā)動(dòng)機(jī)便不能點(diǎn)火起動(dòng)，造成事故。因而有的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油作為起動(dòng)燃料，就是因?yàn)槠偷恼舭l(fā)性較煤油好，有利于混合氣的形成。混合氣形成良好與否也影響燃燒效率。如果燃料霧化不良生成的大顆粒油滴來不及在燃燒室燃盡，便會(huì)使火焰伸長，往往使油滴尚未燃盡便隨廢氣排出燃燒室，因而降低燃燒效率，增大燃料的消耗量，也影響發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中混合氣形成的好壞決定于燃料的物化質(zhì)量和燃料自身的蒸發(fā)性好壞。

    2.噴氣燃料霧化對(duì)混合氣形成的影響
    在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中，混合氣形成過程的關(guān)鍵在于霧化。霧化顆粒愈細(xì)，單位體積燃料形成的油滴數(shù)量愈多，總蒸發(fā)表面就愈大，蒸發(fā)速度也愈大。一般油滴直徑減小到原米的1/10時(shí)，每個(gè)油滴的表面積將減少到原來的1/100,但油滴總數(shù)將增大為原來的1000倍，因此，油滴束的總表面積將增大為原來的10倍。

    在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造等霧化條件一定的情況下，霧化質(zhì)量主要決定于噴氣燃料的霧化性，即噴氣燃料的粘度和表面張力，其中粘度的影響更為突出。 噴氣燃料粘度過大，降低霧化質(zhì)量，增大燃料的消耗量。粘度過小，霧化過細(xì)，也不利于形成均勻混合氣。粘度大小還影響到供油量和油泵磨損。過去一般認(rèn)為噴氣燃料適當(dāng)?shù)恼扯仁窃?40℃時(shí)不宜超過60mm2/s。由于飛機(jī)速度越來越大，使用的燃料有逐漸加重的傾向。研究資料表明，-40℃時(shí)粘度達(dá)到200-250mm2/s的燃料在使用上并不產(chǎn)生太大困難。

    我國1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)噴氣燃料均規(guī)定20℃時(shí)的粘度不小于1.25mm2/s，-20℃時(shí)粘度不大于8mm2/s。高閃點(diǎn)噴氣燃料-20℃粘度不大于8.5 mm2/s，國外噴氣燃料規(guī)定-40℃（或-34.4℃）時(shí)的粘度應(yīng)低于16mm2/s,前蘇聯(lián)產(chǎn)T-5煤油則規(guī)定不超過60mm2/s。表面張力愈大的燃料，霧化愈困難。經(jīng)驗(yàn)證明，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用離心式噴嘴，當(dāng)采用噴氣燃料工作時(shí)，在各種情況下，包括溫度低達(dá)-40℃的情況，燃油的表面張力都能保證燃料有良好的霧化質(zhì)量。因此，噴氣燃料對(duì)表面張力大小沒有特別要求。

    3.燃料蒸發(fā)性對(duì)混合氣形成的影響
    霧化了的燃油滴在燃燒室中一面運(yùn)動(dòng)，一面蒸發(fā)為蒸氣，并與空氣混合，這就是燃油的蒸發(fā)過程。在燃油蒸發(fā)過程中，由于燃燒室氣體溫度一般比油滴溫度高很多，所以油滴不斷受熱，油溫逐漸升高，而氣體與油滴之間的溫度差減小，于是油滴升溫的速度減慢。另一方面，隨著油滴溫度升高，蒸發(fā)過程加快，蒸發(fā)過程中的油滴所吸收的汽化潛熱也增多，這是使油滴溫度降低的因素。這樣，油滴在不斷升溫和不斷蒸發(fā)的過程中zui終達(dá)到某一平衡溫度，在這以后，油滴在不變的溫度下繼續(xù)蒸發(fā)直到全部氣化，這個(gè)溫度就叫等溫蒸發(fā)平衡溫度。

    在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，影響燃料蒸發(fā)的因素很多，主要為:①燃料的霧化質(zhì)量;②燃料本身的蒸發(fā)性;③外界氣體對(duì)油滴的傳熱過程，包括空氣的溫度和油滴溫度之差，油滴及空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度等;④燃油蒸汽向周m環(huán)境的擴(kuò)散過程。由于蒸汽不斷向外擴(kuò)散，降低了油滴表而附近燃油蒸汽的濃度（或蒸氣壓），才能創(chuàng)造繼續(xù)蒸發(fā)的有利條件。擴(kuò)散過程越迅速，燃油的蒸發(fā)也就越迅速。下面著重從燃料的蒸發(fā)性方面進(jìn)行闡述。

    在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中，除起動(dòng)情況外，燃料是在壓力下通過旋流室，再經(jīng)噴嘴噴射到已點(diǎn)燃的高溫燃燒室中。由于噴嘴的設(shè)計(jì)使燃油一般能保證良好的霧化質(zhì)量，所以在劇烈擾動(dòng)的高溫氣流中能迅速蒸發(fā)。從理論上看，正常工作時(shí)點(diǎn)火以后，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用從輕質(zhì)的汽油、煤油以及輕柴油，直到重質(zhì)油料作為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作燃料，它們都可以使發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)際上也曾使用過40-350℃的各種餾分的燃料進(jìn)行試驗(yàn)。不過，當(dāng)使用重質(zhì)燃料時(shí)，必須攜帶少zui的輕質(zhì)燃料（如汽油）作為起動(dòng)點(diǎn)火或高空熄火時(shí)再點(diǎn)火之用。使用過重燃料就會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來不安全的因素。

    實(shí)踐證明，使用輕質(zhì)餾分燃料有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的地面和高空起動(dòng)，不僅能改善燃燒的條件，而且可以增強(qiáng)火焰的穩(wěn)定性，也可以改善燃料的低溫性能。但是餾分過輕會(huì)增加供油系統(tǒng)中產(chǎn)生氣阻的危險(xiǎn)，使燃油泵的磨損增大，同時(shí)，還會(huì)使燃料的體積發(fā)熱量降低。如使燃料餾分加重，雖能增加燃料的體積發(fā)熱量，擴(kuò)大燃料的來源，但燃燒時(shí)容易產(chǎn)生積炭，燃燒不*，特別是燃料的低溫性能會(huì)降低。

    基于上述考慮，作為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料既不宜過重，也不宜過輕。目前各國普遍采用150-300℃范圍內(nèi)的煤油餾分作為標(biāo)準(zhǔn)燃料，但為了擴(kuò)大油品來源，也使用了部分餾分較寬的燃料（例如60-300℃等）。使用煤油餾分作為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的另一個(gè)主要原因，就是因?yàn)樗瓤梢栽诠ぷ鳁l件下保證良好的霧化和蒸發(fā)，又具有較好的高空性能。噴氣燃料的高空性能是指飛機(jī)高空飛行時(shí)，燃油在燃料系統(tǒng)中不易產(chǎn)生氣阻和引起損失的傾向。噴氣燃料高空性能的質(zhì)量指標(biāo)通常以燃料的飽和蒸氣壓表示（推薦采用上海羽通儀器儀表廠生產(chǎn)的YT-8017系列雷德法飽和蒸汽壓測(cè)定儀）。蒸氣壓越大，表明燃料中含輕組分多，飛機(jī)在高空容易產(chǎn)生氣阻，而且燃料的蒸發(fā)損失也大。因此，對(duì)噴氣燃料的飽和蒸氣壓常加以限制。規(guī)格中對(duì)1號(hào)及2號(hào)噴氣燃料未加限制，這是因?yàn)閷?duì)該燃料的初餾點(diǎn)及10%餾出溫度有嚴(yán)格的限制，含輕組分很少。對(duì)含輕質(zhì)成分較多的4號(hào)寬餾分燃料，則規(guī)定其38℃時(shí)的飽和蒸氣壓不得超過20kPa.飛機(jī)燃料系統(tǒng)在高空容易產(chǎn)生氣阻的原因，除燃料的蒸發(fā)性外，主要是高空大氣壓力降低。當(dāng)高度達(dá)到15000m時(shí)，大氣壓力只有12kPa。由于噴氣飛機(jī)上升速度很快，到達(dá)高空后，燃油箱因有絕緣材料的保護(hù)，降溫很少，這時(shí)燃油在低壓下很易蒸發(fā)。如蒸氣壓過大，則可以引起沸騰，燃料中溶解的空氣也大量逸出，促使形成氣阻，使供油中斷，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。同時(shí)，由于大量蒸發(fā)也造成燃料的損失。

    由上述可知，燃油的蒸氣壓實(shí)際上限制了飛機(jī)飛行的高度。國內(nèi)曾用幾種蒸汽壓為7.5-10.5kPa的寬餾分煤油在某些國產(chǎn)軍用飛機(jī)上試驗(yàn)，起飛前油溫為38℃，飛行到16000m以上未產(chǎn)生氣阻。根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)油溫達(dá)到48℃時(shí)，其產(chǎn)生氣阻的高度約為14000m?？梢?，若起飛前油溫超過40℃時(shí)，使用寬餾分煤油，其飛行高度將受到一定限制。關(guān)于國產(chǎn)噴氣燃料高空蒸發(fā)損失，也曾用幾種煤油按不同機(jī)種的條件作過模擬試驗(yàn)。燃料的初餾點(diǎn)與10%餾出溫度愈低，（檢測(cè)方法為羽通公司生產(chǎn)的YT-6536系列蒸餾測(cè)定儀）蒸氣壓愈大，則高空中的蒸發(fā)損失愈大。蒸發(fā)性相同的燃料，油溫愈高，蒸發(fā)損失愈大。從模擬試驗(yàn)及實(shí)踐表明，目前我國使用的噴氣燃料在現(xiàn)有機(jī)種上使用，不會(huì)影響高空性能及航程，也不會(huì)因燃料的少量損失而影響其他使用性能。至于目前所用燃料具體的保證飛行高度，一般資料認(rèn)為在油箱不密封或無增壓裝置的飛機(jī)上使用140-280℃餾分的噴氣燃料，由于其蒸氣壓較低（低于13.3kPa），可保證燃料系統(tǒng)在12000-14000m以上的高度正常工作。60-280℃寬餾分燃料的蒸氣壓較高，在油箱不密封或無增壓裝置情況下，飛行高度達(dá)10000-12000m時(shí)仍可保證燃料系統(tǒng)正常工作。為保證飛機(jī)高空飛行，目前采用的方法是將飛機(jī)油箱增壓并采用中介泵或增壓油泵，對(duì)燃料則限制其蒸氣壓不得超過20.OkPa。

相關(guān)檢測(cè)儀器：YT-6536系列蒸餾測(cè)定儀  YT-8019系列雷德法飽和蒸汽壓測(cè)定儀

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