GR180涡轮喷气式发动机首次试机

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:27

本帖最后由 lululuxing 于 2017-11-26 18:19 编辑

查资料可知K418高温合金热导率和不锈钢套环热导率，经仿真测得，涡轮侧轴套轴承位置温度约为200度，不会导致润滑油变性。轴承采用NSKHPS 708C HTYNSULP4 原因是这个轴承价格相对便宜些，耐温250度，DN值140w，动态载荷1.8KN,静态0.7KN。虽然不如SKF 708CE/HCP4A,也不如GRW D608轴承，寿命达不到20小时，不过用于短期测试也是够用了。不过采用该轴承的前提是对轴套冷却进行改进，要不仍然会烧。毕竟另外两款高性能轴承耐温为450度和350度。而原版设计的轴套，后端轴承轴套位置温度就偏高。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:28

尾喷口是买淘宝上其他型号涡喷的尾喷口改的，出口面积经过计算满足临界条件。排气温度930K，涡轮出口P4=1.94,假定喷管出口P5=Pa=1.01，整机质量流量约0.31kg/s，考虑边界层效应及喷管效率，最大工况下出口气流速度约550m/s，小于当地音速。虽然喷口稍微大了一点，不过以后可以通过加塞垫片的方式调整出口面积。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:29

本帖最后由 lululuxing 于 2017-11-26 21:05 编辑

由于ZCL修改的法兰盘厚度达到3mm，到手后需要对热应力变形进行处理，并做回火。由于法兰盘温度偏低，远没有喷口那么高所以重新加工以后将法兰直径相对于导流器做大0.1mm作为热膨胀间隙。而且喷口法兰稍微有点不平。这导致发动机运行的时候尾部有轻微的气流泄漏，不过没啥影响。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:30

轴套采用空气冷却间隙，空气入口部分做文丘里管结构增强冷却效果。实际使用确实能大幅降低涡轮轴承位置的轴套温度。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:31

关于油泵的选择确实逼死强迫症，商品发动机的油泵确实是死贵，设计的油环截面比较大，进油管路也有2.4mm内径，所以流速较低流动阻力并不大本因可以采用背压为0.4MPa的齿轮泵，可是我逛遍了淘宝，都没能找到符合要求和流量的泵，虽然要求的流量在1L（空载）。但网上普遍都是大流量低压力的泵，倒是有隔膜泵能达到这个要求，可是到手以后发现压力脉动特别大，而且泵的体积也很大（因为流量大）。即使存在能满足要求的产品，其价格也和商品发动机油泵差不多。而且体积和重量都要远远超出（可能寿命长点吧）。
所以，最终我买了好几个大大小小的油泵以后还是买了他。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:32

本帖最后由 lululuxing 于 2017-11-26 18:52 编辑

温度计接反了，环境温度为13度，自己加一下就知道怠速下的实际运行温度了。
这电表太不智能了，哪有零下600度。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:24:33

本帖最后由 lululuxing 于 2017-11-26 20:28 编辑

   涡喷正式测试前还需要对转子间隙进行校核，在这里我要感谢群里负责加工整个压气机结构的好友念。在几次试错以后制作出来的零件相当精确，采用间隙尺0.1mm可以轻松塞入整个压气机的内壁一圈，0.12mm间隙尺也能完整放入，整体间隙符合0.15mm的要求，轴套同心偏差度小于0.01mm。高精度的零件给整机测试带来了很大的方便，排除了很多加工故障。
   以下的视频是在发动机成功运行2分多钟以后我才想起来要录下来一段。请无视地面上一片油，这是因为启动了6次，前3次ECU启动不顺，后2次手动启动找手感，然后才启动完毕，每次启动失败都会有一点油需要倒出来，我懒得擦了（反正柴油点不燃）。
   油桶容量是2.5L，实际上要大点，2.5L装不满。我准备了约2L油，启动失败总共大约浪费了50mL,整机是启动成功后一次性烧完全部燃油，根据围观闲人计时，从我最后一次启动开始到燃油完全燃烧完毕发动机开始执行冷却总计15分钟。怠速运行大概8分钟吧（怠速效率低，油耗真不小，差不多有全速的一半了）。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 19:42:22

整体热力计算过程：参见『工程热力学』；
关于压气机和涡轮的匹配问题：参见『燃气涡轮原理第六版』；
本发动机采用以下参数：
P1 = 101.3KPa
T01 = 288K

P2/P1 = 3.5
T02 = 479K

ηC = 72% ；ηT = 82% ；

P3/P2 = 0.97
P4/P3 = 1.64 （理论应该接近2，可是实际嘛 emmm.......）
P4/P5 = 1.94
T3 = 1200K
T4 = 1000K
质量流量0.32kg/s

具体零件尺寸和个断面面积参照原图纸就行了。我这里就不写出来了。计算机模型采用GasTrub软件建模，solidworks EFD进行流体、热力学、动力学、仿真校验。

lululuxing · 发表于 2017-11-26 21:02:50

稍微说下发动机的问题，由于我是没有做整机动平衡的所以暂时没法测试高速情况，其次就是发动机燃烧室的升温过程比预想的要缓慢，启动进油冒烟时间比商品发动机冒烟时间长一些，仔细琢磨发现虽然ZCL制作的火焰筒质量好，开孔准确，只需要稍微调整下孔倾斜角就能完美使用。但是由于采用的材质为普通的304不锈钢，性能不行，为了保证可靠性厚度为1mm，所以预热升温过程要比采用GH3128高温合金或者NAS700高温合金的商品涡喷火焰筒预热慢很多（厚度0.35-0.5mm），这也导致油门响应要慢上不少。

地三仙 · 发表于 2017-11-30 12:50:57

把过程说得这么轻松，一看就是大神啊
最近网站的大神云集啊

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