《发动机原理第一章1讲.ppt

发动机原理 讲课教师:唐海龙 讲义:朱之丽 课程特点及教学要求 教学目的和要求 熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适用范围； 掌握发动机特性及其应用条件； 了解发动机性能变化原因特点。 课程特点 内容多 工程性强 先、后修关系密切 教材 航空燃气涡轮发动机（尚义主编） 第二、三、四、六、八（部分） 航空发动机是飞机的“?” ENGINE (引擎) 为克服飞行阻力提供推动力 飞机在发动机推力作用下达到一定速度时，机翼才能产生足够的升力。 飞机的动力装置 ? 燃气涡轮发动机。 以空气为介质的，将热能转换为机械能的一种动力装置。 它于1939年首次在德国He178飞机上使用。 广泛应用于：航空、航天、航海、能源、交通等领域。 涉及学科：流体力学、固体力学、热力学、传热学、燃烧学、转子动力学、控制理论、气动声学等。 在航空上的应用类型 涡轮喷气发动机 涡轮螺桨发动机 涡轮轴发动机 涡轮风扇发动机 类型发展及演变 由5个主要部件组成。 相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小。 使人类实现超音速飞行 适用范围：超音速飞行的飞机 优点：高速下性能优越 缺点：低速下经济性差 复燃加力涡喷发动机 由5个主要部件和加力燃烧室组成 适用范围：超音速飞行的飞机 复燃加力使推力增加50％－70％ 扩大飞行包线、提高机动性能； 缺点：加力使发动机经济性更差。 类型发展及演变 由5个主要部件和螺旋桨组成 低速飞行时具有优越的经济性 适用范围：Ma 0.6 装备于：支线客机、短途运输机。 类型发展及演变 由5个主要部件和动力涡轮组成 装备于：直升飞机 民用涡轮风扇发动机 民用涡轮风扇发动机 特点 大涵道比、分开排气方式 优点 起飞推力大，巡航经济性好。 适用 干线、支线客机和运输机 军用涡轮风扇发动机 特点 小涵道比、混合排气、带加力 优点 加力比大，亚声巡航经济性好 适用 超音速飞机 军用小涵道比涡扇发动机 民用飞机发动机 亚音运输机 进一步降低耗油率 超大涵道比、浆扇 超音运输机 实现环球更快捷飞行 低涵道比涡扇发动机 变循环发动机 第四代战斗机的特点 高敏捷性 隐身性 短距起飞着陆 (STOL) 能力 不加力超声速巡航能力 发动机设计参数变化 设计参数包括： 压气机增压比：8 ?38～40 涡轮前温度： 1200 ?1850～2000 加力温度： 1800 ? 2150 风扇增压比： 区别于军用或民用 涵道比： 区别于军用或民用 典型亚音飞机发动机 典型军用发动机 问 题 发动机是如何产生推力的? 各部件是如何工作的?对产生推力起什么作用? 为什么不同类型发动机具有不同的适用范围？ 发动机性能随飞行条件等发生怎样的变化？ ……？ 本课程主要学习内容: 第一章. 燃气涡轮发动机的工作原理 第二章. 燃气涡轮发动机部件 第三章. 涡轮喷气发动机 第四章. 涡轮风扇发动机 第五章. 其它类型发动机 第一章燃气涡轮发动机工作原理 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 一、组成 五大部件组成： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管 附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等)  进气道将工质引入 ?压气机增压 ?燃烧室喷油燃烧加热 ?涡轮膨胀作功带动压气机 ?尾喷管膨胀加速 ?以高速排气到体外 沿发动机流程参数变化 二、产生推力的基本原理 牛顿定律原理： 流经发动机的气流受到力的作用产生加速度，气流必定产生一个大小相等、方向相反的反作用力作用于发动机 。 反作用力?推力 三、理想循环 布莱顿（Braton）循环，1872年提出。 发动机工作时，不断从外界吸入空气，经过一系列热力过程，最后高速喷出，排出气体在外界逐步散失能量最终达到与外界大气平衡，构成一个不断循环的过程。 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。 发动机特征截面 理想循环 由四个热力过程组成 0 ? 2i：等熵压缩2i ? 3i：等压加热3i ? 9i：等熵膨胀9i ? 0：等压放热 描述循环过程的参数 增压比 ? 加热比 ? 压缩功 WC 膨胀功 Wp 加热量 q1 放热量 q2 增压比 ? 加热比 ? 压缩功和膨胀功 压缩功:“a02iba”所包围的面积 膨胀功:“a9i3iba”所包围的面积 压缩功与膨胀功 压缩功WC 膨胀功WP 加热量q1 大小＝ 加热过程2i?3i 以下面积 放热量q2 大小＝ 放热过程9i?0 以