GR180涡喷制作经验分享（大功告成，感谢所有帮助过我的人）

jy_jet

看了楼主的帖子觉得中国的微型涡喷时代已经开始了，敬佩楼主的专研精神。微型涡喷看似简单，但高温高速又决定了它与众不同的一面。坊间多数喜欢逆向KJ66、GR180等微型涡喷，没有接触过涡喷的朋友想尝试，一旦进入以后就如楼主所说“有种下水的感觉”，想回头，但已经投入了那么多，还是硬着头皮往前冲。这里给后来者一个启示：想入涡喷行业，先把基本的原理，和自己的情况搞清楚，要不然有可能就半途而废，打击自己的积极性。（必须赞扬楼的另外一种愿意分享的精神，弥足珍贵。）关于楼主发的图片想提几点不成熟的建议，以供楼主参考，不对，还请指正。
楼主的产品90000r/min能到8kg已经不错，从网上看到的原机性能90000r/min应该在9kg（排气温度在550度左右），有关推力小的原因需要检查排气温度以及你的压气机、涡轮是否与原机一致（同一个增压器型号）。看了你发的燃烧室试验后的图片，判断应该是燃烧不匀，以及燃烧室外壁与内壁正好相反（或许我看错了），成品燃烧室外壁与切割工具或打孔工具在一边，就是说你现在燃烧室的外壁一般应该在里边，这里如果要说理论很长，涉及到每个孔的流量系数等东西。如果你有原机的图片你可以仔细看一下，他们的燃烧室制造方法，还有就是你的保证你的孔位于原机的一致。燃烧室璧山出现一块块的高温燃烧过的痕迹可能与你的各个供油管有关，不知道你是否测试过同样供油情况下一定时间内各个出油管的量是一样的。看了你有704作为密封和固定用，不知道试验过程中有没有时不时的出现一两股明火从尾部射出，如果有，极有可能是漏油（704最高耐温250度，使用要求要去除油污。）。关于推力小，不能简单判断为压气轮与燃烧室不兼容，还有可能是涡轮与压气轮不匹配。这里需要一套完整的测试设备，需要测量压气轮出口压力，排气温度，燃油流量，推力，振动等，得出综合数据才能判断。还想多说一句，看了你的ECU好像不是原机厂家的东西，每家的发动机性能不一样，起动过程也不一样，都具有比较强的单一性，有可能造成起动不了或者不良（切记不要造成起动超温）。如果你继续往前干，你会发觉油泵、ECU等才是头疼的东西。关于寿命的问题想多说一句，这个直接由轴承或动平衡决定（在滑油合适的情况下），动平衡不是精度越高越好，这个参数需要大量试验证明，只是说提高平衡转速有利于提高精度。最后希望楼主能够坚持做下去，以上为本人不成熟的简介，祝你好运！

cai鸟先飞

jy_jet 发表于 2014-8-3 10:31
看了楼主的帖子觉得中国的微型涡喷时代已经开始了，敬佩楼主的专研精神。微型涡喷看似简单，但高温高速又决 ...

大侠在上，受小弟一拜！您是第二位对我提出建设性意见的高人。
小弟帖子里讲的不过是皮毛，从大侠的回复里就能看出，大侠才是真正的专业人士。
看到大侠的回复真的有点小激动，问题分析得很在理，解决办法也提出来了，我会按照大侠的指点一步一步尝试。燃烧不均匀的问题，是我的供油管和供气管太粗，把蒸发管堵塞了，每个针头的出油量也有许多差别。压气轮的型号实在是没得选择，老外用的型号咱们这买不到啊。涡轮也是，老外用的是70.3mm直径的涡轮，我买的成品只有70mm，也许这0.3mm的直径差就会让涡喷的推力差好几公斤。这些问题我将一步步改进。再一次跪谢大侠的指点。真的万分感激。

liumy

   12万转的引擎設計，9万转就上不去了原因是什么呢？
离心压气机的型号不同只会影响効率，而不会产生转速上有如此大的落差，比如前倾后弯叶轮要比径向直叶片的叶轮効率要高几个百分奌，排温就会低一奌，一个小渦喷就是换上効率差一奌型号的叶轮也照样能开车，只要在叶轮特性图上的喘振线范围内运行也能达到予定推力的。所以不是原因。
  渦轮直径差别0.3m/m也不是原因，楼主应该检查的是這渦轮的出口面积是否过小，如涡轮出口面积过小，膨胀比不够则转速是不会上去的。上次我已说过导向噐出口面积过小也会产生转速上不去，检查的方法是在运行的小涡喷上接上气压表，如到9万转時压力表指針已高于该转速下的压力，说明燃气在导向器内已发生“堵塞”，這時引擎就会产生“喘振”或“痒振”，在大一奌的渦喷上会很明鲜的感觉到，但在一些压比较低的小渦喷上，加之玩家并不专业就会察觉不到。一般的说，大多数小渦喷玩家在自制小涡喷径向渦轮导向器時，对這面积大小问题都並非在意，所以毛病経常出在這里。
  到蒸发管去的燃油供应管和滑油供应都要亊先打过計量，一般的说每根供油管输出油量的差别在10％以内，对推力不会产生如此大的影响，
  漏油是个重要问题，它分滑油泄漏和燃油泄漏对推力和转速产生严重影响。在一种如英国的APS小渦喷設計中，后轴承是带滑油套的，套的二面密封很困难，如漏滑油就会产生转速和推力上不去的情况，但是滑油雾在通过渦轮和喷管時，由于燃气速度很大（超过燃烧速度）是烧不起耒的，所以你是看不见喷火的，如漏得严重可看到成团的“雾”喷出。但你如不是這种滑油設計，则漏的滑油量和对推力的影响就不会那么严重。
   如果是燃烧室里的燃油管泄漏，问题就严重了，大的泄漏会无法开车，小泄漏的话拆开引擎就能发现痕迹。
  再说说燃烧均允问题，這么小的燃烧室对它的温度場测定是困难的，虽然燃油量要均允分配是重要的，另一亇关键是空气量的妥当分配，说到這里介绍一个小経验，即从蒸发管中出来的予混气要利用和燃烧室盖的“撞击”，使每股从蒸发管小口喷出的予混气通过和盖扳的撞击迅速扩大面积，有利于互相掺温和一次空气孔进入的空气均允结合燃烧。

liumy

   除了上述导向器喘振造成转速和推力上不去外，小渦喷生产者还経常碰到压气机喘振造成转速推力上不去。
  很多人都以为有了小渦喷全套图纸，或者有一台样机，就会滿有把握的将小渦喷生产出耒，其实并非如此，很多人都会碰到本帖楼主那样的问题，转速和推力不一定能上去。甚至仿制失败。
  小渦喷的压气机级喘振，経常是发生在径向扩压进口截面过小和叶角同气流角的差异产生的。我的实验数据是气流在径向扩压噐的进口截面达到当地音速的92％即产生音速“堵塞”，喘振亦就开始了。一些仿制品在扩压噐上铣床加工过程中，往往注意了叶角而忽视了对进口截面的检测，举一亇简单例子，同一片加工的扩压噐有的不喘，有的喘振是什么原因呢？原来喘振导向器在加工時吃刀量太大，将导向叶片的小尖角稍稍压过了去了，问题便发生。
因此建议楼主还应检查压气机扩压器的进口面积和叶角。
  小渦喷上的喘振我碰到过有如下几项。
（１）．压气机级喘
（２）．渦轮级喘
（３）．喷管喘
如你有经验对前二项喘振凭听覚一般就能作出判断。解决的办法如前所叙。

cai鸟先飞

liumy 发表于 2014-8-6 20:44
除了上述导向器喘振造成转速和推力上不去外，小渦喷生产者还経常碰到压气机喘振造成转速推力上不去。
   ...

liumy前辈的分析让我如获至宝，谢谢前辈的指点，这些文字的价值，我相信只有做过涡喷的人才会明白。
感激的话已经不知道该如何表达，我想，只有当我运用前辈馈赠的知识真正把涡喷的问题解决了才是对前辈最好的报答。真诚的感谢liumy前辈的无私帮助，感谢。感谢。

jy_jet

楼主请继续，但是一定要科学的试验，然后好好的分析结果。查了一下老外的图纸，导向器与涡轮的间隙单边0.1mm,不知道楼主现

在是的多少，这个值的意义非凡，在你的发动机其他参数正常的情况下，他的大小会影响你的推力（在不刮擦的情况下越小越好）

，还有离心叶轮与进气道的间隙单边0.15mm这个值将影响叶轮的压比，看看楼主这两个数据时否接近。贴一张温度与转速的曲线（

老外贴出来的）。你的供油管最好是不要堵塞你的蒸发管，起动和低转速的时候燃油不可能直接射到燃烧室顶的，靠的还是起动时

外面燃气对蒸发管的加热，蒸发燃油，雾化，然后依靠从蒸发管后面往前面流动的气流带出，掺混，燃烧，要不然设计蒸发管干嘛

？直接去掉，让他喷就是了，这是蒸发管的工作特性，所以你还不能堵上。还是建议先从油路和间隙上检查。不知道你的9万转具体

到了几公斤，如果到了8.5以上，基本上就是间隙问题（在不计耗油率的情况下），如果8以下还是建议系统的检查，最好靠近原图

纸尺寸。关于有人谈到导向器“堵塞”以及压气机“喘”的事情，你检查你的记录同转速下（转速与温度测量准确）排气温度与原

机数据差多少，比原机温度高很多有可能是导向器出口面积比原机小（还有一种可能是你的热电偶插入喷管内太多，也会影响，一

般3mm左右），但不至于会导致喘，结构设计不允许临界。如果比原机数据低则可能大，就更不应该“堵塞”，设计的时候就避免出

现这个问题，一个涡轮（和导向器）可以与尺寸相近的多个压气机匹配，加之楼主是买的成品，意味着已经有人仿制出来了，可以

再咨询你卖你导向器和涡轮的人，是不是尺寸存在问题。至于“喘“，不好说，迹象在一般的试验无法看出，只能在专业的压气机

试验室才能测出（没听过那么小的离心叶轮喘振是什么响声），那位叫liumy的楼主应该是国家重点试验室的专家或者大公司专家，

毕竟就是有那么几家能做这类压气机性能数据录取的试验室，一般人和单位要想试验一个离心叶轮，录取性能数据是需要很大一笔

开支的，基本上不会去这么做，大多数是整机上，看整体性能。liumy的试验数据测得那么准确，我们需想更正要多向他求教。曾经

听说过APS的那款发动机。对于英国APS双面密封的结构漏油始终困恼曾经和现在仿制他的人们，想更正liumy的对APS"后轴承是带滑

油套的（所有燃油要从这里经过），套的二面密封很困难，如漏滑油就会产生转速和推力上不去的情况"的说法。后轴承座与涡喷轴

套（楼主的称呼）之间形成一个油腔，大家应该知道，涡喷的燃油就是滑油（他们是按一定比例混合好后使用的），如果两个面的

接触不好，绝大多数有都会从那里漏出，不经过燃烧室，不做功，直接排出，这种情况会表现为烟特别大，比不正常的燃烧大得多

。切实际的说其实APS两个密封面漏的是燃油，而不能说成是漏滑油，这样有些会让人误导，是燃油油才会使推力，转速一直无法提

高。好在听朋友说早已经解决这个问题。没有听过这么小的离心叶轮的喘振是什么声响，听到的一般只是刺耳的发动机“尖叫”。

liumy

   看耒這篇关于如何解决小渦喷运行中问题的讨论帖子巳遂步进入佳境。有实践经验的爱好者大家共同探讨，這对提高我国小渦喷技术的普及极有意义。
     “喘振”在生产小渦喷的过程中一直是没法违僻的问题，十台小渦喷中多说一奌差不多有五～六台是這亇毛病。轴流式渦轮的小渦喷犯“喘振”毛病相对会少一奌，为什么径流渦轮相对要多一奌呢？因为与轴向式不同径向渦轮的导向叶片是将燃气近径向喷入渦轮的，這高速旋转的径向渦轮中的燃气有一种被称谓“哥氏”力的离心力也在抵御导向器冲入的气体，因此要流过正常流量的燃气导向器的出口截面会显得偏小一奌，這在有经验的設計工作中会增加面积补尝解决之。
    应该说流过导向器的燃气流量，是和气体的温度有关的，在相同的压力工况下气体温度越低流量也就越大，换句话説，在温度稍低的情况下工作能顺利通过的导向噐截面，在燃气温度提高的情况下就不一定能通过了，“喘振”实际上巳开始，用不着国家重奌单位的试验检测仪器，你在引擎的气压表上就能看到极不稳定，急剧乱跳的指針晃动。因此导向噐截面的调节特性是，扩大截面引擎的流量会扩大、燃温、排温会增大、渦轮功也会增大，最后推力也增大。
  一般的渦轮级設計都有一亇所谓“反应度”的攷虑，即燃气能量在渦轮级中膨胀的分配，如0.5反应度即指燃气的焓降一半发生在导向器中，另一半要在渦轮中膨胀，既然説要膨胀渦轮岀口截面就得比导向器出口要大一奌才能使燃气膨燃作功，所以涡轮岀口截面不够，渦轮功也会带不动转速上去。
  任何一个离心压缩机如在运行特性图中的喘振带运行，都会发生喘振。用增压器叶轮改制的小渦喷，相对汽车增压器来说经常是在压力较高、効率较佳的区域运行，从特性图上可知効力越高這亇区域很小，也就是说越接近喘振带，小涡喷里用的是径向叶片式扩压器，這对从离心叶轮中高速摔岀耒的气流要比旡叶扩压器要敏感得多，因此径向扩压器叶片的进口截面，叶角和流线的偏差，叶片加工的粗糙度都会对叶轮的运行产生巨大影响，由于叶轮气体进入扩压器叶片的进口速度已有几百米的秒速，巳接近当地的音速，因此考虑音速堵塞的问题是合理的。我做了各种扩压器上机配试的大量试验，得岀的结果就是這个不得超过0.92当地音速，否则就会喘振。我也用這个参数做了不少渦喷設計。
  是不是能听岀或判断小渦喷发生了喘振，這和经验有关，更取决于你已经烧掉了多少燃油的结累有关。
我再重申一下上节写的小経验，我明明写的是从蒸发管出耒的予混气去撞击燃烧室顶盖！誰説的是油！

cai鸟先飞

说说我几次试机的经历：
在涡喷组装好第一次试机，由于缺乏经验根本就没启动成功，后来把涡喷寄给了专业的厂家，老板人很好，技术也很好，几分钟就把涡喷启动成功，1.6W转就能维持自转，但是继续供油只能把转速提高至6W转，并且喷口处红热现象严重。后来我取回涡喷，自己照着老板教的方法启动也能成功，不过我自己没控制好，油给得有点多，燃烧室温度没上去，尾喷口有大量的蓝色烟雾喷出来，有点拉烟的效果。

后来到处找问题，和原作者做的GR180做比较，反复的看作者的制作图片，不断的找细节，反复比较之后，决定先从外壳的密封性改起，（因为之前老板说过密封不好会限制涡喷的转速提高，我也请教过其他一些前辈，虽然给出的答案不尽相同，但有一个共同点就是强调密封性。）于是我就重新买了一个外壳回来改良，改过之后试车，确实转速能升得更高了。但是喷火，大量的蓝色烟雾现象还是没有消除。

于是我又继续反复拆装涡喷寻找可以继续改进的地方，因为几次试机下来，涡喷老师从尾喷口和外壳的结合处滴油下来，拆开涡喷后发现涡喷内部积油严重，于是分析，供油管路的针头内孔已经很小了，和原作者的很接近了，原作者没公布数据，所以我也不知道针头的内孔径具体是多大的。然后就选择了改小轴承润滑管口径，也是尝试了很多种方法，做了一些治具。我慢慢的减小轴衬润滑针管的孔径，从原来的2.0mm；减小到1.5mm；再到1.0mm；再到0.6mm；再到0.5mm，冒烟的现象越来越小，从远处往尾喷口处看去，涡轮内部和喷口的红热现象也逐渐得到控制。当我用0.6mm内孔的润滑针管时，正常运转的情况下已经没有明显的火焰，但是涡轮还稍微有一点点暗红。当我再进一步减小管径到0.5mm时，悲剧发生了。由于润滑油没给够，直接导致后轴承过热，600块钱一颗的GRW轴承卡死在了轴承套里，轴承内外圈发生永久性变形，转子总成连转动都很困难。最后这颗使用了不到半小时的轴承报废。。。心痛之余唯一欣慰的是解决了正常运转时喷火和喷口红热的问题。当然，漏油的现象也没有发生，涡喷运行完毕之后拆开内部很干净没有积油，拆下轴承，轴承的珠子也是湿润的。润滑状况良好。

其他改进，后续更新。。。

liumy

       既然我们已经将楼主的這台发动机，作为实际案例耒讨论，那末就要认真的继续下去，分析问题的所在，這对广大的涡喷爱好者是有益的  坦率的说，這台小渦喷很象是刚接触的新手盲目搞的东西， 小渦喷存在的问题，比前面訮的有问题涡喷更大，就是说还要差一大截。
  這是一台效率很低只能维持自转，少有推进功率输出的引擎， 部件效率低下，系统匹配失调是它主要原因，
     楼上提供的一亇数据可以証明這一奌，引擎最初能稳定的怠速转速只有1.6万转，如這是确实的，那么可判断這台引擎的最大转速也只有5万转左右了，要达到11万9的最大转速是不可能的，因为小渦喷有一条运行特性规律，运行正常的小渦喷其怠速转速就是为最大转速的三分之一左右，這是法国人对小型燃气渦轮透平的理论总结。（详見，小功率燃气轮机一书．原著［法］H   兰诺），不信的话可看看那些厂商报道的数据，是否基本如此。
    我们知道，离心叶轮和渦轮的效率和旋转速度有关，转速越彽效率也越低，效率正常的转子，启动后很快就会跨过小转速的低效率区，进入效率已提高的怠速区。這時的排温因效率的提高是很低的，本案例的小渦喷這亇怠速转速应该巳进入大约在4万转左右的高效区了，如旡别的问题，再推油门转速会进一步增大，就会有很多的推进功输出。
  但是现在转子的怠速在1.6万转，就是说还在低效率区域，离心压气机和渦轮输出功已经平衡了，因为效率低，维持怠速自转的代价是用很高的燃气温度換耒的，由于燃气初温已很高加之部件的效率本身很低，再推油门转子运行的效率曲线的走势已経变了，要增大转速和推力，引擎這時的温度空间巳经是不大了。
  所以现在的问题是先要解决压气机．和渦轮的效率，而且主要是气动效率，机械效相对次要一奌，
  根据搂上的介绍，経过改进引擎的转速和推力有了提高，但是排温伋很高的话显然转子的效率伋不够的，一台转子综合效率为55～60％的发动机，燃烧正常的话，在全推力80％的范围内，基本上可以看不到喷管中的红奌。
  滑油孔显然太大太大了，一台60～80公推力的小渦喷滑油孔径也不过如此。
后轴承的损坏我的看法，并不是0.5孔径的滑油量过小，而是轴承的膨胀游隙和轴套同轴承的间隙量不够造成的。

jy_jet

使用中怠速的高低不能直接说明压气机与涡轮的匹配问题，反而是在不熄火的情况下，越低越好，（高的怠速除了有特殊用途需求外没有什么益处）地面上高怠速除了耗油，对于载油量小的飞行器得不偿失。建议楼主先维持0.6mm的后轴承滑油供油管直径（楼主还得注意一下滑油出油方向），前轴承的你也需要注意一下，拆开是否有余油，不干燥。在整机振动不大，又不清楚滑油管该多大时（轴承与轴承座间隙设计需要摸索出合适的公差范围）的情况下径向间隙先保守的稍微大一点为好，以免滑油冷却不够造成悲剧。在不计耗油率以及在安全的排气温度（喷口只要不持续亮红，你使用耐高温不锈钢，不长时间超过最大温度，基本上没有什么问题）应该的情况下，先把转速搞上去。