航空叶片机原理(课堂PPT)
叶片机原理课件C3-5..
2 平面叶栅中的气体流动
为运用上述几何参数合理设计出叶栅通道，保证实 现预期速度三角形，需了解叶栅气体流动机理。
(1) 先介绍翼型绕流特点 当亚音速气体流向翼型时，翼型 表面上的气流马赫数可以大于远前方 气流的马赫数。随来流M数增大，翼 型表面各点M数也均相应增大，且最 低压强点处气流M数先达到1。
ZZIA
叶轮机原理与设计
授课教师：马震宇
飞行器动力工程专业教研室
教 材：
《航空叶片机原理》
楚武利,刘前智,胡春波 主编
ZZIA
西北工业大学出版社， 2009年。
作者：楚武利，1987年西安交大 硕士毕业后到西工大任教，教授，
博导，获部级科技进步奖两项，
获国家发明专利多项。在国内外 重要学术刊物上发表论文50多篇 ，被SCI、EI收录30多篇。
当亚音速来流M数增大到某个值后，翼型或叶型流 场中开始出现局部超音速区，气动特性会发生质的变 化。流场出现局部超音速区的流动，称跨音速流动。
翼型上最低压强点处流速开始达到当地音速 时相应的远前方来流马赫数，定义为该攻角下该 翼型的临界马赫数。
来流马赫数继续再增大到稍微大于1时，气流若 遇到钝头翼型则即在翼型前方形成脱体激波。其中 ，中间近似正激波后气流变为亚音速。在尾部，通 常也会形成两道尾缘斜激波。
当气流分别由叶背和叶盆流到后缘时，两边附 面层流汇合成叶片尾迹涡流区。叶背附面层厚，叶 盆附面层薄，尾迹区不对称。尾迹区气流总压比主 流区低得多，这也引起较大的流能损失。
图3-19
尾迹区与主流区总压和流速均不同，在叶 型下游会产生两者相互掺混（类似于气体射流 现象），这也伴随有流动损失。随流动向下游 继续发展，尾迹区变宽，外主流区和尾迹区不 均匀程度减少。
航空叶片机原理 2020
航空叶片机是一种复杂的机械系统，主要用于转换空气动力，从而产生推进力。
其原理基于牛顿第三定律，即作用力和反作用力大小相等，方向相反。
在结构上，航空叶片机主要由叶片、轴、外壳和轴承等部件组成。
叶片的形状和角度被精心设计，以便在飞行时能够最大程度地利用空气动力。
轴和轴承部件则提供了机械支撑和转动能力。
在工作原理上，当航空叶片机在飞行时，前进的空气将作用在叶片上，产生推力。
由于叶片的特殊设计，空气将被导向特定的方向，从而产生向前的推力。
这个推力被传递到航空器的其他部分，如机身和机翼，从而产生整体飞行力。
航空叶片机的优势在于其高效性和灵活性。
由于其设计能够充分利用空气动力，因此它能够提供强大的推进力，同时消耗较少的能源。
此外，航空叶片机还具有较好的适应性，可以适应不同的飞行环境和速度。
在使用场景上，航空叶片机广泛应用于各种飞行器，如飞机、直升机和无人机。
它们的不同设计和配置可用于实现不同的飞行目的，如运输、侦察和战斗。
总的来说，航空叶片机是一种重要的机械系统，它的原理和应用是航空技术的重要组成部分。
通过对航空叶片机的工作原理和优势的理解，我们可以更好地理解飞行器的飞行原理，并为未来的航空技术发展提供基础。
航空叶片机原理pdf
航空叶片机原理pdf航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，它通过压缩、燃烧和膨胀等过程将化学能转化为机械能，从而产生动力。
航空叶片机是航空发动机中的重要组成部分，它包括了许多关键的零部件和系统。
本文将详细介绍航空叶片机的原理和特点，帮助读者更好地了解这一重要机械。
一、航空叶片机的原理航空叶片机的工作原理主要是通过压缩和膨胀气体来实现动力的产生。
在压缩过程中，叶片机通过风扇将空气吸入发动机，并通过压缩叶片的旋转运动来提高空气的压力。
当空气到达燃烧室时，燃气轮机将其与燃油混合并燃烧，产生高温高压燃气。
这些燃气通过导向器叶片进入涡轮，然后流入尾喷口并排出。
在膨胀过程中，涡轮驱动叶片机旋转，同时燃气温度逐渐降低，压力逐渐减小。
二、航空叶片机的特点1. 高效能：航空叶片机通过压缩和膨胀气体来产生动力，因此具有很高的效率。
在理想条件下，航空发动机的效率可以达到90%以上。
2. 结构紧凑：由于航空叶片机的结构相对简单，因此可以更容易地适应各种空间环境，如飞机内部和发动机舱等。
3. 可靠性和耐久性：由于采用了高精度的设计和制造工艺，航空叶片机具有很高的可靠性和耐久性。
4. 安全性：航空叶片机在飞行中起着至关重要的作用，因此必须具有很高的安全性能。
现代航空发动机通常采用多重安全系统来确保飞行安全。
三、航空叶片机的分类1. 轴流式叶片机：轴流式叶片机是指气体沿着轴向流动的叶片机。
它们通常用于低速和轻型发动机中。
2. 离心式叶片机：离心式叶片机是指气体沿着径向流动的叶片机。
它们通常用于高速和重型发动机中。
3. 混合式叶片机：混合式叶片机是指同时具有轴流和离心特征的叶片机。
它们通常用于中等速度的发动机中。
四、航空叶片机的设计原理航空叶片机的设计原理主要包括流体力学、热力学、材料科学和制造工艺等多个领域的知识。
设计师需要考虑许多因素，如气体的流动特性、热力变化、材料的强度和耐久性、制造工艺的精度等等。
此外，设计师还需要考虑到飞行器的总体设计和其他相关因素，如空气动力学、结构强度和重量等。
航空叶片机原理(一)
航空叶片机原理(一)航空叶片机什么是航空叶片机？航空叶片机是指被安装在飞行器发动机上的叶片装置，用于将发动机燃烧产生的能量转换成推力或转动力。
叶片机的工作原理叶片机基于牛顿第三定律：每个作用都有一个反作用。
当高速气体通过叶片机的叶片时，叶片机就会产生一个反向的力，将飞机推动或者发动机转动。
这个力被称为推力或者转动力。
叶片机的构成叶片机主要有两部分组成：压气机和涡轮机。
压气机负责将空气压缩，增加燃烧的温度和能量，而涡轮机则利用高速气流旋转叶片，达到产生推力或转动力的目的。
叶片机的种类根据叶片机的使用功能不同，叶片机可分为喷气式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡喷发动机、火箭发动机等不同种类。
每种叶片机的结构和工作原理都有所不同。
叶片机的发展历程叶片机的发明和发展与飞行器的发展历程密不可分。
早期的叶片机使用蒸汽做为工作介质，后来随着燃油技术的发展，涡轮和机械结构也得到了大幅度改进，叶片机的功率、效率和可靠性得到了大幅提高。
叶片机未来的展望随着科技的不断发展，叶片机的性能和效率还需要不断改进。
未来的叶片机将会更加节约能源、操作更加智能化，并可使用更环保的燃料。
在未来的发展中，叶片机仍将是航空和航天科技中不可或缺的一部分。
叶片机的应用领域叶片机广泛应用于航空、航天、汽车、水上交通工具、工业生产以及发电等领域。
在航空和航天领域中，叶片机作为飞行器发动机的核心部件，具有重要的作用。
叶片机的运维叶片机的运维包括日常维护、定期检修和翻修等内容。
对于叶片机而言，保证其正常运作和可靠性是至关重要的。
飞行器一旦出现发动机故障，将会给机组人员和乘客带来巨大的危险、损失和影响。
叶片机的创新技术为了提高叶片机性能和效率，不断有新技术被引入到叶片机的设计中。
比如最近几年来，复合材料成为了叶片机材料的一个热门话题，其具有高强度、轻量化和防腐蚀等优点，成为叶片机材料的新方向。
叶片机的挑战和机遇叶片机的发展面临诸多挑战，比如材料和能源的限制、环保要求和智能化程度等方面。
航空叶片机原理
航空叶片机原理航空叶片机原理航空叶片机是飞机的核心动力装置之一，其性能和效率直接影响飞机的飞行状态。
航空叶片机的原理涉及气体动力学、热力学、机械工程等多个学科领域。
在本文中，我们将探讨航空叶片机的原理、工作过程和关键技术。
一、航空叶片机的基本结构航空叶片机是一个转动的轴，上面装有多个叶片。
它通常由定子和转子组成。
定子是叶片机的静部分，转子是叶片机的动部分。
叶片机的转子由多个叶片组成，这些叶片通过轴上的齿轮系统（通常由齿轮和链条组成）与发动机的支持装置相连接。
航空叶片机的叶片通过旋转来吸入和压缩空气以产生动力。
这些叶片通常由金属制成，具有高强度和耐磨性。
它们的形状和设计在很大程度上决定了叶片机的性能。
叶片的设计可以根据不同的应用需求进行优化，如进气性能、压缩比和密封等。
二、航空叶片机的工作原理航空叶片机的工作原理可分为航空原理和热力学原理。
航空原理主要涉及空气的流动和压力变化，而热力学原理则涉及空气的热力学过程。
1. 航空原理航空叶片机通过旋转叶片来加速和压缩空气。
进入叶片机的空气被叶片的形状和角度改变，并通过压力差的作用被重新排列。
叶片上的增压工作在转子底部完成，然后将压缩空气喷出通过喷嘴口。
叶片机的主要工作原理是动量定理和质量守恒定律。
动量定理指出，叶片机在喷出高速空气的同时会产生反作用力。
质量守恒定律则要求喷出的空气质量等于进入叶片机的空气质量。
叶片机通常采用离心压缩机原理，在离心力的作用下将空气压缩。
这种设计使得叶片机能够达到更高的压缩比。
离心压缩机可以通过叶轮的旋转来将空气加速到高速，然后经过扩散器减速和压缩，最后通过静子将压缩空气排出。
2. 热力学原理热力学原理是叶片机运行的基本原理。
根据理想气体状态方程，空气的压力和温度是相关的，即P = ρRT，其中P是压力，ρ是密度，R是气体常数，T是温度。
在叶片机中，通过增加空气的压力来增加空气的密度。
这是通过逐渐压缩空气来实现的。
叶片在旋转过程中改变了空气的动能和静能，从而增加了空气的压力和温度。
航空叶片机原理 ppt课件
轴流叶轮机的结构
1、转静叶排交替排列 2、叶排由叶片周向排列形成 3、轴向间隙 4、径向间隙
PPT课件
1
第二章 叶片机中气体流动的性质
流动性质：
三维 粘性 可压缩 非定常
PPT课件
2
第二章 叶片机中气体流动的性质
PPT课件
3
第二章 叶片机中气体流动的性质
PPT课件
整流器：
PPT课件
21
气流参数沿轴流式压气机流程的变化：
PPT课件
22
4.2 性能参数
一、增压比 压气机出口压力与进口压的比值称为增压比。
总压比：
静压比：
二、效率 等熵压缩功：
滞止等熵效率：
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23
流动性质：
三维 粘性 可压缩 非定常
4
第二章 叶片机中气体流动的性质
简 略 的 压 气 机 气 动 设 计 过 程
PPT课件
5
第三章 一维定常流动基本方程和热力学图示
一维定常流动的基本方程 流动过程的热力学图示 3.1一维定常流动的基本方程
一维定常流动方程的作用： 直接反映叶轮机总体工作性能参数与几何参数和状态参
PPT课件
12
2、轮缘功 一定质量的流体的轮缘功： 单位质量的流体的轮缘功：
若进出口半径相同：
PPT课件
13
3.2 流动过程的热力学图示
压气机——压缩过程 本节内容
涡 轮——膨胀过程
基本图示：
2 dp
1
P-V图
PPT课件
14
p Const
2
q2,1 TdS
1
q2,1 h2 h1
叶片机原理课件：涡轮基元级
反力度定义式：假定c1a=c2a
1 2
(
w22
w12
)
Lu
Lu
c12
c22 2
w22
w12 2
1 2
(w22
w12
)
c12 c22 w22 w12
1
w22
c12 c22 w12 c12
c22
1 c12 c22 2Lu
2
2
1 c12a c12u c22a c22u 1 c1u c2u
1
i
T
(3)
T
2
叶盆气流2
第四节 涡轮部件的材料、工艺和冷却 一、提高涡轮进口温度的必要性和可能性 二、先进涡轮叶片材料和涂层 三、先进冷却技术 四、冷却对涡轮效率的影响
2ucu
2u
几种特殊反力度值:
K 0 c1u c2u 2u c1u u u c2u c1 w1
w1u w2u
动叶进出口形状对称,气流不加速 冲击式涡轮
u
c2 w2 u
K 0.5 c1u c2u u c1u u c2u c1 w2 c1 w1
c2w2
K 1 c1u c2u
动叶进口总温
p1w 、p2w 动叶进出口总压
速度损失系数
3、涡轮叶栅出气角计算
是否有局部超音速
亚临界： p2 / p1 临界压比 超临界： p2 / p1 临界压比
1 1k
s in 1
[ nbq(c1 )]cr nbq(c1 )
sin
1k
6－2 涡轮级和多级涡轮
一、级间气流组织
dp cu2
二、基元级速度三角形 1、决定速度三角形的主要参数
压气机:ca、cu、u、△wu
航空叶片机原理 第八讲
简化过程： 多级压气机级基元级
为什么要采用多级压气机？
压比
民用大涵道比涡扇：40以上 亚声速：1.3左右
轴流压气机的单级压比 跨、超声速：1.5左右（可略超2.0） 第三代：1.2-1.3 现代航空发动机压气机的平均级压比 第四代：1.4-1.5 单级压气机不能满足高压比的需求。
实际加功量 设计加工量 < 设计计算用的加工量 设计计算用的加工量 ：
为了纠正这种情况，通常采用轮缘功修正系数
二、流量储备系数
由于环壁附面层的存在，实际流量也将小于没有考虑其 影响时的设计流量，为了纠正这种影响，故而在设计计 算时，要采用流量储备系数将计算流量放大：
工程上常用的另一种修正环壁附面层影响的方法：堵塞因子
轴流压气机（多级）：若干个级沿轴向顺序排列组成 各级的差异：几何尺寸（叶片长短等）； 性能参数（压比和效率等）； 工作环境（前、后）——个性或特殊性 各级的共性：工作原理（加功扩压）； 增压比和效率 流动过程和性质；
多级压气机设计中的特殊问题
环壁附面层的影响 流程形式 气动参数的分配
7.1 多级轴流压气机的增压比和效率
一、增压比
多级压气机的增压比等于各级压比之积。
二、效率
不是联乘的关系
通常多级压气机的效率低于级效率。
7.1 多级轴流压气机的增压比和效率
二、效率
整台压气机的滞止等熵压缩功：
各级的滞止等熵压缩功：
7.1 多级轴流压气机的增压比和效率
二、效率
1、过程的总轮缘功等于总 焓差（面积abdC*）。
2、过程总的滞止等熵压缩 功表示为面积abcg。 3、流动损失表示为面积 1*cdC*。 4、过程总的热阻功表示为 面积1*C*g。
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6
一维定常流动的流量连续方程： m 1 m 2
或
1C 1aA 12C2aA2
热焓方程：
1、定坐标系 qL uh2h 1C 2 2 2C 1 2h2 *h 1 *
无传热的能量方程 Luh2h1C 2 2 2C 1 2h2 *h1 *
7
2、动坐标系：
离心力： r
转子叶排 动坐标系 惯性力
1
P-V图
14
p Const
2
q2,1 TdS 1
q2,1 h2 h1
T-S图
T-S图
压缩过程
要点： 等熵压缩功、多变压缩功、热阻功、焓差、流动损失
15
1、Pபைடு நூலகம்V图
要点： ➢等熵压缩功 ➢多变压缩功 ➢热阻功 ➢焓差 ➢流动损失
16
2、T-S图
要点： ➢等熵压缩功 ➢焓差 ➢摩擦损失 （流动损失） ➢多变压缩功 ➢热阻功
第二章 叶片机中气体流动的性质
轴流叶轮机的结构
1、转静叶排交替排列 2、叶排由叶片周向排列形成 3、轴向间隙 4、径向间隙
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第二章 叶片机中气体流动的性质
流动性质：
三维 粘性 可压缩 非定常
2
第二章 叶片机中气体流动的性质
3
第二章 叶片机中气体流动的性质
流动性质：
三维 粘性 可压缩 非定常
4
第二章 叶片机中气体流动的性质
22
4.2 性能参数
一、增压比
压气机出口压力与进口压的比值称为增压比。
总压比：
* C
p
* C
p
* 1
静压比： C
pC p1
二、效率
等熵压缩功：
L* i,Ckk 1R1*T p pC 1 * *kk 11kk 1R1*T C * kk 11
滞止等熵效率：
k1
* i,C
L*i,C Lu
Ti*,C TC*
单位质量的流体的轮缘功：
L u L ~ m uC 2 u r 2 C 1 u r 1 C 2 u U 2 C 1 u U 1
若进出口半径相同： L u U C 2 u C 1 u U C u
13
3.2 流动过程的热力学图示
压气机——压缩过 本节内容 程
涡 轮——膨胀过程
基本图示：
2 dp
I
W2 h
U2
22
能量方程的转子焓形式： I1 I2
若 U2 U1 ，离心力不做功，则：
h2
W22 2
h1
W12 2
或 h2*r h1*r
机械能形式的能量方程（伯努利方程）：
1、定坐标系
Lu
2
1
dpC22C12
2
Lf
9
多变过程：
n 1
L n,C 1 2d P nnn 1R1 T P P 1 2 n1 nn 1R1 T Cnn 11 等熵过程：
17
2、h-S图
要点： ➢等熵压缩功 ➢实际过程焓增 ➢轮缘功
18
膨胀过程
P-V图 要点：
➢等熵膨胀功 ➢多变膨胀功 ➢再生热 ➢焓降 ➢流动损失
19
第四章 轴流压气机的工作原理
4.1 工作原理
轴流压气机的结构：
工作轮和其后相邻的整流器构成轴流压气机的基本 单元，称为“级”。
20
轴流压气机的工作原理（热力学原理）：
流体对转轴的力矩：
M m C 2 u r 2 d d m tC t1 u r 1 d m t C 2 u r 2 C 1 u r 1
12
2、轮缘功
一定质量的流体的轮缘功：
L ~ u M M d m C 2 u t r 2 C 1 u r 1 d m C 2 t u r 2 C 1 u r 1
离心力对单位质量气流做的功：
哥氏力：2 W
L 11 2 r ds 1 2r 2dr U 2 2 2U 1 2
哥氏力对单位质量气流做的功：
L 22 2 W d s 2 2 W W d t0
1
1
能量方程：
U22 2U12h2h1W 22 2W 12
8
转子焓：
T1* T1*
pC* p1*
TC*
T1*
k
1
1
23
k 1
L a,C d 1 2d P a dkk 1R1 T P P 1 2 k1 kk 1R1 T C kk 11
LuLn,CC22 2C12Lf
10
2、动坐标系
U22 2U121 2dpW 22 2W 12Lf
若 U2 U1 ，离心力不做功，则：
2 dpW22 W12
1
2
Lf
0
动量矩方程和轮缘功：
1、动量矩方程
作用在物体上的外力矩之和，等于该物体动量矩对时间的 变化率。
r F d dtrm C
11
叶轮机内部流动的动量矩方程：
两时刻间的动量矩变化： m 2 C 2 u r 2 m 1 C 1 u r 1 m C 2 u r 2 d m C t 1 u r 1 dt
工作轮：
Lu
2
1
dpC22C12
2
Lf,R
Lup,C
L u h 2 * h 1 * L u h * ,T * 整流器：
03 2d pC 3 2 2C 2 2Lf,S C P
0 h 3 * h 2 * c p T 3 * T 2 * T 3 * T 2 *
21
气流参数沿轴流式压气机流程的变化：
程简 略 的 压 气 机 气 动 设 计 过
5
第三章 一维定常流动基本方程和热力学图示
✓一维定常流动的基本方程
✓流动过程的热力学图示 3.1一维定常流动的基本方程
一维定常流动方程的作用： 直接反映叶轮机总体工作性能参数与几何参数和状态参
数间的关系。
连续方程：
流量公式
m CaAKP T**qAsi n