喷气推进技术与航空发动机(西工大)
航海学院硕士生课程简介西北工业大学
航海学院硕士研究生课程目录3院航海学院硕士研究生课程简介序号：214课程编号：036001课程名称：数字波形处理及识别任课教师：张效民王海燕英文译名：Digital Waveform Processing and Recognition先修要求：数字信号处理内容简介：1. 数字波形处理；2. 数字频谱分析；3. 统计模式识别；4. 句法模式识别及其应用；5. 数字波形处理识别在地球物理学中的应用；6. 其他应用。
主要参考书：（1）C. H. Chen: Digital Waveform Processing and Recognition。
序号：215课程编号：036002课程名称：微弱信号检测技术与系统任课教师：相敬林王海燕英文译名：Weak signal Detection and Acoustic Systems先修要求：电路信号与系统，检测与估值理论。
内容简介：近程声探测系统（无源系统，有源系统）；水中目标特性；环境特性；近程声传播模型；信号检测的理论基础；微弱信号检测的基本处理方法；信号参数估计与应用；近程声探测系统设计。
主要参考书：（1）《微弱信号检测与近感系统》相敬林等编；（2）R. O. Vielsen, sonar signal Processing. H.Urkowitz, singal Theory andRandom Processes。
序号：216课程编号：036003课程名称：水中兵器引信系统任课教师：李斌韩鹏英文译名：Target Detective System of Underwater Weapons先修要求：电子线路、信号检测与处理、水下物理场。
内容简介：本课程以水雷引信为主线进行讲授，其主要内容为：水雷及其作战使用概述，目标及环境分析，水雷及其引信的基本组成，引信方案论证及参数确定，信号变换及检测技术，区域性控制及测距技术，抗干扰技术，识别和分类技术，新技术应用（含增益控制、相关、自适应抵消、信号增强、谱分析和微机处理等技术），以及系统设计、系统仿真、系统可靠性、系统试验与系统评价等项技术。
航空航天工程师的火箭发动机燃料
航空航天工程师的火箭发动机燃料火箭发动机燃料是航空航天领域中至关重要的组成部分。
它直接关系到火箭的推进力和效率，同时也对火箭的安全性和环境影响等方面产生着重要影响。
航空航天工程师在设计和选择火箭发动机燃料时需综合考虑多个因素，如能量密度、可燃性、稳定性、可调控性等。
本文将介绍几种常见的火箭发动机燃料及其特点。
1. 液氧-煤油燃料液氧-煤油燃料（LOX-kerosene）是一种传统的火箭发动机燃料。
液氧作为氧化剂，与煤油作为燃料组成一对。
液氧的特点是具有很高的氧化性，能够与煤油充分燃烧，释放大量的能量。
煤油相比其他液体燃料，具有较高的能量密度和稳定性，容易储存和携带。
该燃料的组合在运载火箭中广泛应用，如美国的阿波罗登月计划。
2. 液氢-液氧燃料液氢-液氧燃料（LH2-LOX）是一种高效而洁净的火箭发动机燃料。
液氢和液氧都是低温液体，需要特殊的储存和供给系统。
液氢燃料有较高的能量密度，燃烧后只产生水蒸气，几乎没有任何污染物的排放，因此被广泛应用于航天飞机等载人航天器。
然而，液氢的储存、供给和处理等问题仍然是工程师们需要解决的难题。
3. 固体火箭燃料固体火箭燃料以固态燃料为主要组成部分，不需要外部供氧，因而具有简单、可靠的特点。
它由燃料和氧化剂的混合物在高温下燃烧产生推力。
固体火箭燃料在导弹和火箭的应用非常广泛。
相比于液体燃料，固体燃料具有储存方便、可携带性强的优势，但同时也存在着难以控制推力和关机困难的缺点。
4. 喷气推进剂除了常见的火箭发动机燃料，喷气推进剂也是航空航天工程师需要研究的重要领域。
喷气推进剂即航空发动机的燃料，常用的有喷气燃料和航空汽油。
喷气燃料是一种石油衍生燃料，具有较高的能量密度和可燃性。
航空汽油则是一种特殊配方的汽油，适用于喷气发动机。
喷气推进剂主要用于飞机和直升机等航空器的推进。
航空航天工程师在选择火箭发动机燃料时需要综合考虑多个因素。
首先，能量密度是一个重要的指标，航天器需要携带尽可能多的燃料来提供足够的推力。
航空发动机推进效率与燃料类型
航空发动机推进效率与燃料类型一、航空发动机概述航空发动机是飞机的心脏，它将燃料的化学能转化为机械能，为飞机提供前进的动力。
随着航空工业的不断发展，对航空发动机的性能要求也越来越高，其中推进效率是一个重要的性能指标。
推进效率不仅关系到飞机的燃油经济性，还直接影响到飞机的航程和载荷能力。
而燃料类型作为影响发动机效率的关键因素之一，其选择和使用对发动机性能有着直接的影响。
1.1 航空发动机的分类与工作原理航空发动机主要分为两大类：涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。
涡轮喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮旋转，从而带动压气机吸入空气，完成整个循环。
涡轮风扇发动机则在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇，通过风扇吸入更多的空气，提高发动机的推力和效率。
1.2 航空发动机的性能指标航空发动机的主要性能指标包括推力、燃油消耗率、推重比、可靠性和维护性等。
其中，燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标，它直接关系到飞机的运营成本。
推重比则是发动机推力与自身重量的比值，反映了发动机的轻量化水平和推力输出能力。
1.3 航空发动机发展的趋势随着科技的进步和环保要求的提高，现代航空发动机的发展趋势主要体现在以下几个方面：提高热效率、降低燃油消耗率、减少排放、提高可靠性和降低噪音等。
这些趋势对燃料的选择和使用提出了更高的要求。
二、燃料类型对航空发动机效率的影响燃料类型是影响航空发动机效率的重要因素之一。
不同类型的燃料具有不同的能量密度、燃烧特性和排放特性，这些特性直接决定了发动机的工作效率和环境影响。
2.1 航空燃料的分类与特性航空燃料主要分为两大类：煤油型燃料和合成燃料。
煤油型燃料是目前使用最广泛的航空燃料，具有较高的能量密度和良好的燃烧特性。
合成燃料则是通过化学合成方法生产的燃料，具有可再生、低排放等优点。
2.2 燃料的能量密度与燃烧特性能量密度是燃料单位质量所含有的能量，它直接影响到发动机的燃油消耗率和航程。
燃烧特性包括燃料的着火温度、燃烧速率和排放特性等，这些特性决定了发动机的燃烧效率和排放水平。
第四代军用航空发动机(F119和EJ2000)
第四代军用航空发动机（F119和EJ2000）资料来源：西北工业大学F119 ：结构形式：双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围：加力 15568daN中间 9786daN用途： F22结构与系统：风扇：3级轴流式，无进口导流叶片，宽弦设计高压压气机：6级轴流式，整体叶盘结构燃烧室：环型，浮壁结构高压涡轮：单级轴流式，采用第三代单晶涡轮叶片材料，隔热涂层和先进冷却结构低压涡轮：单级轴流式，与高压涡轮对转加力燃烧室：整体式，内外涵各设单圈喷油环矢量喷管：二元矢量收敛－扩张喷管，俯仰方向可作-20度到 +20度的偏转控制系统：第三代双余度FADEC装备F119的F22研制概况：F119 是普惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机．其设计目标是：不加力超音速巡航，非常规机动和短距起落能力，隐身性能，寿命费用降低至 25% ，零件数减少 40%~60% ，推重比提高 20%, 耐久性提高两倍，零件寿命延长 50% ．F119 上采用的先进技术有：三维粘性叶轮机设计方法，整体叶盘结构，高紊流度强旋流主燃烧室头部，浮壁式燃烧室结构，高低压涡轮旋向相反，整体加力式燃烧室设计，二元矢量喷管和第三代双余度 FADEC 等 .试车台上的F119收敛－扩张型尾喷管EJ2000 ：结构形式：双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围：中间6000daN加力9000daN用途：欧洲战斗机EF2000结构与系统：风扇：3级轴流式，采用三维跨音速宽弦叶片，无进口导流叶片．压比约为4.0高压压气机：5级轴流式燃烧室：环型，蒸发式喷油嘴涡轮：单级轴流式低压涡轮＋单级轴流式高压涡轮加力燃烧室：燃烧和混合型，采用多根径向火焰稳定器尾喷管：全程可调收敛－扩张式控制系统：FADEC，具有故障诊断和状态监视能力装配EJ2000发动机的EF2000战斗机研制概况：EJ2000是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机，用于欧洲四国联合研制的九十年代战斗机 EF2000．参加工作的有英国的罗 ? 罗公司，德国发动机涡轮联合公司，意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司．1991年10月EJ2000原型机首次运转．在发动机的设计要求中，除了达到高推重比(10)和地耗油率外，特别强调高的可靠性，耐久性和维修性及低的寿命期费用．EJ2000发动机EJ2000全景图。
西北工业大学航空发动机结构分析课后答案第4章燃气涡轮
第四章燃气涡轮1.航空燃气涡轮发动机中，涡轮有哪两种基本类型？答：按流动的方向，燃气涡轮分为轴流式涡轮与径向式涡轮两类。
3.从截面翼型的厚薄、曲率、叶冠或凸台、榫头、材料、冷却的几个方面看，涡轮工作叶片与压气机工作叶片的区别有哪些？答：5.涡轮转子连接的基本要求是什么？答：（一）盘与轴联接：足够刚度，强度，不削弱盘与轴，以便能传负荷；盘与轴在装配及工作时应可靠的定心；联接处高热阻，减少盘向轴传热。
（二）盘与盘联接：除了强度与刚性，可靠定心之外，还要考虑级数与联接部分较多对整个涡轮转子的影响（减小热应力，便于拆装，减小振动）；（三）叶片与盘联接：要承受巨大的离心力、气体力和振动负荷，此外，还要求允许榫头自由膨胀，以减小热应力；另一方面，榫头传热要好。
7.列举枞树型榫头的优点。
答：（一）叶根与轮缘部分的材料利用合理，承力截面积大，承拉截面接近等强，因此这种榫头重量较轻；（二）榫头在轮缘所占的周向尺寸较小，因为在轮盘上可安装较多的叶片；（三）这种榫头可以有间隙地插入榫槽，允许榫头与轮缘受热后自由膨胀；（四）可以利用榫头的装配间隙通入冷却空气，对榫头和轮缘进行冷却；（五）拆装及更换叶片方便9.涡轮机匣和压气机机匣相比的结构特点是什么？答：压气机机匣通常是圆柱形或圆锥形壳体，有整体式、分半式和分段式机匣。
涡轮机机匣和压气机机匣相比还借前后安装边分别与燃烧室及喷管连接。
另外涡轮的径向间隙沿圆周均匀，并且要尽量减少机匣与涡轮叶片的径向间隙。
11.涡轮冷却系统的冷却对象有哪些？答：涡轮冷却系统的冷却对象有叶片榫头、涡轮盘、涡轮轴、涡轮叶片、第一级涡轮导向叶片、轴承、承力环、涡轮外环。
1 / 213.挂钩式涡轮导向器有哪些优点？答：（一）涡轮机匣避免了开孔，又得到固定叶片用的环槽座的加强，这对机匣强度，刚性有利，又省掉了紧固件，装拆方便，又可减重；（二）导向叶片的固定可靠。
由于气流的轴向力是向后的。
促使导向叶片压紧在环槽内；（三）导向叶片外缘板与机匣间有较大的间隙，它与涡轮封严环一起与涡轮机匣形成双层壁结构；（四）导向叶片内端有内支撑，从而提高了叶片的抗振刚性，减少了漏气损失，又保证了叶片自由膨胀；（五）利用机匣的扩散形结构，很好解决了多级低压涡轮的装配和拆卸问题，改善了工艺性和维修性。
飞机推进器的原理和技术分析
飞机推进器的原理和技术分析飞机是现代最主要的交通工具之一，其快速、高效的运输方式将人们带到了远离故乡的地方。
飞机的推进器是飞机的关键部件，是保证飞机运行的必要组成部分。
推进器的性能直接关系到飞机的速度、升限、载重量等因素，因而对于现代飞机制造业来说是最具挑战性和最关键的技术之一。
本文将就飞机推进器的原理和技术进行深入的探讨和分析。
一、飞机推进器的种类和原理飞机的推进器一般可以分为两种：喷气式推进器和螺旋桨式推进器。
喷气式推进器是使用燃油和压缩空气进行燃烧，从而产生高速的气流使飞机进行推进的一种推进器。
螺旋桨式推进器则是利用螺旋桨产生的推力推动高速飞行的一种推进器。
喷气式推进器的主要原理是利用高压燃气通过喷丝产生高速气流，以推动飞机，具有推进力大、速度快、维护成本较高的优势。
而螺旋桨式推进器则是利用螺旋桨叶片的旋转，将空气向后推使飞机前进。
螺旋桨式推进器具有推进力控制性好、耐久性高、空气流动性较好的优势。
不同种类的飞机推进器都有其独特的应用场景。
一般来说，大型客机多采用喷气式推进器，而小型客机则更多地采用螺旋桨式推进器。
二、飞机推进器的关键部件飞机推进器由以下关键部件组成：发动机、涡轮、进气口、喷气口、推力向量调整器和喘振测量仪等。
（一）发动机：飞机推进器的发动机中，最重要的部分就是燃烧室。
燃烧室用于完成燃烧，将燃料和氧气混合燃烧产生燃气，这些燃气将在推进器中产生巨大的推力，使飞机得以向前飞行。
（二）涡轮：涡轮是借助燃气经过内部涡轮的旋转产生动力的部件。
它是推进器中产生高速气流的重要组成部分，并在飞机推进器中发挥了至关重要的作用。
（三）进气口：进气口是指飞机推进器中获取高压空气的重要部分。
进口闸门的开启和关闭、进口角度的调整都会影响到飞机推进器的运行效果。
（四）喷气口：喷气口是把燃烧室中高温、高压、高速的燃气喷出飞机外部的口。
喷气口的尺寸和角度可以影响推进器的喷出速度和方向等关键因素。
（五）推力向量调整器：推力向量调整器是指可以改变推力方向或大小的组件。
喷气推进的概念
喷气推进的概念1. 引言喷气推进是一种常见的推进系统，广泛应用于航空航天和其他领域。
它通过将高速喷射的气体产生的反作用力用于推动物体，实现了高效的推进效果。
本文将深入探讨喷气推进的概念、原理、应用和发展前景。
2. 喷气推进的原理喷气推进的原理基于牛顿第三定律，即每个作用力都有一个相等大小、方向相反的反作用力。
当高速喷射的气体通过喷嘴排出时，气体的反作用力会推动喷嘴和喷气装置向相反方向运动，从而推动整个系统。
这种原理被广泛应用于航空发动机、火箭发动机等推进系统中。
3. 喷气推进的应用3.1 航空领域喷气推进在航空领域中得到了广泛的应用。
喷气式飞机通过喷气发动机产生的推力来驱动飞机前进。
喷气发动机通过将压缩空气与燃料混合并燃烧产生高温高压气体，然后将气体喷射出来，利用气体的反作用力推动喷气式飞机向前飞行。
这种推进方式具有高速、高效的优点，使得飞机能够以更快的速度飞行。
3.2 航天领域喷气推进在航天领域中也扮演着重要的角色。
火箭发动机是一种常见的喷气推进系统，它通过将燃料和氧化剂混合燃烧产生高温高压气体，并将气体喷射出来，从而推动火箭向太空飞行。
火箭发动机具有高推力和高速度的特点，是实现太空探索的关键技术之一。
4. 喷气推进的发展前景喷气推进技术在不断发展和创新中，有着广阔的发展前景。
随着科技的进步，喷气推进系统的效率和可靠性不断提高。
未来，喷气推进技术有望应用于更多领域，例如高速交通工具、深空探测等。
此外，随着对环境保护意识的增强，研究人员也在致力于开发更环保、低碳的喷气推进技术，以减少对环境的影响。
5. 总结喷气推进作为一种常见的推进系统，具有广泛的应用领域和重要的发展前景。
它基于牛顿第三定律，通过喷射高速气体产生的反作用力来推动物体。
在航空和航天领域，喷气推进技术被广泛应用于飞机和火箭的推进系统中。
未来，喷气推进技术有望在更多领域发挥作用，并不断创新和发展。
飞机推进系统原理
飞机推进系统原理作为人类科技的杰出代表，飞机推进系统的出现极大地促进了人类的交通和科技的发展，随着时代的推进，飞机的推进系统的技术也在不断地发展和改进。
本文将着重介绍飞机推进系统的原理和工作过程。
一、飞机推进系统的分类飞机推进系统根据推进方式可以分为螺旋桨推进系统和喷气推进系统两种，螺旋桨推进系统是将发动机产生的动力通过传输系统转化为螺旋桨旋转来推进空气的，而喷气推进系统是将高速喷射的气流推动空气产生推力的。
二、螺旋桨推进系统的原理螺旋桨推进系统包括发动机、传动系统和螺旋桨三个部分。
1. 发动机发动机是飞机推进系统的核心部件，其作用是将油耗电能转化为机械能，进而驱动整个系统运行。
发动机通过点火和燃烧空气和燃料，产生高温高压气体驱动运动。
常见的发动机主要有活塞发动机和燃气涡轮发动机。
2. 传输系统传输系统是将发动机产生的动力转化为螺旋桨旋转，进而推进空气的部分。
传动系统通常包括减速器、轴、轴承和凸轮等，其中减速器用于降低高转速发动机的转速以适应螺旋桨的旋转速度，轴和轴承用于传递发动机的转动力矩和支撑旋转螺旋桨，凸轮则用于调整螺旋桨的切角，控制飞机的速度和推力。
3. 螺旋桨螺旋桨是将动力传送到空气中，产生推力的部分。
螺旋桨通常由多个桨叶组成，桨叶的形状和数量根据不同的工况和设计要求而变化，桨叶通常有定角桨和变角桨两种类型，定角桨的桨叶角度是固定的，而变角桨的桨叶角度可以根据需要进行调整。
桨叶旋转时，它将空气吸入桨叶前缘，产生部分真空，使空气沿桨叶表面形成旋转流，从而产生推力，使飞机向前推进。
三、喷气推进系统的原理喷气推进系统是将燃料和空气混合后在燃烧室内燃烧，产生高温高压气体，并通过喷嘴高速喷射出来推进空气的。
同样，喷气推进系统也包括发动机和喷嘴两个部分。
1. 发动机喷气推进系统的发动机通常采用涡轮增压式燃气涡轮发动机。
这种发动机的构造相对复杂，通常包括压气机、燃烧室、涡轮等部件。
空气经过压气机压缩后通过燃烧室，在与燃料相遇后燃烧，并产生高温高压气体，最后通过涡轮推动喷气嘴产生推力。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目前世界上能自行设计研制飞机的国 家有近40多个，能够独立研制高性能航空 发动机的国家却只有少数几个国家-----（只有联合国五个常任理事国）。
1、“四高”问题
----怎样让发动机更牛的分析
风车、风扇、轴一体！
两个“简单”的结论： （1）这里烧得越厉害，发动机越牛；
三、航空发动机的工作原理
------极端的工作状态中的巧妙装置
1、两种日常生活中与空气有关的机械装置
（1）风扇利用其它形式的能量使空气流动(将它后 面的空气吸到前面),风扇转的越快，吸来的空气越 多，提供的空气流量越大。
1、两种日常生活中与空气有关的机械装置
（2）风车从空气的流动中吸收能量，空气从它的 前面流动到后边，推动风车转动。
配备F22飞机使用的F119发动机（剖视图）
发动机的在军用飞机上的安装------F35（美国军用单发战斗机）
配装F35的F135发动机简图（在F119的基础上发展而来）
发动机的在飞机上的安装------歼10（我国军用单发战斗机）
发动机的在飞机上的安装------歼11（我国军用双发战斗机）
问题来了：风车叶片的耐高温能力？
风车、风扇、轴一体！
两个“简单”的结论： （2）吸进来的空气越多，烧的油也越多， 最后排出的高速气体就越多，发动机就越牛。
风车、风扇、轴一体！
问题来了：高转速，高负荷，高压力，玩命地工作。 风扇和风车叶片要足够结实； 气流要顺畅。
F119涡轮前的温度2000摄氏度左右
飞机通过连续不断的吸气和排气，并 使排气的速度大于吸气的速度这一过程 来获得向前飞行的动力。但是飞机是依 靠什么实现并维持这一过程的呢？
这就是------
航 空 发 动 机
发动机的在飞机上的安装------民用机种A380
A380配装的遄达900发动机
发动机的在军用飞机上的安装------F22（美国军用双发战斗机）
太行发动机，配装国产苏-27、歼11和歼10， 是我国自主研发的第一台大推力涡扇发动机。
发动机的在飞机上的安装------歼8（我国高空高速双发战斗机）
我国拥有完全自主知识产权的第一台发动机----昆仑发动机
发动机的在飞机上的安装------飞豹（我国高速歼击轰炸机）
秦岭发动机，配装于飞豹歼击轰炸机
遄达900每秒钟吸入1.25吨以上的空气
2、三个“变态”
----环境、性能和可靠性
2.1 变态的工作环境
（1）进气温度变化大（我欲乘风归去）； （2）进气密度变化大，地面空气稠密，高空大气 稀薄(入藏体检----高原效应)； （3）更要命的：全天候，风雨无阻。。。
下雨时空气里混了水，下雪时混了雪，沙尘暴时混 了。。。
2、物理现象----燃烧，燃烧使空气温度升高，增加 了空气的能量，燃烧越剧烈，空气能量增加越多。
3、最简单的涡轮喷气航空发动机
轴也转！
涡喷发动机结构与工作过程示意图 （注意：图中压气机和涡轮和轴是一体的）
风车、风扇、轴一体！
“简单”的工作过程： （1）风扇把空气从外面吸到里面来；
风车、风扇、轴一体！
喷气推进技术与航空发动机简介
--西北工业大学动力与能源学院 硕士20080701班
一、推进技术简介
1、推进技术：获得推力而前进的技术 2、自古道，靠山吃山，靠水吃水,靠阎王吃小 鬼，人们因地制宜,发展推力
地面靠推地
水里靠推水
水里靠推水
水中推进用
的螺旋桨
（1）螺旋桨推进 （ 两 种 方 式 ） （2）喷气推进 （又称吸气推进）
下雨时空气里混了雨水，下雪时混了雪水：
沙尘暴呢？
还有尾气。。。
军用飞机要超音速飞行，而且要做高难度动---苏-27眼镜蛇机动；
2.2 变态的性能要求
（1）大推力要求
F135自重1吨半 左右，可以提 供18吨左右的 推力（推重比 12）
（2）有些飞机还要求“短距起降”甚至“垂直起 降”（矢量推力技术）(排气情况也复杂了。。。)；
太空什么都没有， 靠喷推进剂，
还要利用万有引力
（1）螺旋桨推进
（2）喷气推进 （又称吸气推进）
二、喷气推进技术
图中所示连续不断进行进气和排气 过程的位置被称为飞机的短舱，短舱 里有一个装置可以使排气速度大于进 气速度。
每秒钟 吸进和 排出的 气体达 数百斤 以上， 比一个 成年人 体重还 要多！
推力矢量技术图示
（3）其它要求高效率（省油）、环保、低噪声
2.3 绝对变态的可靠性要求
空军一号
谢谢！
“简单”的工作过程 （2）在这里面喷油，与空气燃烧，空气 变热，能量增加；
风车、风扇、轴一体！
“简单”的工作过程： （3）热气流过风车，推动风车转动，风 车转动又带动风扇的转动；
风车、风扇、轴一体！
“简单”的工作过程： （4）热气流过风车后以高速流出发动机。
最简单的涡喷发动机结构示意图
四、发动机研究的难度和关键技术