第二章进气道
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第二章 发动机的换气过程
原理。
件（如排气门）热负荷低。
重叠角过大，气门易碰活塞， 使得活塞上气门凹坑过深，破坏
了进气涡流和燃烧，同时加重增
压器的负担。
排气迟闭
排气提前
四冲程发动机配气相位
一般柴油机为20～50 °CA，增压柴油机为80 °～50 °CA 。
3）重叠角对汽油机的影响： 大多数汽油机吸入的新鲜工质是可燃混合气，过大重叠
塞下行时气门具有较大的流通截
面积（一般提前角为10°～
40°CA）。 2）进气门迟闭： 充分利用气
进气门开
流惯性继续充气（一般迟闭角为
40°～ 70°CA）。
迟闭角
进气门提前与迟闭
3）迟闭角的选择： （1）转速升高，气流惯性大， 迟闭角也应增大；
进气提前
排气迟闭
（2）迟闭角不宜过大，否则
低速时部分新鲜工质会被压出气 缸，不仅影响发动机动力性，柴 油机还会因此起动困难。
门升程，实现快速开与闭。
4）改善气道动力性：光滑壁面、圆弧过度、并使气门 升起后远离壁面。 5）高速柴油机采用较小的S/D。
2、进气终了气体温度 Ta ： Ta 越大，气体密度越小，
充量系数也越小（增压发动机进气中冷）。
3、残余废气系数γ： 残余废气越多，充量系数也就越小； 同时，废气越多，还会使燃烧恶化，降低发动机的经济性和 排放性。 排气系统阻力越大、排气终了压力也越大，残余废气 量也就越多。但是，适当量的残余废气可以改善发动机的 排放性能。 4、压缩比 c： 压缩比大，余隙相对容积减少，废气残余 量就减少，充量增大。 5、合适的配气相位
二、废气残余系数γ：
定义： 进气过程结束时气缸内残余废气质量与进入气缸 的新鲜空气质量之比。
第二章进气道
p ∗ 1,max p ∗ 1,min ∗ p1
—进气道出口气流总压的最大值 —进气道出口气流总压的最小值 —进气道出口气流总压的平均值
9
冲压比π 冲压比πi
进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值 * p1 表达式 π i* = p0 冲压比越大, 冲压比越大, 表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大 根据气体动力学总、 根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系
γ − 1 V γ −1 γ −1 γ −1 π = σ i 1 + Ma = σ i 1 + 2 2 γRT0
∗ i 2
γ
γ
影响参数
流动损失、 流动损失、飞行速度和大气温度
10
影响参数分析
流动损失
当大气温度和飞行速度一定时, 流动损失大, 总压恢复系数小, 当大气温度和飞行速度一定时, 流动损失大, 总压恢复系数小, 则冲压比减小; 则冲压比减小; 另外由于流动损失大, 使压气机进口的空气压力低, 另外由于流动损失大, 使压气机进口的空气压力低, 还会引起 进入发动机的空气流量减小
1
进气道
发动机在试车台上试车
2
进气道的功用
在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利地 引入压气机, 引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气机 叶片的振动和压气机失速; 叶片的振动和压气机失速; 当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时, 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。 压缩空气, 提高空气的压力。
* p0
6
流动损失
唇口损失
发动机原理(第二章进气道)shangzai
三、 超音速进气道
斜激波原理
利 利用斜激波，减小气流沿激波法方向的速 度分量，从而降低了激波强度。
三、 超音速进气道
超音速进气道
Ma来流 =2.0
Ma需求=0.55
三、 超音速进气道
超音速进气道的工作原理：
合理的组织激波把超音速气流降低到亚音速； 再通过扩张型管道，使得流速进一步降低
出口总压 p1* * 进口总压 p0
冲压比（掌握）
* * p0 出口总压 p1 k 1 in (1 Ma2 ) k 1 远前方来流静压 p0 p0 2 k
流量系数（了解）
VA0 A0 实际空气流量 通过捕获面积的空气流 量 VA01 A01
一、进气道概述
5、性能参数 (11km)
远前方 进气道出口 性能参数
总压 34521 静压 22632
Ma 0.8
34176 28007
0.54
0.99
in 1.51
0.898
总压 176939 158892 静压 22632 Ma 2.0 144918 0.54
in 7.02
进口面 进口速度 喉道Ma 积m2 m/s 1.944 877.8 1.000 0.8080 589.3 1.000 0.6249 472.2 1.000 0.5352 354.4 1.000
喉道面 积m2 0.4407 0.4780 0.4999 0.5195
喉道速 度m/s 440.7 360.4 331.3 306.0
三、 超音速进气道
2.0 1.0 0.8 1.5 0.6 1.0
q(
0.4 0.2 0.0 0.0
0.5
第二章 发动机的换气过程
2. 高速时应具有最大的气门升 程和进气门迟闭角，减小流 动阻力，提高充量系数，满 足发动机高速时的要求。
3. 进气门从开启到关闭的进 气持续角也进行相应的调整。
第二章 发动机的换气过程
可变气门正时（VVT ）
Pe
Tτq
优点：根据实现机构的不同，采用VVT技术可以使得发动机的 低速转矩得到大幅度的提高。
第二章 发动机的换气过程
膨胀损失
从排气门提前开启到下止点这一时期，由于提前 排气造成了缸内压力下降，使膨胀功减少.
自然吸气
增压
第二章 发动机的换气过程
推出功损失
活塞由下止点向上止点的强制排气行程所消耗的功。
自然吸气
增压
第二章 发动机的换气过程
排气损失
膨胀损失和推出损失二者之和。
第二章 发动机的换气过程
所以 n pr c （影响较小）
4、排气终了温度 Tr
Tr c
，是粗略的。还有许多因 素未予考虑。如：压力升高比，绝热指数k，热传输和过 量空气系数等。
第二章 发动机的换气过程
第三节 提高发动机充量系数的措施
排气提前角
定义
排气门在膨胀冲程到达下止 点前的某一曲轴转角位置提前 开启的角度。
作用
排气阀升程
增加排气流通面积（时面值or角面值）， 减少排气冲程所消耗的活塞推出功。
第二章 发动机的换气过程
排气门迟闭角 定义 排气门在上止点后关闭的角度。 作用
1,避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力的 增加，使缸内的残余废气量增加。
（2）负荷 汽油机：负荷 节气门开度 （质调节）
pa pa c
柴油机：负荷 循环供油量 （量调节）（与 pa
3. 进气门从开启到关闭的进 气持续角也进行相应的调整。
第二章 发动机的换气过程
可变气门正时（VVT ）
Pe
Tτq
优点：根据实现机构的不同，采用VVT技术可以使得发动机的 低速转矩得到大幅度的提高。
第二章 发动机的换气过程
膨胀损失
从排气门提前开启到下止点这一时期，由于提前 排气造成了缸内压力下降，使膨胀功减少.
自然吸气
增压
第二章 发动机的换气过程
推出功损失
活塞由下止点向上止点的强制排气行程所消耗的功。
自然吸气
增压
第二章 发动机的换气过程
排气损失
膨胀损失和推出损失二者之和。
第二章 发动机的换气过程
所以 n pr c （影响较小）
4、排气终了温度 Tr
Tr c
，是粗略的。还有许多因 素未予考虑。如：压力升高比，绝热指数k，热传输和过 量空气系数等。
第二章 发动机的换气过程
第三节 提高发动机充量系数的措施
排气提前角
定义
排气门在膨胀冲程到达下止 点前的某一曲轴转角位置提前 开启的角度。
作用
排气阀升程
增加排气流通面积（时面值or角面值）， 减少排气冲程所消耗的活塞推出功。
第二章 发动机的换气过程
排气门迟闭角 定义 排气门在上止点后关闭的角度。 作用
1,避免因排气流动截面积过早减小而造成的排气阻力的 增加，使缸内的残余废气量增加。
（2）负荷 汽油机：负荷 节气门开度 （质调节）
pa pa c
柴油机：负荷 循环供油量 （量调节）（与 pa
发动机的换气过程
排气门迟闭使 >1，使新鲜充量扫出气缸，从而使 c 降低。 解决措施：合理选择排气相位角，使新鲜充量既能利用气流惯性多充入气缸， 又不至于随废气扫出气缸。 5. 压缩比
c
有所增加。
压缩比增加，余隙容积减小，残余废气量减少，因此充量系数 6. 进气状态
进气温度和压力一般对充量系数
c
影响不大。
p
二、排气损失
' 从排气门提前打开（ pb 点)，直到进气行程开始，
' pb W
Y
缸内压力到达大气压力前循环功的损失称为排气
损失。它分为自由排气损失和强制排气损失。
p0
X
V
自由排气损失（W ）：因排气门提前打开，引起膨胀功的减少而产生的热量损失。 强制排气损失（ Y ）：活塞将废气推出所消耗的功。 减少排气损失的措施：1）当排气门截面小，发动机转速高时，应加大排气提前角； 2）减小排气系统阻力及排气门处流动损失； 3）排气消声系统的结构和布置形式； 三、进气损失（X ） 进气过程中，因进气管及进气门对气流形成的阻力而消耗的功，称为进气损失。 减少进气损失的措施：1）加大进气门的流通截面积；2）正确设计进气管流道； 3）降低活塞平均速度；4）合理调整配气定时。
降低排气系统流通阻力，可减少残余废气系数，也可减少泵气功。 可采取的措施有： • 将排气道的一部分做成扩压形，可降低缸内与排气管内之间压力差；
提高充量系数；
• 避免排气管内截面突变、急转弯和凸台； • 选择良好的排气支管流形； • 尽可能降低消声器的流通阻力。
四、合理选择进、排气相位角
合理选择进、排气相位角，可以获得较好的充气效果，特别是在高转速时， 适当推迟进气门关闭时间，可以利用高速气流的惯性来增加气缸充气量。 采取措施： 利用气门可变正时技术，优化气门正时，可提高充量系数。
第二章进气道
进气道的流量系数 进气道远前方截面的面积与进气道唇口处的面积的比值为流量系数。
第章
轴流式压气机叶片的高度由第一级到最后一级是如何变化的？由高变低
压气机叶片与盘的连接方式有哪些，哪种方式最常用？销钉式，燕尾形，枞树形，燕尾形最常用
名词解释：压气机增压比，压气机功，压气机效率，压气机功率，压气机基元级，压气机流量系数，压气机流量特性。压气机基元级：用与轴同心的、半径分别为压气机平均半径 r 和，r+ dr 的两个圆柱面，与级的叶片环相截，则得出某级的环形叶栅，这两个圆柱面内，厚度为 dr 的环形叶栅叫做环形基元级。
涡轮落压比，涡轮效率
涡轮机匣采用双层结构的目的？外层受力，内层不受力，只作为气流通道，变形均匀，
涡轮部件常见的故障形式？裂纹
涡喷发动机燃烧室出口温度沿径向分布有什么规律？在径向上：靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些，而在距叶尖大约三分之一处温度最高
稳定的点火源一般在燃烧室的哪个区域？回流边界附近
什么是回流边界、余气系数？回流边界：火焰筒内气流轴向速度为零的地方余气系数：进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的理论空气量之比
第五章
涡轮的基本组成？转子与静子
涡轮叶片的榫头一般采用哪种形式，有什么优缺点？
涡轮叶尖间隙控制的目的是什么？如何控制。减小损失，提高效率，保证发动机安全工作，对机匣进行冷却，采用主动控制技术
涡轮导向器叶片的功用，安装特点，主要的损害形式？
涡轮盘与轴的连接方式有哪些？不可拆式和可拆式
为什么发动机停车前需要进行冷车？防止机匣冷却过快而与转子叶片卡死
简述压气机基元级增压原理。当空气流过工作叶轮叶栅通道时，由于高速旋转的叶片对空气作功, 使气流的绝对速度增大，同时由于两个相邻叶片间的通道是扩张形的，则使气流的相对速度降低，相对运动动能转变为压力位能，使气流的压力和温度上升。当气流流过整流器叶栅通道后，由于整流器中两个相邻叶片间的通道也是扩张形的，使气流的绝对速度降低，绝对运动动能转变为压力位能和内能，使气流压力进一步提高，温度也继续上升。
第章
轴流式压气机叶片的高度由第一级到最后一级是如何变化的？由高变低
压气机叶片与盘的连接方式有哪些，哪种方式最常用？销钉式，燕尾形，枞树形，燕尾形最常用
名词解释：压气机增压比，压气机功，压气机效率，压气机功率，压气机基元级，压气机流量系数，压气机流量特性。压气机基元级：用与轴同心的、半径分别为压气机平均半径 r 和，r+ dr 的两个圆柱面，与级的叶片环相截，则得出某级的环形叶栅，这两个圆柱面内，厚度为 dr 的环形叶栅叫做环形基元级。
涡轮落压比，涡轮效率
涡轮机匣采用双层结构的目的？外层受力，内层不受力，只作为气流通道，变形均匀，
涡轮部件常见的故障形式？裂纹
涡喷发动机燃烧室出口温度沿径向分布有什么规律？在径向上：靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些，而在距叶尖大约三分之一处温度最高
稳定的点火源一般在燃烧室的哪个区域？回流边界附近
什么是回流边界、余气系数？回流边界：火焰筒内气流轴向速度为零的地方余气系数：进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的理论空气量之比
第五章
涡轮的基本组成？转子与静子
涡轮叶片的榫头一般采用哪种形式，有什么优缺点？
涡轮叶尖间隙控制的目的是什么？如何控制。减小损失，提高效率，保证发动机安全工作，对机匣进行冷却，采用主动控制技术
涡轮导向器叶片的功用，安装特点，主要的损害形式？
涡轮盘与轴的连接方式有哪些？不可拆式和可拆式
为什么发动机停车前需要进行冷车？防止机匣冷却过快而与转子叶片卡死
简述压气机基元级增压原理。当空气流过工作叶轮叶栅通道时，由于高速旋转的叶片对空气作功, 使气流的绝对速度增大，同时由于两个相邻叶片间的通道是扩张形的，则使气流的相对速度降低，相对运动动能转变为压力位能，使气流的压力和温度上升。当气流流过整流器叶栅通道后，由于整流器中两个相邻叶片间的通道也是扩张形的，使气流的绝对速度降低，绝对运动动能转变为压力位能和内能，使气流压力进一步提高，温度也继续上升。
第二章 发动机的换气过程
第二章发动机的换气过程本章重点：换气过程的特点及其评价指标；提高换气效果的措施。
本章难点：充气效率的定义；可变技术发动机排出废气、充入新鲜空气或可燃混合气的全过程叫做换气过程。
没有换气过程，发动机无法持续运转。
每循环进入气缸的空气量或可燃混合气量是决定发动机动力输出大小的因素。
所以，换气过程是发动机工作过程不可缺少的组成部分，也是决定发动机动力性、经济性的重要环节。
合理组织换气过程，保证吸入尽可能多的新鲜充量，以获得尽可能高的输出功率和扭矩；尽量减少换气损失，以降低机械损失，提高发动机经济性；保证进气后在缸内所形成的气体运动，能满足组织快速燃烧的要求，以提高热效率。
η是评价发动机换气过程完善程度和决定发动机性能的重要指标。
充气效率ν2.1 四冲程发动机的换气过程1.换气过程四冲程发动机的换气过程包括从排气门开启直到进气门关闭的整个时期，大约占410~480℃A（曲轴转角）。
一般将换气过程分为自由排气、强制排气、进气和气门重叠四个阶段。
图1-2-1为四冲程发动机换气过程的p-V图。
1）自由排气阶段图1-2-1中从排气门早开点b′到晚关点r′，约240~260℃A的b′bdrr′段为排气过程。
排气门开启初期，缸内压力p远大于排气管压力p r，此时，图1-2-1 四冲程发动机的换气过程p-V图尽管活塞还在下行，缸内压力也在不断下降，但是压差(p-p r)已足以使废气自由留出，而不必依靠活塞推出。
这一阶段为自由排气阶段。
自由排气阶段大约在下止点后10~30℃A结束。
自由排气阶段虽然时间不长，且气门开启流通面积也较小，但因流速很高，排出废气量达60%以上。
2）强制排气阶段自由排气阶段结束后，缸内压力大大降低，必须依靠上行活塞强制推出。
因为气门流通面积减小，排气不畅，在排气后期到上止点，缸内压力略有上升。
3）进气过程图1-2-1中从排气门早开点d到晚关点a′，约220~265℃A的drr′aa′段为进气过程。
汽车维修与发动机构造——第二章 机体组及曲柄连杆机构
第二章机体组及曲柄连杆机构功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。
工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。
总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。
通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。
可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
第一节曲柄连杆机构中的作用力及力矩作用在曲柄连杆机构上的力有气体力和运动质量惯性力。
气体力作用于活塞顶上，在活塞的四个行程中始终存在，但只有作功行程中的气体力是发动机对外作功的原动力。
气体力通过连杆、曲柄销传到主轴承。
气体力同时也作用于气缸盖上，并通过气缸盖螺栓传给机体。
作用于活塞上和气缸盖上的气体力大小相等、方向相反，在机体中相互抵消而不传至机体外的支承上，但使机体受到拉伸。
曲柄连杆机构可视为由往复运动质量和旋转运动质量组成的当量系统。
往复运动质量包括活塞组零件质量和连杆小头集中质量，它沿气缸轴线作往复变速直线运动，产生往复惯性力；旋转运动质量包括曲柄质量和连杆大头集中质量，它绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯性力，也称离心力。
往复惯性力和旋转惯性力通过主轴承和机体传给发动机支承。
第二节机体组一、机体组的功用及组成现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。
镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式气缸套。
机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。
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由于大气温度是随着飞行高度而变化的, 所以,当 飞行速度和流动损失一定时, 随着飞行高度的变化, 冲压比变化规律:
在对流层内, 随着飞行高度H的增高, 大气温度下降, 所以
冲压比上升； 在同温层内, 由于大气温度不再随高度而变化, 这时进气道
的冲压比也就不随高度而变化,保持常数。
14
流量系数φi
第二章 进气道
定义
狭义：飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段 管道（对于涡喷发动机）
短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）
广义：指进气系统，除了上述管道之外，还包括防 喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外 来物进入的防护装置等
本课程中所指的一般为进气系统
1
进气道
发动机在试车台上试车
8
出口流场的崎变指数
进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大 影响, 会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进 气道出口气流流场应均匀。
描写流场均匀度的参数是畸变指数。
D
p* 1,max
p* 1,min
p1*
p 1,max —进气道出口气流总压的最大值
p 1,min —进气道出口气流总压的最小值
12
飞行速度V:
当大气温度和流动损失一 定时, 飞行速度越大, 则 冲压比越高。
在没有流动损失的情况下, 进气道的冲压比随飞行速 度的变化规律
随着飞行速度的增大, 冲 压比变大
而且飞行速度越大,冲压 比增加的越快。
冲压比随飞行速度的变化
13
大气温度T0
当飞行速度和流动损失一定时, 大气温度越高, 冲 压比越低。
表达式
i
A0 A01
q( Ma01 ) q(Ma)
φi代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流
量与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。
15
流量系数φi 的变化规律 当在地面工作时: V＝０ Ma＝ ０, A0＝∞, φi＝∞
表明气流从前面各方进入进气道
当Ma01＞Ma0时, 唇口处气流马
赫数大于飞行马赫数，气流在 管外应加速, 亚音速气流要加 速, 流道形状必须收敛, 所以
p 1
—进气道出口气流总压的平均值 Nhomakorabea10
冲压比πi
进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值
表达式
* i
p1* p0
冲压比越大, 表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大
根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系
i
i
1
1 2
Ma 1
为了减小流动损失, 在维修过程中特别注意不要 损坏进气道的形面, 保持壁面的光滑
总压恢复系数
i
p1* p0*
定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总
压与来流总压之比
总压恢复系数小于１（进气道总压降低）
总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小， 说明流动损失小。
飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为0.94－0.98。
前整流锥后的管道稍有收敛
进气道内参数变化规律
扩张段
速度V下降，压力P和温度T升高，也 就是空气受到压缩。由于空气本身速 度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。
收敛断
气流速度稍有上升, 压力和温度稍有 下降, 这样可以使气流比较均匀地流 入压气机保证压气机的正常工作。
进气道内进行的能量交换
动能转变为压力位能和热能
气流参数沿流程的变化
5
性能参数
空气流量
计算公式 影响因素
qm,a VA K
p0* T0*
A0q( Ma )
大气密度ρ, 飞行速度V 和压气机的转速n
大气密度ρ越高, 进入发动机的空气流量越多
大气密度受大气温度和飞行高度H的影响
大气温度越高空气密度越低。
超音速进气道
可分为内压式、外压式和混合式三种
3
亚音速进气道
组成
壳体和前整流锥
站位分析
0－0截面
进气道前气流未受扰动处 的截面
01－01截面
进气道的进口
1－1截面
进气道的出口
亚音速进气道
4
通道形状
进气道前（0-0与01-01间）是一段扩张 形的管道
2
进气道的功用
在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利 地引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气 机叶片的振动和压气机失速;
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。
涡轮喷气发动机的进气道分类
亚音速进气道
主要用于民用航空发动机 大多采用扩张形的亚音速进气道
内部流动损失
粘性摩擦损失
由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的 内壁面应做得尽可能的光滑, 以减小摩擦损失
气流分离损失
由气流附面层离体而产生的, 当通道内扩张度过大时就容易产 生
因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角
7
气流流过进气道外壁面时, 也存在粘性摩擦损失 和分离损失
i 1
1 2
V2
RT0
1
影响参数
流动损失、飞行速度和大气温度
11
影响参数分析
流动损失
当大气温度和飞行速度一定时, 流动损失大, 总压恢复系数 小, 则冲压比减小;
另外由于流动损失大, 使压气机进口的空气压力低, 还会引 起进入发动机的空气流量减小
飞行高度越高空气密度也越低
飞行速度V越大, 则进入发动机的空气流量也越多
压气机转速n越高, 进入发动机的空气流量越多
压气机的转速n将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流 的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量
6
流动损失
唇口损失
由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的 有时气流还会离体 通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。
几何一定的进气道, 其进口流动模型取决于发动 机的工作状态和飞行马赫数
根据流量连续方程有
K
p0 T0
A0 qMa K
p1
T1
A1q
Ma1
从0截面到01截面的流动是定熵绝能过程，有p0* p0*1 T0* T0*1
定义：
进气道远前方截面的面积A0与进气道唇口处的面积A01 （又叫捕捉面积）的比值为流量系数, 用符号φi表示
在对流层内, 随着飞行高度H的增高, 大气温度下降, 所以
冲压比上升； 在同温层内, 由于大气温度不再随高度而变化, 这时进气道
的冲压比也就不随高度而变化,保持常数。
14
流量系数φi
第二章 进气道
定义
狭义：飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段 管道（对于涡喷发动机）
短舱进口到风扇进口（对于涡扇发动机）
广义：指进气系统，除了上述管道之外，还包括防 喘装置、附面层吸除装置、自动控制装置、防止外 来物进入的防护装置等
本课程中所指的一般为进气系统
1
进气道
发动机在试车台上试车
8
出口流场的崎变指数
进气道出口流场不均匀对发动机的稳定工作有很大 影响, 会使压气机喘振和燃烧室熄火，因此要求进 气道出口气流流场应均匀。
描写流场均匀度的参数是畸变指数。
D
p* 1,max
p* 1,min
p1*
p 1,max —进气道出口气流总压的最大值
p 1,min —进气道出口气流总压的最小值
12
飞行速度V:
当大气温度和流动损失一 定时, 飞行速度越大, 则 冲压比越高。
在没有流动损失的情况下, 进气道的冲压比随飞行速 度的变化规律
随着飞行速度的增大, 冲 压比变大
而且飞行速度越大,冲压 比增加的越快。
冲压比随飞行速度的变化
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大气温度T0
当飞行速度和流动损失一定时, 大气温度越高, 冲 压比越低。
表达式
i
A0 A01
q( Ma01 ) q(Ma)
φi代表进气道流通能力的大小。即流过进气道的实际流
量与捕捉流量（最大可能空气流量）的比值。
15
流量系数φi 的变化规律 当在地面工作时: V＝０ Ma＝ ０, A0＝∞, φi＝∞
表明气流从前面各方进入进气道
当Ma01＞Ma0时, 唇口处气流马
赫数大于飞行马赫数，气流在 管外应加速, 亚音速气流要加 速, 流道形状必须收敛, 所以
p 1
—进气道出口气流总压的平均值 Nhomakorabea10
冲压比πi
进气道出口处的总压与远前方气流静压的比值
表达式
* i
p1* p0
冲压比越大, 表示空气在压气机前的冲压压缩程度越大
根据气体动力学总、静压以及马赫数与因速之间关系
i
i
1
1 2
Ma 1
为了减小流动损失, 在维修过程中特别注意不要 损坏进气道的形面, 保持壁面的光滑
总压恢复系数
i
p1* p0*
定义：进气道总压恢复系数是是进气道出口处气流的总
压与来流总压之比
总压恢复系数小于１（进气道总压降低）
总压恢复系数大，说明流动损失小；总压恢复系数小， 说明流动损失小。
飞行中亚音速进气道的总压恢复系数通常为0.94－0.98。
前整流锥后的管道稍有收敛
进气道内参数变化规律
扩张段
速度V下降，压力P和温度T升高，也 就是空气受到压缩。由于空气本身速 度降低而受到的压缩叫做冲压压缩。
收敛断
气流速度稍有上升, 压力和温度稍有 下降, 这样可以使气流比较均匀地流 入压气机保证压气机的正常工作。
进气道内进行的能量交换
动能转变为压力位能和热能
气流参数沿流程的变化
5
性能参数
空气流量
计算公式 影响因素
qm,a VA K
p0* T0*
A0q( Ma )
大气密度ρ, 飞行速度V 和压气机的转速n
大气密度ρ越高, 进入发动机的空气流量越多
大气密度受大气温度和飞行高度H的影响
大气温度越高空气密度越低。
超音速进气道
可分为内压式、外压式和混合式三种
3
亚音速进气道
组成
壳体和前整流锥
站位分析
0－0截面
进气道前气流未受扰动处 的截面
01－01截面
进气道的进口
1－1截面
进气道的出口
亚音速进气道
4
通道形状
进气道前（0-0与01-01间）是一段扩张 形的管道
2
进气道的功用
在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利 地引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压气 机叶片的振动和压气机失速;
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。
涡轮喷气发动机的进气道分类
亚音速进气道
主要用于民用航空发动机 大多采用扩张形的亚音速进气道
内部流动损失
粘性摩擦损失
由于进气道内壁面与气流之间的摩擦力所引起的 内壁面应做得尽可能的光滑, 以减小摩擦损失
气流分离损失
由气流附面层离体而产生的, 当通道内扩张度过大时就容易产 生
因而它取决于通道内气流的压力梯度和通道的扩张角
7
气流流过进气道外壁面时, 也存在粘性摩擦损失 和分离损失
i 1
1 2
V2
RT0
1
影响参数
流动损失、飞行速度和大气温度
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影响参数分析
流动损失
当大气温度和飞行速度一定时, 流动损失大, 总压恢复系数 小, 则冲压比减小;
另外由于流动损失大, 使压气机进口的空气压力低, 还会引 起进入发动机的空气流量减小
飞行高度越高空气密度也越低
飞行速度V越大, 则进入发动机的空气流量也越多
压气机转速n越高, 进入发动机的空气流量越多
压气机的转速n将影响压气机进口处气流参数及进气道前方气流 的流动状况，也会影响进入发动机的空气流量
6
流动损失
唇口损失
由于气流在唇口突然改变流动方向和撞击壳体而引起的 有时气流还会离体 通常采用圆头较厚的唇口，使气流不易离体。
几何一定的进气道, 其进口流动模型取决于发动 机的工作状态和飞行马赫数
根据流量连续方程有
K
p0 T0
A0 qMa K
p1
T1
A1q
Ma1
从0截面到01截面的流动是定熵绝能过程，有p0* p0*1 T0* T0*1
定义：
进气道远前方截面的面积A0与进气道唇口处的面积A01 （又叫捕捉面积）的比值为流量系数, 用符号φi表示