民用航空燃气涡轮发动机简介.doc

《民航概论》课程作业 民用航空涡轮喷气发动机各部件简 介及其工作原理 姓 名： *** 民航（飞行）学院 ************* 0710103 ******* 学院(系)： 专业： 班 级： 学 号： *********** 二О一二年十二月二十四日 民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理 民用航空自开始以来，随着时代的变迁和人们生活水平的提升，正处于高速发展状态。各经济发展较迅速的国家均争相发展自己的航空航天产业，民用航空则是一个关系民生的重要组成部分。我国自1920年开通第一条航线以来，民航正处于跨越式发展阶段，无论是投入还是硬件设施，足以与发达国家相聘美。然而发动机作为飞机的心脏，一直是遏制民航发展的一个瓶颈。作为南京航空航天大学民航学院的一名学生，在学习了民航概论，飞行原理等课程后，通过参考各种文献和书籍，我在这仅其中的很小一部分，即航空涡轮喷气发动机发表自己的一些浅薄认知。 民用航空发动机作为飞机的核心，关系着整架飞机的运行及安全。喷气涡轮发动机共由五部分组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。每一个部分各自发挥着作用，又相互影响，相互制约。 1.进气道 在民用航空中发动机一般是一个独立的整体，进气道也几乎与机身有一定间隔，并非作为一体化设计，当然也有将发动机与机身进行一体化设计的，一般在军用飞机中较为常见。进气道作为发动机的起始部分，有着非常重要的作用，对整台发动机的工作有着重要的影响，甚至可以说，如果进气道出问题，整台发动机都不能工作甚至毁坏。 进气道的作用大致为：在各种状态下，将足量的空气以最小的流动损失，顺利地引入压气机；当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时，通过冲压压缩空气，提高空气的压力；在所有飞行条件和发动机工作状态下，进气道的增压过程避免过大的空间和时间上的气流不均匀性，以减少风扇或压气机喘振和叶片振动的危险；进气道的外阻力应尽可能小。 进气道有两种，分别是亚音速进气道和超音速进气道。在民用航空中，安全始终是放在首要地位，因此绝大部分民用客机是工作在亚音速阶段。据我所知， 目前只有协和号作为超 音速客机运行，但是由于种种原因，它的运行也受到限制。所以我在这只简单讨论亚音速进气道的工作原理。 图2 亚音速进气道 飞机运行速度一般为几百公里每小时，根据相对运动原理，流向进气道的气流流速即为飞机空速（不考虑气流本身速度）。进气道一般为圆形，进气道唇口厚而大，目的是为了使气流尽可能平滑流进发动机，减少摩擦阻力。 气流流入进气道后，有一段扩张，其目的主要是减速和增压。根据连续性定理，亚音速气流流经扩张截面时，速度减小，只有气流速度降下来后，才方便进一步的处理，由此动压减小；再根据伯努利定理，气流动压减小后，静压增大，起到了一定的增压效果，但是并非那么明显，因为进气道的主要功用还是引入足量的气流使发动机正常工作，并非增压。 由于在高空飞行时可能出现飞机积冰现象，所以为保护发动机，在进气道设计时将进气道曲率半径尽可能设计的大。因为曲率半径越大，积冰越弱。所以发动机进气道一般为圆而厚的唇口。 2.压气机 压气机是航空燃气涡轮发动机中的一个重要部分。它的主要功用是对流过它的空气进行压缩，提高空气的压力，为燃气膨胀做功创造条件，以改善发动机的经济性，增大发动机的推力。其增压的方法一般是通过高速旋转的压气机叶片对气流做功，将功转变为压力势能和内能。 压气机根据结构的不同和气流的流动方式不同又分为离心式压气机和轴流式压气机。但是由于离心式压气机迎风面积大，效率低等原因并未被重用。但是它在其他领域仍发挥着重要作用，如巡航导弹、无人驾驶侦察机等。离心式压气机的单级增压比较高，一般可达到12以上。 离心式压气机由进气系统、叶轮、扩压器、集气管等部分组成。其中，叶轮和扩压器是离心式压气机的两个主要部件。进气系统安装在叶轮的进口处。其流动通道是收敛形的。它的功用是使气流以一定的方向均匀地进入工作叶轮，以减小流动损失。空气在流过它时速度增大，而压力和温度下降。 叶轮是高速旋转的部件，叶轮上叶片间的通道是扩张形的，空气在流过它时，对空气做功，加速空气的流速，同时提高空气的压力。叶轮分单面叶轮和双面叶轮两种。所谓单面叶轮是在轮盘的一侧安装有叶片，从一面进气；而双面叶轮是指在轮盘的两侧都安装有叶片，从两面进气，这样可以增大进气量，而且对于平衡作用在轴承上的轴向力也有好处。 扩压器位于叶轮的出口处，是一个环形室，装有一定数量的整流叶片，两个相邻叶片间的通道是扩张形的，空气流过它时，速度下降，压力和温度都上升。 轴流式压气机则是现代民用航空的重要发展对象。由于可以通过增加压气机的级数来改善其单级增压比不高的状况，轴流式压气机从问世以来一直备受青睐。单级轴流式压气机由转子和静子组成，单级