发动机训练资料..doc

航空燃气涡轮发动机原理 一、概述 发动机的定义：将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能的装置。 涡轮喷气发动机工作原理：发动机工作时，空气从进气道进入，经过压缩器压缩，压力提高，随即进入燃烧室与燃料混合并燃烧，燃烧后的空气流入涡轮，涡轮便在高温高压空气的推动下旋转起来，从而带动压缩器工作，最后空气在喷管中膨胀加速，高速向外产生推力。 推力产生的原理：空气以速度V流入发动机，燃气以速度V5流出发动机，由牛顿第二定律知，气体被加速，一定有力作用于气体，而且加速度越大，作用力越大，这些作用力是发动机壳体及内部部件作用于气体的力。根据牛顿第三定律知道，有作用力就有反作用力，此反作用力就是气体作用于发动机壁面上的力。 推力的定义：气体对发动机作用力的轴向上的合力，就是发动机的推力。 推力公式：F=qm(V5-V) v5喷气速度 v进气速度 qm通过发动机的空气质量流量 仅考虑通过发动机空气速度的变化时，随着飞机的速度增加，推力减小。但是在低速时，随着速度增大进气道冲压原理使空气流量增大，发动机推力增大。 理想循环 把发动机实际工作加以理想化后的各个热力过程所组成的可逆闭合循环，就是理想循环。 绝热 理想循环功越大，则动能增量越大，推力也越大。 影响循环的因素： 大气温度。思考：温度对发动机推力的影响 涡轮前燃气温度 发动机增压比。 假设温度/灵活温度 当飞机的实际起飞重量低于最大起飞重量时，起飞并不需要全推力，可以采用减推力起飞。这样可以延长发动机的寿命，降低维护成本。为了管理推力的减量，我们引入了“假设温度”这一概念。假设温度是一个 影响推力大小的因素： 涡轮前燃气温度越高，速度增量越大，推力越大。 发动机增压比越高，理想循环先增大后减小，推力先增大后减小。 飞行速度越快，由于冲压效应空气流量增大，前后速度差减小，低速时推力增大，高速时推力减小。 发动机转速越快，空气流量越大，推力越大 大气温度越高，空气密度越小，理想循环越小，推力越小。 飞行高度越高，空气密度越小，大气温度越越低，推力越小。 发动机基本工作状态 发动机从最大状态到最小的允许连续工作的转速之间，规定有几种常用的基本工作状态： 最大状态：转速和涡轮前燃气都达最大值，推力最大。最大状态一般只用于起飞。 额定状态：规定推力为最大推力的85％～90％，额定推力一般用于爬升。 巡航状态：推力为最大推力的65％～75％，转速和涡轮前燃气温度以及单位燃油消耗率较低。 慢车状态：发动机能够稳定工作的小转速工作状态。 推力指标 推力F 单位推力Fs：单位时间内每1公斤空气流过发动机所产生的推力。 推质比Fm：发动机的推力与发动机重量的比值 迎面推力FA：1平方米的横截面积所产生的推力 经济指标 燃油消耗量：单位时间进入燃烧室的燃油质量 燃油消耗率：产生单位推力在一小时内所消耗的燃油质量 使用性能 工作可靠性 起动迅速性 加速性 发动机寿命 维护难易程度 进气道：引导足够的空气顺利进入压气机； 压气机：高速旋转叶轮对空气做功，压缩空气，提高空气压力； 燃烧室：高压空气与燃油混合燃烧，化学能转变为热能，形成高温高压燃气； 涡轮：高温高压燃气膨胀，向涡轮作功，涡轮与压气机在一根轴上带动压气机转动； 喷管：燃气继续膨胀、加速，提高燃气速度。 进气道 功用： 在不同外界条件下，把足够的外部空气顺利地引入压气机。 亚音速进气道 超音速进气道 亚音速进气道 进气口前缘较为钝圆，以避免低速起飞时进口处气流分离。内部通道多为扩散形。在最大速度或巡航状态下，进入气流的减速增压过程大部分在进口外面完成，通道内的流体损失不大，因而有较高的效率。 超音速进气道 超音速进气道通过多个较弱的斜激波实现超音速气流的减速。超音速进气道分为外压式、内压式和混合式三类。 ①空气流量：单位时间流入进气道的空气质量； ②流动损失：空气流过进气道时，存在唇口损失和内部流动损失； ③出口流场的畸变指数：进气道出口流场不均会导致压气机喘振和燃烧室熄火； ④冲压比：进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值 压气机 功用：对流过它的空气进行压缩，提高空气压力，为燃气膨胀做功创造条件，从而提高热效率，改善发动机的经济性，增大发动机的推力。 增压方法：利用高速旋转的叶片对空气做功，将压缩功转变为气体的压力位能和内能。 分类： 离心式压气机（略） 轴流式压气机 组成：轴流式压气机由转子（由工作叶轮构成）、静子（由整流器构成）和进气导向器组成。转子的功用是对空气做功，压缩空气，提高空气压力；静子使空气扩压，继续提高空气的压力。 基元级增压原理 轴流式压气机主要是利用扩散增压的原理来提高