航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件

1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機劉熊可以1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動1飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機劉熊飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機2第一章航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述

第一節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機簡介第一章航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述

第一節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)3燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的發(fā)展燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的發(fā)展4航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件5航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件6航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件7航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件8航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件9航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件10噴氣發(fā)動機的分類發(fā)動機：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置噴氣發(fā)動機：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動機高速噴出燃?xì)獾膭幽埽瑥亩@得反作用力，推進飛行器飛行的發(fā)動機。噴氣發(fā)動機的分類發(fā)動機：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的11航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件12（一）火箭發(fā)動機特點：自己攜帶燃料和氧化劑，靠燃燒壓縮工質(zhì)。分類：固體燃料、液體燃料、混合燃料（一）火箭發(fā)動機特點：13航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件14航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件15（二）空氣噴氣發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機：利用空氣中的氧氣與燃料進行混合燃燒，作為工質(zhì)的動力裝置。分類：無壓氣機的發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機（有壓氣機的發(fā)動機）（二）空氣噴氣發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機：利用空氣中的氧氣與燃料進161、無壓氣機的發(fā)動機分類：沖壓式發(fā)動機、脈沖式發(fā)動機。1、無壓氣機的發(fā)動機分類：沖壓式發(fā)動機、脈沖式發(fā)動機。17沖壓式發(fā)動機：在起飛時推力為零，低速時性能不好沖壓式發(fā)動機：在起飛時推力為零，低速時性能不好18脈沖式發(fā)動機：空氣和燃料間歇地供入燃燒室，靠燃燒壓縮工質(zhì)脈沖式發(fā)動機：空氣和燃料間歇地供入燃燒室，靠燃燒壓縮工質(zhì)192、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的四種基本類型：渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪螺旋漿發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機2、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的四種基本類型：20（1）渦輪噴氣發(fā)動機（1）渦輪噴氣發(fā)動機21渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點：渦輪只帶動壓氣機壓縮空氣，發(fā)動機的全部推力來自噴出氣流的反作用力。渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點：渦輪只帶動壓氣機壓縮空氣，發(fā)動機的全22燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機

燃?xì)獍l(fā)生器后的燃?xì)饪捎媚苋坑脕碓趪姽軆?nèi)繼續(xù)膨脹,加速燃?xì)?提高燃?xì)獾乃俣?使燃?xì)庖暂^高的速度噴出,產(chǎn)生推力。航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機既是熱機又是推進器與航空活塞發(fā)動機相比

結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,推力大,推進效率高在很大的飛行速度范圍內(nèi),發(fā)動機的推力隨飛行速度的增加而增加

燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機23（2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（內(nèi)外涵發(fā)動機）涵道比：外涵道空氣流量/內(nèi)涵道空氣流量（2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（內(nèi)外涵發(fā)動機）涵道比：外涵道空氣流量/24高涵道比渦扇發(fā)動機低涵道比渦扇發(fā)動機高涵道比渦扇發(fā)動機低涵道比渦扇發(fā)動機25渦輪風(fēng)扇發(fā)動機

由進氣道,低壓壓氣機,高壓壓氣機,燃燒室,高壓渦輪,低壓渦輪,噴管,風(fēng)扇和外涵道組成

渦扇發(fā)動機推力：內(nèi)、外涵道氣流反作用力的總和。優(yōu)點：燃料使用效率高，噪聲小，能獲得較大加力比。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機26（3）渦輪螺旋漿發(fā)動機（3）渦輪螺旋漿發(fā)動機27渦輪螺旋槳發(fā)動機

由燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和螺旋槳組成,在它們之間還安排了一個減速器

渦輪螺旋槳發(fā)動機的工作原理

螺旋槳產(chǎn)生拉力

氣體流過發(fā)動機時產(chǎn)生反作用推力在較低的飛行速度下,具有較高的推進效率,所以它在低亞音速飛行時的經(jīng)濟性較好

適用于低空低速的運輸機和民航機渦輪螺旋槳發(fā)動機28定軸式：具有大減速臂的減速器（黑色部分）大大增加了發(fā)動機的重量定軸式：具有大減速臂的減速器（黑色部分）大大增加了發(fā)動機的重29自由渦輪式：自由渦輪轉(zhuǎn)速較低，可以采用小減速比的減速器來減輕發(fā)動機的重量自由渦輪式：自由渦輪轉(zhuǎn)速較低，可以采用小減速比的減速器來減輕30渦輪螺旋漿發(fā)動機特點：推力主要靠螺旋漿產(chǎn)生的拉力，燃?xì)庵惺Ｏ碌暮苌倌芰吭谖矅姽苤信蛎洠a(chǎn)生一小部分推力（約10％）渦輪螺旋漿發(fā)動機特點：31航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件32（4）渦輪軸發(fā)動機（4）渦輪軸發(fā)動機33渦輪軸發(fā)動機

燃?xì)獍l(fā)生器后的燃?xì)饪捎媚苋坑糜隍?qū)動動力渦輪而不在噴管內(nèi)膨脹產(chǎn)生推力

動力渦輪軸上輸出的功率可以用來帶動直升機的旋翼

渦輪軸發(fā)動機34渦輪軸發(fā)動機與渦槳發(fā)動機的不同之處：燃?xì)鈳缀跞吭趧恿u輪中膨脹，由尾噴管排出時，氣流速度較低。渦輪軸發(fā)動機與渦槳發(fā)動機的不同之處：35航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件36小結(jié)小結(jié)37燃?xì)獍l(fā)生器壓氣機,燃燒室,渦輪

產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)庥址Q為發(fā)動機的核心機核心機它完成了發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的工作；對燃?xì)獍l(fā)生器所獲得的機械能進行不同的分配，就形成不同型式的發(fā)動機；渦槳發(fā)動機的螺旋槳，渦扇發(fā)動機的風(fēng)扇，渦軸發(fā)動機的懸翼的軀動力都來自燃?xì)獍l(fā)生器。燃?xì)獍l(fā)生器38燃?xì)鉁u輪發(fā)動機其他分類（P4）燃?xì)鉁u輪發(fā)動機其他分類（P4）39航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件40航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件41民航方面的情況(p5)民航方面的情況(p5)42航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件43航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件44航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件45航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件46第二節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的工作過程第二節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的工作過程47組成：進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪，噴管。進氣道：將足夠的空氣量,以最小的流動損失順利地引入壓氣機。

壓氣機：通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片對空氣作功,壓縮空氣,提高空氣的壓力。

燃燒室：高壓空氣和燃油混合,燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?形成高溫高壓的燃?xì)狻?/p>

渦輪：高溫高壓的燃?xì)庠跍u輪內(nèi)膨脹,向外輸出功,去帶動壓氣機。噴管：使燃?xì)饫^續(xù)膨脹,加速,提高燃?xì)獾乃俣取＝M成：進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪，噴管。48一、渦輪噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)一、渦輪噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)49布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程1-2、等壓加熱過程2-3、絕熱膨脹過程3-4和等壓放熱過程4-1組成。由于這個循環(huán)在等壓加熱，故也稱為等壓加熱循環(huán)。渦輪噴氣發(fā)動機和沖壓噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)就是布萊頓循環(huán)。布萊頓循環(huán)布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程布萊頓循環(huán)50在等壓加熱過程2-3中，加給工質(zhì)的熱量為：

q1=Cp(T3-T2)在等壓放熱過程4-1中，工質(zhì)放出的熱量為：

q2=Cp(T4-T1)由于理想循環(huán)

w0=q1-q2

所以，布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)作功為：w0=Cp(T3-T2)-Cp(T4-T1)式中：T1、T2、T3、T4分別為工質(zhì)狀態(tài)1、2、3、4時的溫度。在等壓加熱過程2-3中，加給工質(zhì)的熱量為：51改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：52而p1=p4，p2=p3

代入上式，得：因為１－２和３－４為絕熱過程，所以：代入得：為工質(zhì)被壓縮后的壓力p2與壓縮前的壓力p1的比值，并稱為增壓比。而p1=p4，p2=p3代入上式，得：因為１53燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機的理想化條件

假設(shè)工質(zhì)完成的是一個封閉的熱力循環(huán)

略去壓縮與膨脹過程中工質(zhì)與各部件之間的熱量交換,忽略實際過程中的摩擦,假設(shè)在燃燒室中進行的燃油燃燒釋放出熱能的化學(xué)反應(yīng)過程為外部熱源對工質(zhì)加熱的過程,并且忽略由流動阻力和加熱所引起的壓力降低,從而用定壓加熱過程代替之噴入的燃油的質(zhì)量忽略不計,而且假定工質(zhì)是定質(zhì)量的定比熱容的完全氣體噴入大氣中的燃?xì)馀c大氣進行定壓的放熱過程。

燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機的理想化條件54布萊頓循環(huán)

0→2：絕熱壓縮（進氣道、壓氣機）2→3：等壓加熱（燃燒室）3→5：絕熱膨脹（渦輪、噴管）5→0：等壓放熱（外界大氣）布萊頓循環(huán)0→2：絕熱壓縮551kg工質(zhì)所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪前的溫度越高，循環(huán)功越大，熱效應(yīng)越高。1kg工質(zhì)所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪56循環(huán)的熱效率（發(fā)動機增壓比）越高，熱效率越高循環(huán)的熱效率（發(fā)動機增壓比）越高，熱效率越57Lk、LT分別表示壓氣機的壓縮功和渦輪的膨脹功。對于渦輪噴氣發(fā)動機，兩者相等，所以有：用機械能的形式表示發(fā)動機渦輪前溫度越高，循環(huán)功越大，排氣速度越大Lk、LT分別表示壓氣機的壓縮功和渦輪的膨脹功。對于渦輪噴58發(fā)動機在實際工作過程中的損失氣流在進氣道、壓氣機壓縮過程中的流動損失氣流在燃燒室中有流動損失和加熱過程中的熱阻損失，壓力下降。氣流膨脹過程中有流動損失。定壓放熱過程只有熱損失，沒有流動損失，所以，實際的放熱過程與理想循環(huán)的放熱過程相同。發(fā)動機在實際工作過程中的損失氣流在進氣道、壓氣機壓縮過程中的59航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件60摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫61第三節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機推力和

效率（*）第三節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機推力和

效率（*）62一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動機時，發(fā)動機的內(nèi)壁及各部件對氣體施加作用力，使其動量發(fā)生變化，而氣體必然同時給予發(fā)動機及各部件以反作用力。這些反作用力在軸向分力的合力，即推力。推力：提供給飛機，克服飛機前進阻力或使飛機加速而作功的力。有效推力＝發(fā)動機內(nèi)推力－短艙的阻力一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動機時，發(fā)動機的內(nèi)壁及各部件對氣體63產(chǎn)生連續(xù)推力的原因力學(xué)角度→作用力與反作用力的結(jié)果能量角度→推力是能量轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)形式，穩(wěn)定燃燒是產(chǎn)生推力的能量基礎(chǔ)熱力學(xué)角度→等壓循環(huán)是產(chǎn)生連續(xù)推力的基礎(chǔ)

產(chǎn)生連續(xù)推力的原因64有效推力有效推力65當(dāng)燃?xì)庠趪姽苤型耆蛎洉r內(nèi)推力忽略流量差別時發(fā)動機地面試車當(dāng)燃?xì)庠趪姽苤袃?nèi)推力忽略流量差別時發(fā)動機地面試車66渦噴發(fā)動機的推力分布渦噴發(fā)動機的推力分布67推力的分布

由圖可以看出進氣道，壓氣機，燃燒室產(chǎn)生的力是向前的；渦輪，噴管產(chǎn)生的力是向后的。向前的力減去向后的力就等于推力。其中以壓氣機產(chǎn)生的力所占的比例最大。推力的分布由圖可以看出68二、推進功率和推進效率假設(shè)：飛機等速平飛推進功率：L－－每公斤氣流的循環(huán)功發(fā)動機在熱力循環(huán)中產(chǎn)生的功率二、推進功率和推進效率假設(shè)：飛機等速平飛L－－每公斤氣流的循69推進效率C5/C0越大，推進效率越小當(dāng)C0＝0，沒有推進功當(dāng)C5＝C0，效率為1，但F為零

推進效率C5/C0越大，推進效率越小70發(fā)動機損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動能損失越多每公斤氣流損失的能量：發(fā)動機損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動能損失越多每71三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時放出的熱量，有多少轉(zhuǎn)變?yōu)橥七M功。qs－－每公斤空氣所提供的熱量三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時放出的熱量，有多少72總效率（0.20~0.30）＝熱效率（0.25~0.4）×推進效率（0.50~0.75）提高總效率的措施：提高熱效率，如提高壓氣機增壓比，渦輪前燃?xì)鉁囟?；提高推進效率，減小C5和C0之間的差值?？傂剩?.20~0.30）＝73四、沿流程參數(shù)變化四、沿流程參數(shù)變化74第四節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)和基本要求第四節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)和基本要求75一、渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)（一）推力性能指標(biāo)1、推力F（最主要指標(biāo)，單位N，英磅）推力和發(fā)動機功率之間的關(guān)系：發(fā)動機發(fā)出的功率與飛行速度和排氣速度的平均值有關(guān)。一、渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)（一）推力性能指標(biāo)發(fā)動機發(fā)出的功762、單位推力Fs定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機空氣流量（單位Ns/kg，dNs/kg）表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力流量相同，單位推力越大，發(fā)動機推力越大2、單位推力Fs表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力773、推重比Fw定義：發(fā)動機地面最大工作狀態(tài)下的推力/發(fā)動機的凈重渦噴發(fā)動機推重比為3.5~4渦輪風(fēng)扇發(fā)動機推重比達(dá)8以上3、推重比Fw784、單位迎面推力FA定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機最大迎風(fēng)面積最大迎風(fēng)面積相同時，F(xiàn)A越大，推力F越大推力F相同時，F(xiàn)A越大，發(fā)動機迎風(fēng)面積越小4、單位迎面推力FA79（二）經(jīng)濟性能指標(biāo)1、燃油消耗量Gf（單位kg/s，kg/h）定義：單位時間內(nèi)所消耗的燃油量推力相同時，Gf越小越好2、單位燃油消耗率sfc(單位kg/hN,kg/hdaN)定義：產(chǎn)生一牛頓推力每小時所消耗的燃油量（二）經(jīng)濟性能指標(biāo)1、燃油消耗量Gf（單位kg/s，kg/h80Hu為燃油的熱值（kJ/kg）Sfc與總效率、飛行速度有關(guān)Hu為燃油的熱值（kJ/kg）Sfc與總效率、飛行速度有關(guān)81（三）使用性能指標(biāo)發(fā)動機的可靠性起動迅速可靠從靜止加速到慢車狀態(tài)的過程加速性從慢車加速到最大轉(zhuǎn)速所需的時間發(fā)動機的壽命第一次翻修或兩次大修的工作時數(shù)維護的繁簡程度（三）使用性能指標(biāo)發(fā)動機的可靠性82二、基本要求推重比高，單位迎風(fēng)面積小

同等推力時，發(fā)動機尺寸小，重量輕。同等推力時，發(fā)動機迎風(fēng)面積小，阻力小。單位燃油消耗率低可靠性好工作穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)完整性、壽命事故率：每十萬（百萬）工作小時的故障次數(shù)提前拆換率：不到壽命而提前返修的臺數(shù)/總臺數(shù)使用成本低（燃油、購買成本、維護費用）二、基本要求推重比高，單位迎風(fēng)面積小83第五節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的演變

和各種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機適用范圍第五節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的演變

和各種燃?xì)鉁u輪發(fā)動機適用范圍84一、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（*）渦噴發(fā)動機的推進效率一般只有0.5~0.75，特別是飛行速度不高，為了提供推重比，排氣速度提高了，推進效率更加下降。降低發(fā)動機排氣速度C5（渦輪前總溫）可以提高推進效率一、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（*）渦噴發(fā)動機的推85渦扇發(fā)動機的由來設(shè)1）加與不加外罩核心機工作狀態(tài)不變，即核心機產(chǎn)生的可用功不變時；2）外罩和核心機出口氣流速度相同；3）噴管完全膨脹、忽略燃?xì)夂涂諝饬髁坎顒e渦扇發(fā)動機的由來設(shè)86航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件87在循環(huán)功率相同的條件下，工質(zhì)的流量越大：排氣速度越小，推力越大，推進效率越大，燃料消耗率越小。飛行速度C0越小，推力增加的效果更明顯。循環(huán)功率相同，增大流量（加風(fēng)扇）有好效果在循環(huán)功率相同的條件下，工質(zhì)的流量越大：88從渦噴發(fā)動機到渦扇發(fā)動機的意義：提高推進效率；飛行速度較低時，推進效率和推力增加的效果更明顯。飛行速度較大時，不宜使用渦扇發(fā)動機。渦扇發(fā)動機適用于高亞音速巡航，用于大中型民航機和運輸機。從渦噴發(fā)動機到渦扇發(fā)動機的意義：89二、渦輪螺漿發(fā)動機渦扇發(fā)動機增加了發(fā)動機的涵道比，提高了推進效率。渦漿發(fā)動機螺旋槳產(chǎn)生拉力

氣體流過發(fā)動機時產(chǎn)生反作用推力適用于低空低速的運輸機和民航機二、渦輪螺漿發(fā)動機渦扇發(fā)動機90三、渦輪軸發(fā)動機同樣的核心機，同樣的循環(huán)功率，旋翼越大，流量越大，旋翼所產(chǎn)生的升力越大。一般，旋翼的空氣流量為渦輪軸發(fā)動機空氣流量的500~1000倍。三、渦輪軸發(fā)動機同樣的核心機，同樣的循環(huán)功率，旋翼91四、加力式渦輪噴氣發(fā)動機和加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機使用原因：飛行速度C0較大，降低C5和提高流量效果不明顯，需要增加理想循環(huán)功。增加理想循環(huán)功的途徑：增加渦輪前總溫和發(fā)動機增壓比。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，重量輕。應(yīng)用：殲擊機四、加力式渦輪噴氣發(fā)動機和加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機使用原因：飛行92五、沖壓式發(fā)動機沖壓的增壓比提高，壓氣機的增壓比下降。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，推重比高。缺點：低速性能不好。應(yīng)用：作靶機和導(dǎo)彈的動力裝置。各種空氣噴氣發(fā)動機的應(yīng)用范圍（P19，圖1-13）五、沖壓式發(fā)動機沖壓的增壓比提高，壓氣機的增壓比下降。93航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件94第六節(jié)發(fā)動機各部件上的受力及轉(zhuǎn)子軸向力的減荷第六節(jié)發(fā)動機各部件上的受力及轉(zhuǎn)子軸向力的減荷95一、發(fā)動機各部件上的受力氣體力：氣流在發(fā)動機內(nèi)流動時，在各個截面上具有不同的壓力和流速。因此，與氣體相接觸的各個零、組件上作用有氣體力或氣體力矩慣性力：發(fā)動機的轉(zhuǎn)子零件轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生離心慣性力，當(dāng)飛機曲線飛行、直線加速或減速時，在發(fā)動機的零、組件上有慣性力或慣性力矩

熱應(yīng)力：發(fā)動機內(nèi)各零件由于受熱不均或者材料不同（線膨脹系數(shù)不同），當(dāng)其熱膨脹受到約束時產(chǎn)生熱應(yīng)力

一、發(fā)動機各部件上的受力氣體力：氣流在發(fā)動機內(nèi)流動時，在各個96二、發(fā)動機轉(zhuǎn)子軸向力的減荷減少轉(zhuǎn)子軸向力的措施（P20）

二、發(fā)動機轉(zhuǎn)子軸向力的減荷減少轉(zhuǎn)子軸向力的措施（P20）97謝謝觀賞共同學(xué)習(xí)交流提高單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，請盡量言簡意賅的闡述觀點。謝謝觀賞共同學(xué)習(xí)交流提高單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉981航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機劉熊可以1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述此處添加副標(biāo)題內(nèi)容1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動99飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機劉熊飛機動力裝置第三部分：燃?xì)鉁u輪發(fā)動機100第一章航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述

第一節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機簡介第一章航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述

第一節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)101燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的發(fā)展燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的發(fā)展102航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件103航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件104航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件105航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件106航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件107航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件108噴氣發(fā)動機的分類發(fā)動機：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置噴氣發(fā)動機：把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動機高速噴出燃?xì)獾膭幽?，從而獲得反作用力，推進飛行器飛行的發(fā)動機。噴氣發(fā)動機的分類發(fā)動機：將燃油燃燒釋放出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的109航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件110（一）火箭發(fā)動機特點：自己攜帶燃料和氧化劑，靠燃燒壓縮工質(zhì)。分類：固體燃料、液體燃料、混合燃料（一）火箭發(fā)動機特點：111航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件112航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件113（二）空氣噴氣發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機：利用空氣中的氧氣與燃料進行混合燃燒，作為工質(zhì)的動力裝置。分類：無壓氣機的發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機（有壓氣機的發(fā)動機）（二）空氣噴氣發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機：利用空氣中的氧氣與燃料進1141、無壓氣機的發(fā)動機分類：沖壓式發(fā)動機、脈沖式發(fā)動機。1、無壓氣機的發(fā)動機分類：沖壓式發(fā)動機、脈沖式發(fā)動機。115沖壓式發(fā)動機：在起飛時推力為零，低速時性能不好沖壓式發(fā)動機：在起飛時推力為零，低速時性能不好116脈沖式發(fā)動機：空氣和燃料間歇地供入燃燒室，靠燃燒壓縮工質(zhì)脈沖式發(fā)動機：空氣和燃料間歇地供入燃燒室，靠燃燒壓縮工質(zhì)1172、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的四種基本類型：渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪螺旋漿發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機2、燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的四種基本類型：118（1）渦輪噴氣發(fā)動機（1）渦輪噴氣發(fā)動機119渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點：渦輪只帶動壓氣機壓縮空氣，發(fā)動機的全部推力來自噴出氣流的反作用力。渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點：渦輪只帶動壓氣機壓縮空氣，發(fā)動機的全120燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機

燃?xì)獍l(fā)生器后的燃?xì)饪捎媚苋坑脕碓趪姽軆?nèi)繼續(xù)膨脹,加速燃?xì)?提高燃?xì)獾乃俣?使燃?xì)庖暂^高的速度噴出,產(chǎn)生推力。航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機既是熱機又是推進器與航空活塞發(fā)動機相比

結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,推力大,推進效率高在很大的飛行速度范圍內(nèi),發(fā)動機的推力隨飛行速度的增加而增加

燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機121（2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（內(nèi)外涵發(fā)動機）涵道比：外涵道空氣流量/內(nèi)涵道空氣流量（2）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（內(nèi)外涵發(fā)動機）涵道比：外涵道空氣流量/122高涵道比渦扇發(fā)動機低涵道比渦扇發(fā)動機高涵道比渦扇發(fā)動機低涵道比渦扇發(fā)動機123渦輪風(fēng)扇發(fā)動機

由進氣道,低壓壓氣機,高壓壓氣機,燃燒室,高壓渦輪,低壓渦輪,噴管,風(fēng)扇和外涵道組成

渦扇發(fā)動機推力：內(nèi)、外涵道氣流反作用力的總和。優(yōu)點：燃料使用效率高，噪聲小，能獲得較大加力比。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機124（3）渦輪螺旋漿發(fā)動機（3）渦輪螺旋漿發(fā)動機125渦輪螺旋槳發(fā)動機

由燃?xì)鉁u輪發(fā)動機和螺旋槳組成,在它們之間還安排了一個減速器

渦輪螺旋槳發(fā)動機的工作原理

螺旋槳產(chǎn)生拉力

氣體流過發(fā)動機時產(chǎn)生反作用推力在較低的飛行速度下,具有較高的推進效率,所以它在低亞音速飛行時的經(jīng)濟性較好

適用于低空低速的運輸機和民航機渦輪螺旋槳發(fā)動機126定軸式：具有大減速臂的減速器（黑色部分）大大增加了發(fā)動機的重量定軸式：具有大減速臂的減速器（黑色部分）大大增加了發(fā)動機的重127自由渦輪式：自由渦輪轉(zhuǎn)速較低，可以采用小減速比的減速器來減輕發(fā)動機的重量自由渦輪式：自由渦輪轉(zhuǎn)速較低，可以采用小減速比的減速器來減輕128渦輪螺旋漿發(fā)動機特點：推力主要靠螺旋漿產(chǎn)生的拉力，燃?xì)庵惺Ｏ碌暮苌倌芰吭谖矅姽苤信蛎?，產(chǎn)生一小部分推力（約10％）渦輪螺旋漿發(fā)動機特點：129航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件130（4）渦輪軸發(fā)動機（4）渦輪軸發(fā)動機131渦輪軸發(fā)動機

燃?xì)獍l(fā)生器后的燃?xì)饪捎媚苋坑糜隍?qū)動動力渦輪而不在噴管內(nèi)膨脹產(chǎn)生推力

動力渦輪軸上輸出的功率可以用來帶動直升機的旋翼

渦輪軸發(fā)動機132渦輪軸發(fā)動機與渦槳發(fā)動機的不同之處：燃?xì)鈳缀跞吭趧恿u輪中膨脹，由尾噴管排出時，氣流速度較低。渦輪軸發(fā)動機與渦槳發(fā)動機的不同之處：133航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件134小結(jié)小結(jié)135燃?xì)獍l(fā)生器壓氣機,燃燒室,渦輪

產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)庥址Q為發(fā)動機的核心機核心機它完成了發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的工作；對燃?xì)獍l(fā)生器所獲得的機械能進行不同的分配，就形成不同型式的發(fā)動機；渦槳發(fā)動機的螺旋槳，渦扇發(fā)動機的風(fēng)扇，渦軸發(fā)動機的懸翼的軀動力都來自燃?xì)獍l(fā)生器。燃?xì)獍l(fā)生器136燃?xì)鉁u輪發(fā)動機其他分類（P4）燃?xì)鉁u輪發(fā)動機其他分類（P4）137航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件138航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件139民航方面的情況(p5)民航方面的情況(p5)140航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件141航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件142航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件143航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件144第二節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的工作過程第二節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的工作過程145組成：進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪，噴管。進氣道：將足夠的空氣量,以最小的流動損失順利地引入壓氣機。

壓氣機：通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片對空氣作功,壓縮空氣,提高空氣的壓力。

燃燒室：高壓空氣和燃油混合,燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?形成高溫高壓的燃?xì)狻?/p>

渦輪：高溫高壓的燃?xì)庠跍u輪內(nèi)膨脹,向外輸出功,去帶動壓氣機。噴管：使燃?xì)饫^續(xù)膨脹,加速,提高燃?xì)獾乃俣?。組成：進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪，噴管。146一、渦輪噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)一、渦輪噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)147布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程1-2、等壓加熱過程2-3、絕熱膨脹過程3-4和等壓放熱過程4-1組成。由于這個循環(huán)在等壓加熱，故也稱為等壓加熱循環(huán)。渦輪噴氣發(fā)動機和沖壓噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)就是布萊頓循環(huán)。布萊頓循環(huán)布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程布萊頓循環(huán)148在等壓加熱過程2-3中，加給工質(zhì)的熱量為：

q1=Cp(T3-T2)在等壓放熱過程4-1中，工質(zhì)放出的熱量為：

q2=Cp(T4-T1)由于理想循環(huán)

w0=q1-q2

所以，布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)作功為：w0=Cp(T3-T2)-Cp(T4-T1)式中：T1、T2、T3、T4分別為工質(zhì)狀態(tài)1、2、3、4時的溫度。在等壓加熱過程2-3中，加給工質(zhì)的熱量為：149改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：150而p1=p4，p2=p3

代入上式，得：因為１－２和３－４為絕熱過程，所以：代入得：為工質(zhì)被壓縮后的壓力p2與壓縮前的壓力p1的比值，并稱為增壓比。而p1=p4，p2=p3代入上式，得：因為１151燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機的理想化條件

假設(shè)工質(zhì)完成的是一個封閉的熱力循環(huán)

略去壓縮與膨脹過程中工質(zhì)與各部件之間的熱量交換,忽略實際過程中的摩擦,假設(shè)在燃燒室中進行的燃油燃燒釋放出熱能的化學(xué)反應(yīng)過程為外部熱源對工質(zhì)加熱的過程,并且忽略由流動阻力和加熱所引起的壓力降低,從而用定壓加熱過程代替之噴入的燃油的質(zhì)量忽略不計,而且假定工質(zhì)是定質(zhì)量的定比熱容的完全氣體噴入大氣中的燃?xì)馀c大氣進行定壓的放熱過程。

燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機的理想化條件152布萊頓循環(huán)

0→2：絕熱壓縮（進氣道、壓氣機）2→3：等壓加熱（燃燒室）3→5：絕熱膨脹（渦輪、噴管）5→0：等壓放熱（外界大氣）布萊頓循環(huán)0→2：絕熱壓縮1531kg工質(zhì)所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪前的溫度越高，循環(huán)功越大，熱效應(yīng)越高。1kg工質(zhì)所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪154循環(huán)的熱效率（發(fā)動機增壓比）越高，熱效率越高循環(huán)的熱效率（發(fā)動機增壓比）越高，熱效率越155Lk、LT分別表示壓氣機的壓縮功和渦輪的膨脹功。對于渦輪噴氣發(fā)動機，兩者相等，所以有：用機械能的形式表示發(fā)動機渦輪前溫度越高，循環(huán)功越大，排氣速度越大Lk、LT分別表示壓氣機的壓縮功和渦輪的膨脹功。對于渦輪噴156發(fā)動機在實際工作過程中的損失氣流在進氣道、壓氣機壓縮過程中的流動損失氣流在燃燒室中有流動損失和加熱過程中的熱阻損失，壓力下降。氣流膨脹過程中有流動損失。定壓放熱過程只有熱損失，沒有流動損失，所以，實際的放熱過程與理想循環(huán)的放熱過程相同。發(fā)動機在實際工作過程中的損失氣流在進氣道、壓氣機壓縮過程中的157航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機概述課件158摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫159第三節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機推力和

效率（*）第三節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機推力和

效率（*）160一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動機時，發(fā)動機的內(nèi)壁及各部件對氣體施加作用力，使其動量發(fā)生變化，而氣體必然同時給予發(fā)動機及各部件以反作用力。這些反作用力在軸向分力的合力，即推力。推力：提供給飛機，克服飛機前進阻力或使飛機加速而作功的力。有效推力＝發(fā)動機內(nèi)推力－短艙的阻力一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動機時，發(fā)動機的內(nèi)壁及各部件對氣體161產(chǎn)生連續(xù)推力的原因力學(xué)角度→作用力與反作用力的結(jié)果能量角度→推力是能量轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)形式，穩(wěn)定燃燒是產(chǎn)生推力的能量基礎(chǔ)熱力學(xué)角度→等壓循環(huán)是產(chǎn)生連續(xù)推力的基礎(chǔ)

產(chǎn)生連續(xù)推力的原因162有效推力有效推力163當(dāng)燃?xì)庠趪姽苤型耆蛎洉r內(nèi)推力忽略流量差別時發(fā)動機地面試車當(dāng)燃?xì)庠趪姽苤袃?nèi)推力忽略流量差別時發(fā)動機地面試車164渦噴發(fā)動機的推力分布渦噴發(fā)動機的推力分布165推力的分布

由圖可以看出進氣道，壓氣機，燃燒室產(chǎn)生的力是向前的；渦輪，噴管產(chǎn)生的力是向后的。向前的力減去向后的力就等于推力。其中以壓氣機產(chǎn)生的力所占的比例最大。推力的分布由圖可以看出166二、推進功率和推進效率假設(shè)：飛機等速平飛推進功率：L－－每公斤氣流的循環(huán)功發(fā)動機在熱力循環(huán)中產(chǎn)生的功率二、推進功率和推進效率假設(shè)：飛機等速平飛L－－每公斤氣流的循167推進效率C5/C0越大，推進效率越小當(dāng)C0＝0，沒有推進功當(dāng)C5＝C0，效率為1，但F為零

推進效率C5/C0越大，推進效率越小168發(fā)動機損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動能損失越多每公斤氣流損失的能量：發(fā)動機損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動能損失越多每169三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時放出的熱量，有多少轉(zhuǎn)變?yōu)橥七M功。qs－－每公斤空氣所提供的熱量三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時放出的熱量，有多少170總效率（0.20~0.30）＝熱效率（0.25~0.4）×推進效率（0.50~0.75）提高總效率的措施：提高熱效率，如提高壓氣機增壓比，渦輪前燃?xì)鉁囟?；提高推進效率，減小C5和C0之間的差值。總效率（0.20~0.30）＝171四、沿流程參數(shù)變化四、沿流程參數(shù)變化172第四節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)和基本要求第四節(jié)渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)和基本要求173一、渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)（一）推力性能指標(biāo)1、推力F（最主要指標(biāo)，單位N，英磅）推力和發(fā)動機功率之間的關(guān)系：發(fā)動機發(fā)出的功率與飛行速度和排氣速度的平均值有關(guān)。一、渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標(biāo)（一）推力性能指標(biāo)發(fā)動機發(fā)出的功1742、單位推力Fs定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機空氣流量（單位Ns/kg，dNs/kg）表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力流量相同，單位推力越大，發(fā)動機推力越大2、單位推力Fs表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力1753、推重比Fw定義：發(fā)動機地面最大工作狀態(tài)下的推力/發(fā)動機的凈重渦噴發(fā)動機推重比為3.5~4渦輪風(fēng)扇發(fā)動機推重比達(dá)8以上3、推重比Fw1764、單位迎面推力FA定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機最大迎風(fēng)面積最大迎風(fēng)面積相同時，F(xiàn)A越大，推力F越大推力F相同時，F(xiàn)A越大，發(fā)動機迎風(fēng)面積越小4、單位迎面推力FA177（二）經(jīng)濟性能指標(biāo)1、燃油消耗量Gf（單位kg/s，kg/h）定義：單位時間內(nèi)所消耗的燃油量推力相同時，Gf越小越好2、單位燃油消耗率sfc(單位kg/hN,kg/hdaN)定義：產(chǎn)生一牛頓推力每小時所消耗的燃油量（二）經(jīng)濟性能指標(biāo)1、燃油消耗量Gf（單位kg/s，kg/h178Hu為燃油的熱值（kJ/kg）Sfc與總效率、飛行速度有關(guān)Hu為燃油的熱值（kJ/kg）Sfc與總效率、飛行速度有關(guān)179（三）使用性能指標(biāo)發(fā)動機的可靠性起動迅速可靠從靜止加速到慢車狀態(tài)的過程加速性從慢車加速到最大轉(zhuǎn)速所需的時間發(fā)動機的壽命第一次翻修或兩次大修的工作時數(shù)維護的繁簡程度（三）使用性能指標(biāo)發(fā)動機的可靠性180二、基本要求推重比高，單位迎風(fēng)面積小

同等推力時，發(fā)動機尺寸小，重量輕。同等推力時，發(fā)動機迎風(fēng)面積小，阻力小。單位燃油消耗率低可靠性好工作穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)完整性、壽命事故率：每十萬（百萬）工作小時的故障次數(shù)提前拆換率：不到壽命而提前返修的臺數(shù)/總臺數(shù)使用成本低（燃油、購買成本、維護費用）二、基本要求