发动机原理：第二章4节压气机
发动机原理-压气机
压气机尽可能提供连续的、均匀的气流，以确保燃料的稳定燃烧，避免燃烧不完全和火 灾等问题。
3 降低燃油消耗
通过提高发动机的压缩比，压气机可以降低燃油消耗，使发动机更加节能环保。
压气机的工作原理
1
压缩
2
旋转的叶片将空气压缩，使其体积变小。
3
循环往复
4
空气经过多级压缩，不断循环往复，达 到更高的压缩比。
高效节能
未来的压气机将更加注重提高燃 烧效率，降低对环境的影响。
电动化
随着电动飞机的发展，压气机将 逐渐转向电动驱动。
创新设计
压气机的设计将不断创新，以提 高效率和性能。
结论和要点
1 压气机是发动机的核心组成部分，负责将空
气压缩并提供给燃烧室。
3 压气机的应用领域广泛，涵盖航空、动力工
程、汽车工业和军事装备等。
压气机的应用领域
航空领域
喷气式飞机和直升机等航空器的发动机都需要 压气机来提供压缩空气。
汽车工业
柴油发动机、涡轮增压器和气动制动系统等都 离不开压气机的应用。
动力工程
发电厂、船舶和工业设备等动力系统中的内燃 机也需要压气机。
军事装备
各类军用飞机、坦克、导弹系统等军事装备中 都需要压气机。
压气机的发展趋势
进气
压气机通过进气口吸入大量空气。
弹动能
离心力带动压缩的空气弹出，形成高速 气流。
压气机的种类
1 离心式压气机
2 轴流式压气机
利用离心力来压缩空气， 适用于低压缩比的发动机。
通过叶片的轴向流动来压 缩空气，适用于高压缩比 和高效率要求的发动机。
3 混流式压气机
结合了离心式和轴流式的 优点，兼具高压缩比和高 效率。
航空发动机工作原理
航空发动机工作原理
航空发动机是现代飞机的核心部件之一，它的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理。
下面将阐述航空发动机的工作原理，以及其主要组成部分的功能和作用。
航空发动机通过燃烧内燃机燃料，产生高压高温的气体，并将其排出，产生向后的推力，从而使飞机获得动力。
整个过程可以简要地分为以下几个步骤：
1. 压气机：航空发动机的压气机主要负责将空气压缩，以提高进气量和气体压力。
压气机由多级转子叶片组成，通过转子的旋转来增压。
2. 燃烧室：压缩后的空气经过喷油器喷入燃烧室，与燃料混合并点火燃烧。
燃料燃烧产生的高温高压气体通过增大压力和温度来释放更多能量。
3. 高压涡轮：高温高压气体通过高压涡轮，使其转动，驱动压气机和涡轮扇叶。
4. 喷气扇：喷气扇位于发动机前端，是航空发动机产生推力的重要组成部分。
其主要作用是将一部分空气通过扇叶加速排出喷管，产生向后的推力。
同时，喷气扇还能通过副扇气流提供辅助推力。
5. 喷管：喷管是航空发动机的尾部部分，其形状和尺寸对喷气流产生限制和控制，进一步提高推力效率。
通过以上的工作原理，航空发动机能够在短时间内产生大量的推力，使飞机获得前进的动力。
为了提高效率和性能，航空发动机还采用了涡轮增压器、可变导向喷管、燃油喷嘴等辅助装置。
总之，航空发动机的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理，通过压缩空气、燃烧燃料、喷出高速气流，产生向后的推力，为飞机提供动力。
第二章压气机
2.5 工作叶片
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2.5 工作叶片
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2.6 榫头
工作叶片通过榫头实现与轮盘的联接。因此，对榫的主 要设计要求是： 1)在尺寸小，重量轻的条件下，将叶身所受的负荷可 靠地传递给轮盘； 2)保证工作时片的准确定位和可靠固定； 3)应有足够的强度、适宜的刚性及合理的受力状态， 尽量避免应力集中 4)结构简单、装拆方便。 目前铀流式压气机转子叶片榫头形式有三种: A）燕尾式 B）销钉式 C)枞树式
6
2.2轴流式压气机
轴流式压气机转子 转子是一个高速旋转对气流做功的组合件。在双转子涡 喷发动机中，压气机又分为低压转子和高压转子；在双转子 涡扇发动机中．低压转子就是风扇转子．或者是风扇转子和 低压压气机转子的组合。压气机转子一船是简支的，也有些 是悬臂 轴流式压气机静子
静子是静子组合件的总称，包括机匣和整流器。在单 转子涡喷发动机中，压气机机匣由进气装置、整流器机匣 和扩压器机匣组成。在双转子压气机中，在风扇和压气机 之间还有一个分流机匣，将内、外涵道的气流分开；在高、 低压压气机之间有一个中介机匣，将气流由低压压气机顺 利引入高压压气机。
13
2.3 轴流式压气机转子的基本结构
加强的盘式转子
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2.3 轴流式压气机转子的基本结构
鼓盘式转子由若干个轮盘，鼓简和前、后半轴组成。 盘缘有不同形式的榫槽用来安装转子叶片。级间联接可采 用焊接、径向销钉、轴向螺栓或拉杆。转子叶片、轮盘和 鼓简的离心力由轮盘和鼓筒共同承受．扭矩经鼓筒逐级传 给轮盘和转子叶片，转子的横向刚性由鼓筒和连接件保证。
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2.6 榫头
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2.6 榫头
槽向固定的方式很多，通常采用卡圈、锁片、档销等锁紧 方式或复合方式，也可利用其他结构件固定，如封严环、径向 销钉等。要根据具体结构和槽向力的大小来选择固定方式。
压气机原理
压气机原理
压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在航空、化工、能源等领域都
有着广泛的应用。
压气机的工作原理基本上是通过动态和静态两种方式来实现的，下面我们将从这两个方面来详细介绍压气机的工作原理。
首先，我们来看一下压气机的动态工作原理。
压气机通过动态压力来增加气体
的压力。
当气体通过压气机的转子叶片时，叶片将气体加速，使其动能增加，同时使气体的静压降低。
在叶片后面的扩压器中，气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
这种动态工作原理使得压气机能够以较高的效率来增加气体的压力，因此在航空发动机等领域得到了广泛的应用。
其次，我们再来看一下压气机的静态工作原理。
压气机通过静态压力来增加气
体的压力。
在压气机中，气体通过静叶片时，叶片将气体的动能转化为静压，从而增加了气体的压力。
在静叶片后面的扩压器中，气体的静压进一步增加，从而实现了对气体压力的增加。
这种静态工作原理使得压气机能够在一定范围内实现对气体压力的精确控制，因此在化工、能源等领域得到了广泛的应用。
除了动态和静态工作原理之外，压气机还有一些其他的工作原理，如离心压气
机的离心力原理、轴流压气机的轴流原理等。
这些工作原理都是基于动态和静态原理的基础上进行的进一步发展和应用，使得压气机能够更好地满足不同领域的需求。
总的来说，压气机的工作原理主要是基于动态和静态两种方式来实现的，通过
这些工作原理，压气机能够实现对气体压力的增加和控制，从而在航空、化工、能源等领域发挥着重要的作用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对压气机的工作原理有一个更加深入的了解。
压气机工作原理
压气机工作原理压气机是一种用来增加气体压力的机械设备，它在各种工业领域中都有着广泛的应用。
在飞机的发动机中，压气机起着至关重要的作用，它能够将空气压缩，提高空气压力，为燃烧提供必要的氧气，从而推动飞机飞行。
那么，压气机是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍压气机的工作原理。
首先，压气机的工作原理可以简单地理解为通过叶片的旋转来增加气体的压力。
当空气进入压气机时，它会被叶片所围绕，随着叶片的旋转，空气被迫不断地受到挤压，从而增加了空气的压力。
这种方式类似于风扇的工作原理，但压气机的压缩效果更为显著。
其次，压气机的工作原理还涉及到了多级压缩的概念。
在压气机内部，通常会设置多个级别的叶片，每个级别都会对空气进行一次压缩，最终将空气的压力提高到所需的水平。
这种多级压缩的设计能够有效地提高压气机的效率，使得压缩过程更加充分和均匀。
另外，压气机的工作原理还包括了适当的冷却和润滑措施。
由于压气机在工作过程中会产生大量的热量，如果不及时散热，就会对设备造成损坏。
因此，压气机通常会采用冷却系统来降低温度，确保设备的正常运行。
同时，润滑系统也是不可或缺的，它能够减少叶片之间的摩擦，延长设备的使用寿命。
最后，压气机的工作原理还与叶片的设计和材料选择有关。
为了能够更好地实现空气的压缩，压气机的叶片通常会采用空气动力学设计，以确保空气能够在叶片上得到充分的压缩。
同时，叶片的材料也需要具有较高的强度和耐磨性，以承受高速旋转和持续的压缩工作。
综上所述，压气机的工作原理涉及到了空气压缩、多级压缩、冷却润滑和叶片设计等多个方面。
这些原理的相互作用，共同确保了压气机能够稳定、高效地工作，为各种工业设备和飞行器提供了必要的气体压力。
希望本文能够帮助大家更好地理解压气机的工作原理，为相关领域的工作者和爱好者提供一些参考和借鉴。
压气机工作原理
压气机工作原理
压气机工作原理是指利用机械能将气体压缩的过程。
其主要原理是通过增加气体分子的密度，使气体分子之间的相互作用增强，从而达到增加气体压力的目的。
压气机一般由压气机机身、气缸、曲轴、连杆和阀门等组成。
当压气机启动时，曲轴开始旋转，带动连杆上下运动。
在气缸内，活塞与气缸壁之间形成工作腔。
当活塞下行时，工作腔内的压缩空气被压缩，从而增加了气体的密度和压力。
在压缩空气的流动过程中，压气机需要配备适当的阀门来实现气体的进出控制。
通常情况下，压缩时打开进气阀门，使气体进入气缸，然后关闭进气阀门，打开排气阀门，将压缩空气排出。
通过连续的循环压缩和排气过程，压气机可以将气体压缩到所需的压力范围内。
压缩后的气体可以用于各种工业和生产领域，例如空压机、汽车引擎、空调系统等。
总之，压气机工作原理基于机械能转化为压缩气体能量的过程，通过压气机的运转，将气体压缩到所需压力范围，满足不同工业和生产领域的需求。
航空燃气涡轮发动机原理
航空燃气涡轮发动机原理
航空发动机是飞机的心脏，它直接影响着飞机的性能和安全。
它是利用燃气产生的推力来使活塞做往复运动，从而产生升力和推力。
航空发动机按工作原理可分为压气机、燃烧室、涡轮、喷管和尾喷管等部分，下面就来介绍一下航空发动机的基本工作原理。
1.压气机
压气机是用来产生空气动力的机械，通常在飞机中扮演着压缩空气的角色。
与飞机其他机械相比，发动机具有体积小、重量轻、推力大、推重比高等特点。
1.燃烧室
燃烧室是用来引燃燃料和空气以产生高温高压燃气的部分。
燃烧室是发动机的核心部件，其容积大小直接决定着发动机的最大推力。
1.涡轮
涡轮是航空发动机中转动部件之一，它将发动机排出的高温高压气体做功，使之变成具有一定速度的高压气体。
在航空发动机中，涡轮又是推动活塞运动的动力装置。
涡轮是由电动机或燃气轮机驱动的，其传动方式有齿轮传动和齿轮-轴传动两种。
涡轮旋转时带动轴旋转，产生一个与轴方向相反的推力，这就是推力矢量控制技
— 1 —
术（IFCV）。
— 2 —。
飞机发动机压气机的原理
飞机发动机压气机的原理飞机的发动机是由多个组件组成的复杂系统，其中压气机是发动机中的一个重要组成部分。
压气机的主要功能是将外部空气吸入并加压，然后将加压后的空气送往燃烧室，与燃料混合并燃烧，从而产生动力。
下面我将详细介绍飞机发动机压气机的原理。
发动机压气机一般由多级压气机级组成，每级压气机级包括一个叶轮和一个固定的导叶组成。
叶轮是通过发动机燃烧室内高温高压燃烧气体的作用，旋转并将气体压缩，使其压力和温度提高。
导叶则通过控制气流的导向，将气体引导到下一个级别的叶轮上。
压气机的原理可以分为离心式压气机和轴流式压气机两种。
离心式压气机通过叶轮的旋转将来流的气体旋转，使气体的动能转化为压力能。
其工作原理类似于离心泵，气体在叶轮的作用下产生离心力，从而加速向外移动，形成高压气体。
轴流式压气机是通过叶轮和导叶交替排列的方式将来流的气体进行压缩。
当气体通过导叶时，导叶将气体的流向转换，使其与叶轮切向速度匹配。
叶轮通过高速旋转将气体捕获，并将其压缩。
在压缩过程中，气体不仅受到力的作用，还受到叶轮的切向速度的传递，进而提高了气体的压力和能量。
无论是离心式压气机还是轴流式压气机，叶轮都是压气机的核心组件。
叶轮通常由多个叶片组成，叶片的形状和角度是根据气体流动的特性和压缩效率进行设计的。
叶轮的旋转速度和叶片的数量也会影响压气机的性能。
另外，压气机的工作需要大量的能量，并且需要确保空气的流量和压力达到发动机的要求。
为了实现这一点，压气机通常会采用多级结构，每级压气机级都有不同的气流加压效果，并且通过多级压缩来提高气体的压力。
一些大型发动机甚至会采用多级轴流式压气机和离心式压气机的组合。
除了上述的压气机原理，飞机发动机的压气机还包括一些附加的设计和控制元件。
例如，可以通过调整导叶和叶轮的角度来控制气体的流动和压缩效果，以达到不同工况下的需求。
此外，还需要确保压气机的可靠性和稳定性，因此对压气机的飞行性能和工作状态进行监控和控制也是必要的。
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– 气流流出动叶的绝对速度为V2。
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在动叶栅中的流动：
– 近似认为动叶前后切向速度不变U1 U2 – 气流在动叶中相对速度降低，W2 W1（减速增压） – 气流流经动叶的绝对速度增加，即V2 V1（转子做功）
2021年1月16日
•否 • 如果不对气体作功，只靠减速增压，压力
增加程度充其量等于来流总压； • 动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能
，使气流在其后的静叶中有足够的能量减 速增压； • 排列顺序：动叶在前，静叶在后。
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
级增压原理：
• 动叶
– 加功增速 – 靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力；
– 转子（工作轮）：叶片、盘、轴 – 静子（导向器）：叶片、机匣
• 转子在前、静子在后，交错排列
静子
转子 2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 分解
– 级基元级平面叶栅
• 平面叶栅
– 动叶栅 – 静叶栅
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 截面编号
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理
• 气体在动叶栅中的流动：
• 速度三角形（进口）：
– 气流流向动叶的绝对速度V1；
– 叶片转动切线速度为U1； – 气流进入动叶的相对速度为W1。
• 速度三角形（出口）：
– 气流流出动叶的相对速度为W2；
– 叶片转动切线速度为U2；
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在动叶栅中的流动： • 伯努利方程（相对坐标系）
2
1
dp
W22
W12 2
Wfr
0
• dp0 W2 W1
叶型弯曲形成扩张通道，相对 速度减小，压力提高
2021年1月16日
20
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原理
• 气体在动叶栅中的流动：
– 1 动叶进口 – 2 动叶出口（静叶进口） – 3 静叶出口
2021年1月16日
13
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 静叶栅
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气流在静叶栅中的流动 伯努利方程
3
2
dp
V32
V22 2
Wfs
0
dp0 V3 V2
对于亚音气流，减速 必须经过扩张形通道
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气流在静叶栅中的流动
– 利用叶型偏向轴线弯曲，使叶片之间形成扩张 形气流通道；
– 气体流经扩张通道减速增压（亚音速）；
2021年1月16日
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 动叶栅
2021年1月16日
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一、生活中的叶轮机
小涵道比涡轮风扇发动机
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二、功能、要求及分类
• 功能 加功增压，即对气流进行压缩以提高压力
• 设计要求 流通能力强、效率高、稳定、重量轻
• 分类 离心式和轴流式
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三、轴流式压气机增压原理
1、组成 • 多级组成，每一级由转子与静子组成。
2021年1月16日
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第二章 发动机部件工作原理
• 第一节 气动热力基础 • 第二节 进气道 • 第三节 尾喷管 • 第四节 压气机 • 第五节 涡轮 • 第六节 燃烧室
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第四节 压气机
一、生活中的叶轮机
风车、水车、电风扇、鼓风机、汽轮机、水轮机、 水泵、螺旋桨（飞机、轮船）……
第二章 发动机部件工作原理
内容回顾
• 进气道
– 功能和要求 – 进气道的性能参数：总压恢复系数与冲压比 – 亚音速进气道和超音速进气道的基本工作原理 – 超音速进气道的三种基本类型及优缺点 – 超音速进气道的三种工作状态 – 超音速进气道的调节
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内容回顾
• 尾喷管
– 功能和要求 – 尾喷管的分类(纯收敛型、收敛-扩张型) – 纯收敛型尾喷管的三种工作状态和推力公式 – 收敛-扩张型尾喷管四种主要类型
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一、生活中的叶轮机
• 电脑芯片的风扇：
– 由微型电机驱动，向散热器提供冷却空气
• 发动机的压气机：
– 由涡轮驱动，向燃烧室提供高压空气
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一、生活中的叶轮机
• 压气机
1.5个大气压 3个大气压 30个大气压
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一、生活中的叶轮机
大涵道比涡轮风扇发动机
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 压气机叶栅
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 气体在轴流压气机中的参数变化
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三、轴流式压气机增压原理
3、超音叶栅增压原理
• 进口超音速气流W1 经激波后降为亚音 流W2’ ，静压提高
• 伯努利方程（绝对坐标系）
•
Wu
2 1
dp
V22
V12 2
两式相减，得：
Wfr Wu
V22
V12 2
W12
W22 2
压气机对气体作轮缘功＝绝对动能增量+相对动能增量
动叶增压原理：加功、增速、增压
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三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 • 流动本质：
– 气体在动叶和静叶中的流动过程，本质上都是 亚音速气体的减速增压过程。
• 静叶
– 使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通 道减速增压
– 同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向 ，为顺利进入下一级做准备
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三、轴流式压气机增压原理
4、压气机级 • 叶片扭转
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三、轴流式压气机增压原理
5、全台压气机 • 沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体
密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短
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三、轴流式压气机增压原理
思考：是否可以只采用静子叶片减速增压？ 可否取消动叶？
• 然后气流转弯速度 降到W2 ，静压进 一步提高
• Mw1=1.3-1.5, 总压恢复系数=0.97-0.94
级增压比=1.8-2.2
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三、轴流式压气机增压原理
4、压气机级 • 叶片扭转
因沿叶高的切线速度大小不同 相对速度大小和方向均不同 速度三角形不同；
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