发动机原理第五章.ppt

第五章

航空燃气涡轮发动机特性

〔非设计点性能〕;战斗机的飞行包线;发动机稳态特性;发动机稳态特性;典型军用发动机工作状态;中间状态(Max，即不加力最大推力)

对应飞行条件下，不加力推力最大FMax，n=nMax，Tt4=Tt4Max

连续工作时间受限制

主要用于快速起飞\爬升、机动飞行

第四代空中优势战斗机超音巡航〔Ma0＝1.5〕时发动机工作状态

额定/最大连续状态(Nom)

推力=85-90%Fmax，n?nMax，Tt4?Tt4Max

连续工作时间t?30~60min

主要用于起飞\爬升、高速飞行;巡航状态(Cru)

推力=60%Fmax，n=80-90%nMax，且Tt4和耗油率相对较低

连续工作时间不受限制

主要用于长时间的亚音飞行

慢车状态(Idle)

推力=3~5%Fmax，n=30~50%nMax，Tt4与是否可调和部件匹配有关，除燃气温度外，还需注意涡轮叶片外表温度〔冷却条件〕

主要用于下滑\进场着陆,地面滑行，地面待机等;起飞状态〔含一发不工作起飞、增功率起飞、减功率起飞〕

Tt4最高，n=nMax，推力最大

最大爬升状态

n?nMax，Tt4?Tt4Max，换算转速最高，爬升末端推力要求

最大巡航状态

n?最大爬升状态转速，Tt4?最大爬升状态温度，爬升结束后巡航初始段推力要求

最大连续状态〔OEI〕

一发不工作后长时间大推力工作状态

换算转速最高;巡航状态(Cru)

Tt4和耗油率相对较低，连续工作时间不受限制，主要用于长时间的亚音飞行

慢车状态(Idle)

推力=3~5%Fmax，nL=~30%nLMax，Tt4可允许长时间使用

主要用于地面滑行，地面待机等

空中慢车状态(Idle)

推力和转速高于地面慢车，用于下滑\进场着陆。;第一节油门特性〔节流特性〕;节流特性〔油门特性〕;节流特性〔油门特性〕;涡轮前温度

当转速从最大转速开始降低时,压气机增压比减小，压气机功减小，功平衡关系?涡轮前温度应下降；

当转速降低到一定时,由于各部件偏离设计状态较远,各部件效率严重降低,尾喷管进入亚临界状态，涡轮膨胀比随转速降低而下降，这时只有保持较高的涡轮前温度才能维持功率平衡关系，因此在转速降低到一定时涡轮前温度上升。

推力变化

因随转速降低，空气流量减少、排气速度降低，所以推力随转速下降而迅速降低

耗油率变化

当转速从最大转速开始降低时,由于压气机增压比还比较高且效率较高,涡轮前温度降低，耗油率有所下降；

当转速降低到一定时，由于各部件偏离设计状态较远，效率降低,，压气机增压比大大降低，循环热效率降低,耗油率随之上升。

耗油率随转速降低呈先减小后上升的变化

喘振裕度的变化

转速降低引起压气机喘振裕度下降，必须防喘;防喘措施对节流特性的影响;防喘措施

对节流特性的影响;防喘措施

对节流特性的影响;复燃加力发动机节流〔油门〕特性;从最小加力状态2－中间状态3〔最大不加力〕，推力和耗油率的变化有不连续的突跃

加力燃烧室供油量不能太少，存在有一个维持稳定燃烧的最低加力温度，该温度要比不加力的中间状态涡轮的排气温度高，排气速度大，故推力和耗油率不连续

从飞机的飞行角度，期望推力的突跃变化越小越好;双轴涡喷发动机节流特性特点;特性变化趋势根本与涡喷发动机相同

涵道比随转速降低而增大

随转速下降转差率增大，有利于低转速条件下的防喘

问题：

和双轴涡喷比，转差率增大的变化趋势更快还是更慢？;第二节速度特性;一、不加力状态速度特性;推力=wa?Fs;单位推力变化原因

随Ma0的增加，Tt2增加，使压气机出口温度Tt3增加，在保持Tt4的控制规律下循环加热量不断减小，循环功减小。当加热量小到仅够克服流动损失时，单位推力等于零

Fs随Ma0的增加单调减小;推力=Wa?Fs;总效率;循环热效率随Ma0变化;推进效率和总效率随M0变化;涡扇发动机不加力条件下的速度特性

设计涵道比Bd不同,推力变化趋势不同

小Bd设计〔小于1〕，推力随Ma0增加呈“马鞍”形变化，与涡喷发动机速度变化趋势相类似

大Bd设计，推力随Ma0增加呈下降趋势

设计涵道比Bd越大，耗油率随Ma0增加上升越剧烈

原因:随Ma0增加,涵道比增大,导致单位推力严重下降;低速条件下，大涵道比设计的涡扇发动机推力大，耗油率低

设计涵道比越大，高速条件下发动机的相对推力〔F/F起飞〕越小

随飞行速度增加涡扇发动机涵道比迅速加大，气流的排气速度C9涡扇远低于C9涡喷，单位推力迅速减小，导致推