理想发动机的参数分析.ppt

涡轮喷气发动机的工作过程 一、涡轮喷气发动机的理想循环 燃气涡轮喷气发动机的理想化条件 假设工质完成的是一个封闭的热力循环 略去压缩与膨胀过程中工质与各部件之间的热量交换, 忽略实际过程中的摩擦, 假设在燃烧室中进行的燃油燃烧释放出热能的化学反应过程为外部热源对工质加热的过程, 并且忽略由流动阻力和加热所引起的压力降低, 从而用定压加热过程代替之 喷入的燃油的质量忽略不计, 而且假定工质是定质量的定比热容的完全气体 喷入大气中的燃气与大气进行定压的放热过程。 布莱顿循环 布莱顿循环由绝热压缩过程 1-2、等压加热过程2-3、绝 热膨胀过程3-4和等压放热过 程4-1组成。由于这个循环在 等压加热，故也称为等压加 热循环。涡轮喷气发动机和 冲压喷气发动机的理想循环 就是布莱顿循环。 在等压加热过程2-3中，加给工质的热量为： 　　　　 　 q1= Cp(T3 - T2) 在等压放热过程4-1中，工质放出的热量为： 　　　　 q2= Cp(T4 - T1) 由于理想循环　w0 = q1- q2 所以，布莱顿循环的理想循环作功为： 　 w0 = Cp(T3- T2)- Cp(T4- T1) 式中：T1、T2、T3、T4分别为工质状态 1、2、3、4时的温度。 改写为： 而 p1 = p4 ，p2 = p3 代入上式，得： 1kg工质所作的循环功（加热量与放热量之差）： 循环的热效率 发动机在实际工作过程中的损失 气流在进气道、压气机压缩过程中的流动损失 气流在燃烧室中有流动损失和加热过程中的热阻损失，压力下降。 气流膨胀过程中有流动损失。 定压放热过程只有热损失，没有流动损失，所以，实际的放热过程与理想循环的放热过程相同。 涡轮喷气发动机推力和效率 一、推力的产生 气流流过发动机时，发动机的内壁及各部件对气体 施加作用力，使其动量发生变化，而气体必然同时 给予发动机及各部件以反作用力。这些反作用力在 轴向分力的合力，即推力。 推力：提供给飞机，克服飞机前进阻力或使飞机加速而作功的力。 有效推力＝发动机内推力 － 短舱的阻力 有效推力 推力的分布 由图可以看出 进气道，压气机，燃烧室产生的力是向前的； 涡轮，喷管产生的力是向后的。 向前的力减去向后的力就等于推力。 其中以压气机产生的力所占的比例最大。 二、推进功率和推进效率 假设：飞机等速平飞 推进功率： 推进效率 发动机损失的能量： 热效率：在循环中加热量有多少转变为机械功。 影响喷气发动机实际循环热效率的因素有三个, 它们是: 加热比Δ、增压比π、压气机效率和涡轮效率。 加热比Δ, (涡轮前温度或涡轮前燃气总温): 随着加热比Δ, 或涡轮前温度,的提高, 热效率也增大。 增压比π: 增压比π的提高, 实际循环的热效率增大,当增压比π等于最经济增压比时, 实际循环热效率达到最大,以后再提高增压比, 实际循环的热效率ηt反而下降。 压气机效率和涡轮效率: 压气机效率和涡轮效率增大,热效率也提高。 三、总效率 定义：加入燃烧室的燃油完全燃烧时放出的热量，有多少转变为推进功。 总效率（0.20~0.30） ＝ 热效率（0.25~0.4）×推进效率（0.50~0.75） 提高总效率的措施： 提高热效率，如提高压气机增压比，涡轮前燃气温度； 提高推进效率，减小C5和C0之间的差值。 涡轮喷气发动机的性能指标和基本要求 一、涡轮喷气发动机的性能指标 （一）推力性能指标 1、推力F（最主要指标，单位N，英磅） 推力和发动机功率之间的关系： 2、单位推力Fs 定义：发动机推力/发动机空气流量（单位 N s/kg，dN s/kg） 3、推重比Fw 定义：发动机地面最大工作状态下的推力/发动机的净重 涡喷发动机推重比为3.5~4 涡轮风扇发动机推重比达8以上 4、单位迎面推力FA 定义：发动机推力/发动机最大迎风面积 最大迎风面积相同时，FA越大，推力F越大 推力F相同时，FA越大，发动机迎风面积越小 经济性能指标 1、燃油消耗量Gf（单位kg/s，kg/h） 定义：单位时间内所消耗的燃油量 推力相同时，Gf越小越好 2、单位燃油消耗率sfc(单位kg/h N,kg/h daN ) 定义：产生一牛顿推力每小时所消耗的燃油量 * * 理想发动机的参数分析 理想涡轮发动机 理想的涡轮喷气飞机和加力燃烧室 理想的涡扇发动机 优化涵道比理想的涡扇 具有最佳风扇压比的理想的涡扇发动机 理想脉冲爆震发动机 组成 ：进气道，压气机，燃烧室，涡轮，喷管。 进气道：将足够的空