发动机原理(航空)课件：第一章第一节 涡轮喷气发动机热力循环
发动机原理第一章1讲.ppt
• 附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等)
2020年3月31日
•工作过程
进气道将工质引入 压气机增压 燃烧室 喷油燃烧加热 涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速 以高速排气到体外
进气道
压气机
燃烧室
涡轮 排气喷管
2020年3月31日
沿发动机流程参数变化
2020年3月31日
q Cp(T T )
2
9i
0
2020年3月31日
理想循环功和热效率
• 循环功 • 热效率
W q q Wp Wc
1
2
q q
1
2
W
th
q
q
1
1
2020年3月31日
理想循环功＝循环过程所包围的面积
2020年3月31日
理想循环热效率 ＝理想循环功占加热量的比
2020年3月31日
如何获得尽可能大的循环功？ 如何获得尽可能高的循环热效率？
ce
W f(
c
e
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热 比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比 理想循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2020年3月31日
重要结论
为提高循环热效率，应尽可能提高循环 增压比； 为提高循环功，应尽可能提高循环加热 比； 存在有最佳增压比，增压比过大将使循 环功减小； 提高循环加热比，使循环最佳增压比增 加； 提高部件效率，有利于提高循环功和热 效率。
• 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。
2020年3月31日
发动机特征截面
《航空发动机原理》课件
润滑系统故障
润滑油压力低、油温过高或过低、漏油等。
冷却系统问题
冷却水流量不足、水温过高、散热器堵塞等 。
故障诊断方法
振动分析
通过测量和分析发动机的振动 信号，判断是否存在异常。
性能参数监测
定期检查发动机的性能参数， 如功率、油耗、排气温度等， 以便及时发现异常。
油液分析
通过对润滑油和冷却水的成分 和状态进行检测，判断是否存 在故障。
指航空发动机将吸入的空气进行压缩的过 程。
压缩方式
航空发动机的压缩方式主要有两种，即等 熵压缩和等压压缩。不同的压缩方式会对
发动机的性能和效率产生影响。
压缩比
压缩比是指航空发动机压缩后的空气压力 与压缩前的空气压力的比值。压缩比的大 小会影响发动机的性能和效率。
压缩热
在空气被压缩的过程中，会产生大量的热 量，这些热量需要得到及时的散发和冷却 ，否则会影响发动机的性能和寿命。
随着环保意识的日益增强，航空发动机 的绿色环保发展趋势愈发重要。
VS
详细描述
为了降低航空发动机对环境的影响，未来 的发展将更加注重节能减排、降低噪音和 减少废弃物等方面。新型燃烧室设计、排 放控制技术和先进冷却技术等将有助于实 现这一目标。同时，生物燃料和电力驱动 等替代能源的研究和应用也将为航空发动 机的绿色发展提供更多可能性。
预防性维护
根据实际情况制定合理的维护计划，确保发 动机始终处于良好状态。
05
CATALOGUE
航空发动机的发展趋势与未来展望
高性能与高效率的发展趋势
总结词
随着科技的不断进步，航空发动机的高性能与高效率发展趋 势日益明显。
详细描述
为了满足现代航空工业对飞行器性能的更高要求，航空发动 机在设计和制造过程中不断追求更高的推力、更轻的重量、 更低的油耗和更高的可靠性。
《涡轮发动机的原理》课件
燃烧过程
2
燃烧室中的燃油和压缩空气混合燃烧，
产生高温高压气体。
3
排气过程
高温高压气体从涡轮中排出，驱动涡轮 机械负载并产生动力。
涡轮发动机的应用
1 航空领域
喷气式飞机和涡扇发动机 广泛应用于商业航空和军 用航空。
2 汽车领域
3 工业领域
涡轮增压技术使汽车发动 机提高功率和燃油经济性。
涡轮发电机和涡轮动力机 械在工业生产中发挥重要 作用。
涡轮发动机的构造
压Байду номын сангаас机的构造
压气机由多级气压扇、高压压气 机和低压压气机组成，负责将空 气压缩。
燃烧室的构造
燃烧室由燃料喷嘴和燃烧室壁面 组成，用于使燃料燃烧并产生高 温高压气体。
涡轮的构造
涡轮由高压涡轮和低压涡轮组成， 通过蓄能机械能以驱动压气机和 涡轮机械负载。
工作过程分析
1
空气压缩过程
压气机将空气压缩，提高密度和温度。
未来发展趋势
涡轮发动机的新技术
新材料、新设计和新制造技术将进一步提高涡轮发 动机的性能。
环保性能的提升
涡轮发动机的燃烧效率和废气排放将得到改善，符 合环保要求。
《涡轮发动机的原理》 PPT课件
涡轮发动机是一种高效且广泛应用于多个领域的发动机。本课件将介绍涡轮 发动机的基本原理、构造、工作过程以及应用和未来发展趋势。
简介
涡轮发动机的定义
涡轮发动机是以涡轮机械能直接驱动气动机械 继续完成机械工作的内燃机。
涡轮发动机的分类
涡轮发动机可以分为喷气式、涡桨和涡扇发动 机。
基本原理
压气机的作用
压气机通过压缩空气 增加其密度，提供给 燃烧室进行燃烧。
涡喷发动机工作原理
涡喷发动机工作原理
涡喷发动机是一种热力喷气发动机，是现代飞机上最常用的动力装置之一。
其工作原理是通过吸入空气、压缩空气、燃烧燃料、喷射高速燃气来产生推力，从而驱动飞机前进。
涡喷发动机通过进气口吸入大量的空气。
这些空气经过进气口后会经过一系列的压缩机组件，如风扇、压气机等，将空气压缩成高压气体。
压缩后的空气会进入燃烧室，与燃料混合并点燃，产生高温高压的燃气。
接着，燃烧后的高温高压燃气会被喷射到涡轮上。
涡轮是涡喷发动机中一个非常重要的部件，它由高压涡轮和低压涡轮组成。
高压涡轮和低压涡轮相互连接，高压涡轮受到高温高压燃气的推动，转动起来，带动低压涡轮转动。
低压涡轮则带动压缩机组件运转，确保发动机正常工作。
涡轮旋转带动风扇转动，产生推力。
这个推力通过喷嘴排出，推动飞机向前飞行。
涡喷发动机通过不断循环这个过程，持续产生推力，保证飞机的动力需求。
涡喷发动机的工作原理可以总结为：吸气、压缩、燃烧、喷射。
通过这个过程，将空气和燃料转化为推力，驱动飞机飞行。
涡喷发动机具有推力大、效率高、运行稳定等特点，因此被广泛应用于商用飞机、军用飞机等各种飞行器上。
总的来说，涡喷发动机的工作原理是一个复杂而精密的系统工程，各个组件相互配合，共同完成推进飞机的任务。
通过不断的技术创新和改进，涡喷发动机正在不断提高效率和性能，为飞机提供更加可靠的动力支持。
发动机原理课件完整版：第一章1节
q=Δu+W=cp(T2-T1)
定温过程：Δu=0 q=W W p1v1
ln
v2 v1
绝热过程：pvγ= 常数 WR1(T1 T2)
2019年12月1日
34
发动机热力基础
7.熵 抽象的热力学参数，反应体系的混乱程度
ds=dq/T J/kg K 热能除以温度所得的商，标志热量转化为功
的程度。 状态参数，与过程无关，通常计算变化量。 热力学第二定律：自发的热力学过程总是沿
32
发动机热力基础
5、热力学第一定律 热量、内能和机械能之间的相互转换和守 恒关系。 dq=du+pdv dq=dh-vdp
p2
q=cp(T2-T1)- vdp p1
2019年12月1日
33
发动机热力基础
6、热力过程
定容过程：W=0 q=Δu=cv(T2-T1) 定压过程： Δu=cv(T2-T1) W=R（T2-T1）
2019年12月1日
25
四、实际循环
• 循环功
W q1 q2
• 热效率
th
W q1
q1 q2 q1
2019年12月1日
26
四、实际循环
th f (,,c,e, )
W f (,,c,e, )
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比 以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想 循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2019年12月1日
27
五、结论
1. 为提高循环热效率，应尽可能提高循环增 压比
2. 为提高循环功，应尽可能提高循环加热比 3. 存在有最佳增压比，使循环功最大，增压
喷气发动机热力循环PPT文档40页
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
发动机原理完整版：第一章2、3、4、5节
发动机推力大小仅仅反映飞机的推力需求， 不能反映不同推力级发动机之间的性能优 劣
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2021/7/13
整理课件
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
• V9 V0 0 p 1 （0.5~0.75）
• 有效功 推进功的转换必有“损失”
2021/7/13
整理课件
38
三、推进效率
• 损失 = 有效功推进功 = 1 (V V )2
29 0
• 绝对坐标系中气流以绝对速度(V9 V0)排出 发动机所带走的能量，称为“余速损失”
•
若V0 =0，则全部可用能以动能 损失在空间，不产生推进功。
飞行速度变化时，只能用总效率表示经济性
飞行速度为零时，只能用耗油率表示经济性
2021/7/13
整理课件
42
四、总效率
• 对于涡喷发动机存在矛盾 0 t h p
– 涡喷发动机将热力循环获得的 机械能全部转换为气体的动能 增量，进、排气速度差大，可 提高热效率和增加推力
– 但排气速度差大，推进效率低 ，总效率低经济性差，耗油率
整理课件
23
一、性能指标
3、推重比 FW = F / W
• 无量纲量 • 综合性指标： 反映气动热力循环的设计水平（如高单位推
力），反映结构设计水平。 • 统计：W增加1kg导致飞机重量增加2.5kg。
2021/7/13
整理课件
24
一、性能指标
3、推重比
涡轮喷气发动机热力循环
涡轮喷气发动机热力循环组成单转子涡轮喷气发动机是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、喷管五大部件组成。
各组成部分的功能如下:进气道:将足够的空气量,以最小的流动损失顺利引入压气机；除此之外,当飞行速度大于压气机进口处的气流速度时,可以通过冲压压缩空气,提高空气的压力。
压气机:通过高速旋转的叶片对空气做功,压缩空气,提高空气的压力。
燃烧室:高压空气和燃油混合,燃烧,将化学能转变位热能,形成高压高温的燃气。
涡轮:高温高压的燃气在涡轮内膨胀,向外输出功，去带动压气机和其他附件。
喷管:使燃气继续膨胀,加速,提高燃气速度。
足够量的空气，通过进气道以最小的流动损失顺利地引入发动机。
压气机以高速旋转地叶片对空气做功压缩空气，提高空气地压力。
高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压地燃气。
高温高压地燃气首先在涡轮内膨胀，推动涡轮旋转，去带动压气机。
然后燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，提高燃气的速度。
使燃气以较高的速度喷出，产生推力。
发动机中压力最高的位置是在燃烧室进口,温度最高的位置是在涡轮的进口,发动机出口的压力可以等于,也可以大于外界的大气压。
中间的三个部分:压气机、燃烧室、涡轮称为燃气发生器。
燃气发生器是各种发动机的核心。
这是因为:燃气发生器可以完成发动机将热能转变为机械能的工作,即燃油在燃烧室燃烧,将化学能转变为热能；涡轮将部分热能转变为机械能；而热能转变为机械能需要在高压下进行,压气机就是来提高压力的。
燃气发生器所获得的机械能按其分配方式不同就形成了不同类型的燃气涡轮发动机,即涡扇发动机,涡桨发动机,涡轴发动机等；所以涡轮发动机中的风扇,涡桨发动机中的螺旋桨和直升机的旋翼所需的功率都来自燃气发生器。
故又称为这几种发动机的核心机。
单转子涡喷发动机的站位为了讨论方便，表示了单转子涡喷发动机的站位规定。
0站位:发动机的远前方,那里的气流参数为 *0*0,,,,T p V T p o ； 1站位:进气道的出口,压气机的进口,气流参数为 *1*1111,,,,T p V T p ； 2站位:压气机的出口,燃烧室的进口,气流参数为 *2*2222,,,,T p V T p ； 3站位:燃烧室的出口,涡轮的进口,气流参数为 *3*3333,,,,T p V T p ； 4站位:涡轮的出口,喷管的进口,气流参数为 *4*4444,,,,T p V T p ； 5站位:喷管的出口,气流参数为 *5*5555,,,,T p V T p ； 注意要区别于书上的循环过程的下标。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020年9月27日
12
三、理想循环
• 循环功： W q1 q2
2020年9月27日
13
三、理想循环
• 热效率
th
W q1
q1 q2 q1
2020年9月27日
14
三、理想循环
• 如何提高循环热效率？ • 如何提高循环功？
2020年9月27日
15
三、理想循环-热效率
th
q1 q2 q1
W f ( , ,c ,e, )
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比 以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想 循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2020年9月27日
27
五、结论
1. 为提高循环热效率，应尽可能提高循环增 压比
2. 为提高循环功，应尽可能提高循环加热比 3. 存在有最佳增压比，使循环功最大，增压
T0
1
e
W
cpT0 (
e)(1
1) e
2020年9月27日
19
三、理想循环-循环功
W
cpT0 (
e)(1
1) e
• 理想循环功与循环加热比成正比。
• 存在有使理想循环功达最大的循环增压比 称为最佳增压比opt
2( 1) opt
2020年9月27日
20
三、理想循环
• 如何提高循环热效率？ 提高增压比。
T0
T9
T9 T0
T3* T2*
16
三、理想循环-热效率
th
q1 q2 q1
1 q2 q1
1
cp (T9 cp (T3*
T0 ) T2* )
1
c pT0 c pT2*
(T9 T0
(
T3* T2*
1) 1)
th
1
T0 T2*
1 1 T2*
T0
p2*
(T2*
) 1
P2*
p0
T0
P0
T2*
比过大将使循环功减小 4. 提高循环加热比使循环最佳增压比增加 5. 提高部件效率有利于提高循环功和热效率
2020年9月27日
28
发动机热力基础
1、理想气体及其状态方程 pv=RT
2020年9月27日
29
发动机热力基础
2、比热容和热量 Q=mc（T2-T1）
定容加热： Qv=mcv（T2-T1） 定压加热： Qp=mcp（T2-T1）
2020年9月27日
32
发动机热力基础
5、热力学第一定律 热量、内能和机械能之间的相互转换和守 恒关系。 dq=du+pdv dq=dh-vdp
p2
q=cp(T2-T1)- vdp p1
2020年9月27日
33
发动机热力基础
6、热力过程
定容过程：W=0 q=Δu=cv(T2-T1) 定压过程： Δu=cv(T2-T1) W=R（T2-T1）
• 如何提高循环功？ 提高加热比； 寻找最佳增压比。
2020年9月27日
21
四、实际循环
• 各部件损失和热力 过程的不可逆性 • 加热前后工质成分 发生变化
2020年9月27日
22
四、实际循环
• 实际循环，四个热力过程
0 2：多变压缩 3 9：多变膨胀
2 3：不等压加热 9 0：等压放热
2020年9月27日
比热容比：γ=cp/cv
2020年9月27日
30
发动机热力基础
3、工质的内能与外功
u=u（T） J/kg Δu=u2-u1=qv=cv（T2-T1）
v2
dW=pdv W pdv v1
2020年9月27日
31
发动机热力基础
4、工质的焓
h=u+pv J/kg h=u(T)+RT=h(T) qp=cp(T2-T1)=(cv+R)(T2-T1)=Δh cp=cv+R
2020年9月27日
9
三、理想循环
• 布莱顿（Braton）循环，四个热力过程
0 2：等熵压缩 3 9：等熵膨胀
2 3：等压加热 9 0：等压放热
2020年9月27日
10
三、理想循环
• 加热量q1 q1 Cp (T3* T2* )
2020年9月27日
11
三、理想循环
• 放热量q2 q2 Cp (T9 T0 )
• 涡轮：气体膨胀做功，推动涡轮旋转，通 过连接轴驱动压气机
• 尾喷管：气体膨胀加速，高速喷出，产生 推力
2020年9月27日
6
二、工作过程
2020年9月27日
7
三、理想循环
• 热力学基础
2020年9月27日
8
三、理想循环
• 假设： 1）工质为空气； 2）忽略流动损失； 3）气流在尾喷管 达到完全膨胀。
23
四、实际循环
• 加热量q1 q1 Cp (T3* T2* )
2020年9月27日
24
四、实际循环
• 放热量q2
q2
C
' p
(T9
T0 )
2020年9月27日
25
四、实际循环
• 循环功
W q1 q2
• 热效率
th
W q1
q1 q2 q1
2020年9月27日
26
四、实际循环
th f ( , ,c ,e, )
1 q2 q1
1
cp (T9 cp (T3*
T0 ) T2* )
1
c pT0 c pT2*
(T9 T0
(
T3* T2*
1) 1)
2020年9月27日
p3* p2*
p9 p0
p2* p3*
p0
p9
p2*
(T2*
) 1 ,
p3*
(T3*
Байду номын сангаас
) 1
p0
T0
p9
T9
( T2*
) 1
( T3*
) 1
T0
=
－1
th
1
1
－1
2020年9月27日
17
三、理想循环-热效率
th 1
1
－1
• 理想循环热效率只与循环增压比有关，且 与循环增压比成正比。
2020年9月27日
18
三、理想循环-循环功
W q1th cp (T3* T2* )th
c
pT0
(T3* T0
T2* T0
)(1
1
1
)
T3*
2020年9月27日
3
第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 五大主要部件： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
2020年9月27日
4
第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 附件系统 燃油系统、起动系统、滑油系统
2020年9月27日
5
二、工作过程
• 工作过程示意 • 进气道：输送工质（空气） • 压气机：压缩空气，提高压力 • 燃烧室：加热气体，提高总温
第一章
航空燃气涡轮发动机 工作原理
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
2020年9月27日
2
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向