燃气涡轮发动机基础知识
航空燃气涡轮发动机概述
航空燃气涡轮发动机概述航空燃气涡轮发动机是现代航空工业中最重要的动力装置之一、它具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点，被广泛应用于各类飞机中。
本文将概述航空燃气涡轮发动机的工作原理、结构组成、分类、性能指标以及未来发展方向等内容。
航空燃气涡轮发动机的工作原理基于燃烧室内的燃气推动涡轮。
它由压气机、燃烧室和涡轮组成。
首先，压气机将空气压缩，提高其温度和压力。
然后，压缩空气进入燃烧室，与燃料混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
最后，高压燃气通过涡轮使其旋转，产生推力，并从尾喷管排出。
可见，航空燃气涡轮发动机的工作原理是通过涡轮驱动压气机，提供压缩空气并将其推向尾喷管。
航空燃气涡轮发动机的结构组成包括压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管和附属系统等。
压气机主要通过叶片的旋转将空气压缩，提高其温度和压力。
燃烧室用于将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
涡轮通过燃气的膨胀驱动压气机，使其继续工作，并产生推力。
尾喷管用于将高压燃气排出，并产生反作用力。
附属系统包括供油系统、冷却系统和控制系统等，用于保证发动机的正常运行。
航空燃气涡轮发动机可以根据压气机的工作循环分类为单转子和双转子发动机。
单转子发动机只有一个压气机和一个涡轮，如连杆式发动机。
双转子发动机具有两个对称的压气机和涡轮，如军用飞机上常用的分段式发动机。
根据尾喷管的形式，航空燃气涡轮发动机还可分为直喷式和径向喷管式。
航空燃气涡轮发动机的性能指标主要包括推力、燃油消耗率、比功率、绕程推力比和起动性能等。
推力是发动机提供的推动力量，决定飞机的加速能力和最大速度。
燃油消耗率是单位推力下消耗的燃油量，直接影响飞机的航程和经济性。
比功率是单位发动机质量下产生的推力，用于衡量发动机的功率密度。
绕程推力比是发动机在巡航状态下产生的推力与起飞推力的比值，用于衡量发动机的高空巡航性能。
起动性能包括发动机的起动时间和起动能力，在冷启动和热启动时对飞机的起飞和复飞具有重要影响。
燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机现代飞机和直升机上应用广泛的发动机。
包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和桨扇发动机，它们都有压气机、燃烧室和涡轮。
涡轮喷气发动机在50-60年代广泛用于军用、民用飞机，后来逐步为涡轮风扇发动机所取代，涡轮螺旋桨发动机主要用于时速800千米以下的运输机、支线客机和公务机。
桨扇发动机是80年代中期开始发展的，其特性介于涡轮螺旋桨和涡轮风扇发动机之间。
涡轮轴发动机输出轴功率，用于驱动直升机旋翼，也可作飞机机载辅助动力装置。
燃气涡轮发动机的热力循环类似于四冲程活塞发动机，也有进气、压缩、燃烧膨胀和排气四个过程，然而在燃气涡轮发动机中燃烧是在等压条件下进行的。
高压高温燃气在尾喷管中继续膨胀加速，以高速排出，产生反作用力，推动飞机前进。
这就是最基本的涡轮喷气发动机的工作原理。
这就好象当一个气球充满气时不会动，当在某个部位开个口子时，气从球内喷出，气球会向喷出气流的相反方向运动一样。
涡轮喷气发动机由进气口、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管和相应的附件组成。
涡轮-压气机组是它的代表性部件。
压气机的作用是压缩空气。
涡轮在高压高温燃气驱动下产生机械功，主要用于带动压气机，留下小部分功传动附件，为了短时间加大推力，可在涡轮后设置加力燃烧室，再次喷入燃料与燃气中剩余氧气继续燃烧，提高其温度，从而燃气以更高的速度喷出，产生更大的推力。
涡轮风扇发动机一般是在涡轮喷气发动机的压气机前增加一级或多级风扇，流经外涵道的空气经风扇压缩后，与内涵道的喷管排出的燃气共同产生反作用推力。
通过外涵道的空气流量与通过内涵道的空气流量之比称为涵道比。
当代军用加力式涡轮风扇发动机的涵道比为0.3-1.0，民用大涵道比涡轮风扇发动机的涵道比已达6-9，并有进一步增大的趋势。
在涡轮螺旋桨发动机中，涡轮发出的功率大于驱动压气机和附件所需的功率，多余的功率象活塞发动机一样通过减速器传动空气螺旋桨，但总能量中的10%左右在喷管中使燃气继续膨胀加速产生反作用推力。
第一讲 燃气涡轮发动机概述
推力18000-22000 kg 耗油率比小涡扇低1/3 授课人 贾斯法
高涵道比涡扇发动机特点
起飞推力大 耗油率低 噪声低
授课人 贾斯法
第一代宽体客机
B747
1970年
L1011 (1972) DC-10 (1971)
71
高涵道比涡扇发动机
已在现代民机上广泛采用 A300、A310、A320、A330、A340, B737、B747、B757、B767、B777, A3XX B747-500X、 B717、A318、湾流Ⅴ
授课人
贾斯法
51
F-22用发动机－F119-PW-100
总压比 35 涵道比 ~0.2 涡轮前燃气温度 ~1850~1950 K 3+6___1+1 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0
授课人 贾斯法
52
F119 与 F100 比较
级数 17---11 少 6 级 零件数少 40% 中间推力大 47% 可使战斗机超声速巡航 巡航耗油率低 11% 可靠性、维修性好
授课人
贾斯法
40
加力式涡轮风扇发动机扇发动机 F-4“鬼怪”式战斗机 用涡扇(斯贝MK202)换装涡喷(J79)后 飞机性能的改进 最大M数 由 2.2→2.4 最大航程 ↑54% 加速到M=2的时间 ↓1/3 爬升到12000m的时间 ↓20%
授课人 贾斯法
41
加力式涡轮风扇发动机
60年代后期采用高循环参数 总压比≈25、T3≈1600K 发展高性能核心机 研制成专为先进战斗机用的、推重比为8.0一 级8的发动机 F100-PW-100→F-15 (1974)
2006年3月
航空发动机结构设计
涡轮机基础知识涡轮机知识学习资料
涡轮机工作流程及原理
工作流程
蒸汽在喷嘴中产生膨胀，压力降低，速度增加，热能转变为动能。高速汽流流 经动叶片时，由于汽流方向改变，产生了对叶片的冲动力，推动叶轮旋转做功， 将蒸汽的动能变成轴旋转的机械能。
工作原理
基于牛顿第二定律和力的相互作用原理，通过蒸汽在喷嘴和动叶片中的膨胀和 流动来实现能量的转换。
确定维修方案
根据诊断结果确定维修方案， 包括更换损坏部件、调整参数 或修复损坏部位等。
故障排除技巧和预防措施
遵循安全操作规程
在维修过程中应严格遵守安全操作规程， 确保人员和设备安全。
A 熟练掌握维修技能
维修人员应熟练掌握涡轮机的结构、 原理和维修技能，以便快速准确地 排除故障。
B
C
D
建立完善的管理制度
建立完善的管理制度，对涡轮机的使用、 维护和保养进行规范和管理，提高设备的 可靠性和稳定性。
加强日常维护保养
定期对涡轮机进行检查、清洁、润滑和紧 固等维护保养工作，减少故障发生的可能 性。
06 涡轮机技术发展趋势及挑 战
当前技术发展现状概述
高效能、低排放
01
现代涡轮机设计注重提高热效率和降低排放，采用先进的燃烧
控制系统故障
由于材料质量、加工精度或装配误差等因素导致转子质量分布 不均，产生不平衡力。
轴承磨损、腐蚀或润滑不良等原因导致轴承失效，引起涡轮机 振动和噪声。
油封老化、损坏或安装不当等原因导致润滑油泄漏，影响涡轮 机正常运行。
控制系统元件损坏、线路接触不良或传感器失灵等原因导致控 制系统失效，影响涡轮机调节和保护功能。
室和叶片设计。
智能化监控
02
运用传感器和监控系统实时监测涡轮机运行状态，提高可靠性
燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机有四种基本类型，即涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
在这些发动机中都有压气机、燃烧室和燃气涡轮，因此统称为燃气涡轮发动机。
航空燃气涡轮发动机仍属于热机的一种，因此从产生输出能量的原理上讲，燃气涡轮发动机和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段。
室与喷入的燃油混合后燃烧，形成高温、高压的燃气，再进入燃气涡轮中膨胀作功，使涡轮高速旋转并输出功率。
由燃气涡轮出来的燃气，仍具有一定的能量，正是这股具有能量的燃气，才产生了发动机的推力或输出功率。
利用这股燃气能量的方式不同，就相应地产生了不同类型的燃气涡轮发动机。
燃气发生器燃气发生器由压气机、燃烧室和燃气涡轮（简称涡轮）所组成。
燃气发生器用于提供高压、高温的燃气。
燃气发生器又称发动机的核心机。
压气机的功用：依靠其高速旋转的工作叶轮对空气作功，提高空气的压力和温度，供给发动机工作时所需要的压缩空气。
压气机的类型：轴流式压气机、心式压气机离心式压气机。
轴流式压气机的主要部件是转子和静子。
由一排固定在轮盘上的工作叶片组成的轮子叫做叶轮（也称工作轮）。
叶轮在涡轮的带动下高速旋转而工作。
成一个整流环，固定在机匣上。
式压气机的一“级”，燃气涡轮发动机都采用多级的型式以提高压气机的增压能力。
离心式压气机的级增压比较高，结构简单可靠，稳定工作范围较宽，因而在一些小型发动机上得到了广泛的应用。
离心式压气机主要由导风轮、离心叶轮、扩压器、集气管等组成。
燃烧室将燃料中所含的化学能转化为热能，燃料在燃烧过程中所释放的热量使流过燃烧室的空气的温度提高。
燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机是一种利用气体工质,把燃烧的热能转换为机械能的热力机。
发动机在产生推力或拉力的过程中,不仅气体的状态在不断改变,而且气体的能量也在不断地转换。
第二次世界大战以前,飞机上的动力绝大多数是以汽油为燃料的活塞式航空发动机。
大战中,涡轮喷气发动机问世。
民用航空燃气涡轮发动机简介
《民航概论》课程作业民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理姓名：***学院(系)：民航（飞行）学院专业：*************班级：0710103学号：******************二О一二年十二月二十四日民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理民用航空自开始以来，随着时代的变迁和人们生活水平的提升，正处于高速发展状态。
各经济发展较迅速的国家均争相发展自己的航空航天产业，民用航空则是一个关系民生的重要组成部分。
我国自1920年开通第一条航线以来，民航正处于跨越式发展阶段，无论是投入还是硬件设施，足以与发达国家相聘美。
然而发动机作为飞机的心脏，一直是遏制民航发展的一个瓶颈。
作为南京航空航天大学民航学院的一名学生，在学习了民航概论，飞行原理等课程后，通过参考各种文献和书籍，我在这仅其中的很小一部分，即航空涡轮喷气发动机发表自己的一些浅薄认知。
民用航空发动机作为飞机的核心，关系着整架飞机的运行及安全。
喷气涡轮发动机共由五部分组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。
每一个部分各自发挥着作用，又相互影响，相互制约。
1.进气道在民用航空中发动机一般是一个独立的整体，进气道也几乎与机身有一定间隔，并非作为一体化设计，当然也有将发动机与机身进行一体化设计的，一般在军用飞机中较为常见。
进气道作为发动机的起始部分，有着非常重要的作用，对整台发动机的工作有着重要的影响，甚至可以说，如果进气道出问题，整台发动机都不能工作甚至毁坏。
进气道的作用大致为：在各种状态下，将足量的空气以最小的流动损失，顺利地引入压气机；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；在所有飞行条件和发动机工作状态下，进气道的增压过程避免过大的空间和时间上的气流不均匀性，以减少风扇或压气机喘振和叶片振动的危险；进气道的外阻力应尽可能小。
进气道有两种，分别是亚音速进气道和超音速进气道。
在民用航空中，安全始终是放在首要地位，因此绝大部分民用客机是工作在亚音速阶段。
燃气轮机基础知识
燃气轮机基础知识
哇塞，朋友们！今天咱来聊聊燃气轮机基础知识，这可太有意思啦！
你想想啊，燃气轮机就像是一个超级大力士！比如说汽车发动机，那就是个小小的燃气轮机嘛。
它能让汽车跑起来，带着我们到处溜达，这多厉害呀！
燃气轮机是咋工作的呢？其实就像人跑步一样，得先吸气，然后用力跑出去。
燃气轮机吸进燃料和空气，然后在里面“轰轰”地燃烧，产生巨大的能量，推动着叶片快速转动，这不就有动力啦！
嘿！它可是个多面手呢！在发电领域，那可是大显身手，就像舞台上光芒四射的明星。
飞机上也少不了它呀，带着飞机在天空中翱翔，简直酷毙了。
还有轮船，有了燃气轮机，那航行速度蹭蹭往上涨！
再来说说它的优点，它启动速度超快的，就像短跑运动员听到枪声立马起跑一样。
而且它结构紧凑，不占太多地方，多方便啊！它还很耐用呢，可不是那种娇滴滴的家伙。
咱再想想，如果没有燃气轮机，那我们的生活会变成啥样呢？飞机飞不
起来了，轮船慢悠悠的，那可不行呀！燃气轮机就是我们现代生活的大功臣！
它当然也不是完美无缺的啦，它也有一些小缺点呢，比如油耗可能会有
点高。
但这并不影响它的重要性呀！
总之，燃气轮机就是这么个神奇又重要的东西。
我们的生活离不开它，
它让我们的世界变得更加精彩，更加便利！所以呀，我们可得好好了解了解它，好好重视它呀！。
涡轮发动机基础知识—航空发动机类型
目录
CONTENTS
1
2
3
4
航空发动机的类型 涡喷发动机的组成和工作原理 涡扇、涡桨、涡轴、桨扇发动机
核心机
航空燃气涡轮发动机
定义 将燃油燃烧释放的热能转变为机械能的装置 热机－将热能转换为动能 推进器－气流喷出获取反作用力
火箭发动机 发 动 机
飞机发动机
发动机的分类
展
史
第一台
重75kg，功率12hP 。
火箭发动机 发 动 机
飞机发动机
化学火箭发动机 核火箭发动机 电火箭发动机
活塞式 喷气式
冲压式 涡轮式
固体燃料火箭发动机 液体燃料火箭发动机
涡轮喷气发动机 涡轮螺旋桨发动机 涡轮风扇发动机 桨扇发动机 涡轴发动机
冲压发动机
定义： 冲压式发动机是利用高速气流在速度改变下产生的压力改变，达到气体压缩的目的原 理来运作。
活塞式航空发动机
航 空 活
至今
由于造价低、易于维修等优点仍用于一些初级教练机和小型运输 机上，多为气冷式小功率活塞式发动机。
塞
飞机性能迅猛发展，速度达到700～800km/h，高度达到10000m以
式 发 动
20世纪40年代
上。 诸多原因决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式的终结。
机
发 20世纪30年代 活塞式发动机+螺旋桨的组合成为飞机固定的推进模式。
装活塞式发动机的早期飞机的致命缺陷
音障
一 发动机发展历程
第二代 第一代
涡喷 活塞 发动机
发动机
四十年代，在对飞机快、高、远的要求下，航空喷气发动机研 制成功并开始广泛应用，为飞机突破音障提供了动力。