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发动机原理及部件介绍 01 发动机基础知识 航空燃气涡轮发动机，是喷气发动机的一种，包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等几大类，是由压气机、燃烧室和涡轮三个核心部件以及进气道、内外涵道、尾喷管、风扇、螺旋桨和其它一些发动机附属设备比如燃油调节器、起动装置等组成的。 发动机基础知识 燃气涡轮发动机本质上是一种热力发动机，它将燃料的化学能转化为可以使用的机械能，它用空气作为工作介质。在学习发动机具体知识之前，先要了解一些热力学和气体动力学方面的知识。 热力学基础知识主要包括：热力学的基本定律，即热力学第一定律和热力学第二定律；工质的热力性质和热力过程等。 气体动力学基础主要包括：气体与气体、气体与固体之间相互作用所遵循的规律及参数的变化规律，物体运动状态的描述及牛顿运动定律等。 热力学基础知识 在热力学中将研究对象的物质及其所在的空间称为系统。系统之外能以某种方式与系统发生相互作用的局部区域内的物质称为外界。 系统可能呈现各种不同的状态，平衡态是系统与外界不发生相互作用的条件下，其宏观性质不随时间变化的状态。 系统从一个平衡态向另一个平衡态变化时所经历的全部状态的总和称为热力过程。封闭的热力过程称为热力循环，简称循环。此时系统从一个平衡态经过一系列的状态又回到原来的状态。实施热力循环的目的是实现系统与外界连续不断地进行热能与功的转换。 热力学基础知识 热力学第一定律确定各种能量形式可以互相转变，热可以转变为功，功也可以转变成热。 热力学第二定律确定在热动力机中，工质从热源所得到的热量，不可能全部变为功，而只能将其中一部分热量变为功，其余的热量必须通过工质放给某一个冷源。 转变的功与工质得到的热量之比称为热效率。 气体的热力性质 系统的状态，可以用状态参数表示；可以直接测量的状态参数称为基本状态参数，例如温度T、压力p、比容v等。 比容：单位质量气体所占有的容积称为比容，以v表示。 压力：气体的压力是气体分子对容器壁作用力的结果。 一个大气压是指在海平面标准状态下的大气压力，其值等于760mmHg或等于101 325Pa。 压力有静压和总压。静压是气体在静止时的压力；气体的总压是静压和速度引起的冲压压力之和。 温度：温度和压力一样是气体的一个宏观的量，温度的数值与气体分子平均直线运动动能成正比。 温度有静温和总温。静温是气体中热的测量；总温是气体中能量的测量。 理想气体的状态方程 当气体压力不太大和温度不太低的时候，可以近似的把气体看作理想气体，这时候可以忽略气体分子本身的体积和分子间的引力。 对于1kg质量的气体，理想气体状态参数之间的一般关系式即理想气体状态方程：pv= RT 式中R称为气体常数，表示pv与T之间的比例系数。R的数值只决定于气体的种类而不随气体的状态变化。气体常数的法定计量单位是J/(kg﹒K)。空气的气体常数为287.06J/(kg﹒K)。 气体的热力循环 气体的热力循环 绝热压缩过程，在进气道、压气机中进行（0-1-2）； 等压加热过程，在燃烧室中进行（2-3）； 绝热膨胀过程，在涡轮、喷管中进行（3-4-5）； 定压放热过程，在大气中进行（5-0）。 布莱顿循环（等压加热循环） 空气以环境状态下进入发动机进气道（0），空气经过进气道和压气机，压力、温度上升。 现代燃气涡轮发动机起飞时压气机出口压力超过580磅/平方英寸，温度近似600℃（2），空气速度略有减小。 在燃烧室中空气和燃油混合燃烧，温度和体积增加，现代燃烧室出口温度大约1300℃（3）。 燃气离开燃烧室通过涡轮，压力、温度下降，体积增加，在涡轮导向器中速度增加，在涡轮转子中速度减小。 燃气离开涡轮通过喷管，压力和温度继续减少，速度增加，排入大气（5）。 工作循环比较 燃气涡轮发动机的工作循环类似于四冲程活塞发动机。然而，在燃气涡轮发动机中，燃烧在等压下进行，而在活塞发动机中，燃烧时体积不变，这两种发动机的循环中都有进气、压缩、燃烧和排气。活塞式发动机只有一个冲程用于产生功率，其余冲程用于工作流体的充填、压缩和排放。相反，涡轮发动机取消了三个“不做功”冲程，因而能在更短时间内燃烧更多的燃油；所以，就一给定尺寸的发动机而言，它产生更大的功率输出。 空气和燃气 在燃气涡轮发动机中空气和燃气作为工质。 空气主要成分为氮气（N2）、氧气（O2）。 燃气是空气与燃料进行燃烧后的气体产物。燃气涡轮发动机通常使用航空煤油（ C8H18 ）作燃料，所用燃气的成分是氮气（N2）、二氧化碳（ CO2 ）、水蒸气（ H2O ）和未燃烧的氧气（O2） 。 气体的压缩性和黏性 气体的密度随着压力或温度的变化而变化的性质称为气体压缩性。压缩性是气体的重要属性。 气体也具有黏性，它表示出气体对于切向力的一种反抗能力。这种反抗力只在运动