航空发动机钛火特性理论计算研究

摘要

钛火是现代航空发动机的典型灾难性事故,高压压气机机匣等钛合金部件的局部加热是主要的着火源.本研究通过对钛合金等温加热、非等温线性加热以及非等温摩擦加热的着火过程进行模型计算,研究初始加热温度、加热速率、氧浓度和流速等环境因素对着火参数的影响规律,进而给出钛火阻燃设计的建议.结果表明:在等温加热过程中,当加热面温度为1941?K时,临界着火温度约为958?K,着火延迟时间为0.2?s;在非等温线性加热过程中,加热速率为28?K/s、58?K/s及100?K/s的着火延迟时间分别为1.5?s、1.1?s和0.9?s,而临界着火温度基本维持在950 K,微凸体直径为16.5?μm时,临界着火温度约为765?K,与文献报道的实验结果一致;在非等温摩擦加热过程中,接触应力为26.5?kPa,加热速率为130?K/s时,着火延迟时间为1.4?s,流速为300?m/s时,临界着火温度为1040?K,着火延迟时间为2.8?s,当气流中氧浓度为50％,临界着火温度为920?K时,着火延迟时间为1.5?s;设计防钛火结构时应考虑低速环境下的阻燃性能.