航空发动机原理与构造知识点总结

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航空发动机原理知识点精讲

航空发动机原理知识点精讲

航空发动机原理知识点精讲航空发动机是现代飞机的关键动力装置,它负责提供足够的推力推动飞机向前飞行。

理解航空发动机的工作原理对于飞行员和工程师而言非常重要,因此本文将对航空发动机的一些关键知识点进行精讲。

一、航空发动机的分类航空发动机主要分为喷气式发动机和涡轮螺旋桨发动机两大类。

1. 喷气式发动机喷气式发动机是目前大多数商用飞机所采用的发动机类型。

它的工作原理是将外界空气经过压缩、燃烧和膨胀等过程,最终喷出高速气流产生反作用力推动飞机前进。

喷气式发动机具有推力大、速度快的优点,适用于中长途航班。

2. 涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机通常被用于小型飞机或者区域航班。

它的工作原理是通过一个螺旋桨传递发动机产生的推力,推动飞机前进。

涡轮螺旋桨发动机的优点是起飞距离短、速度慢,适用于短途运输和起降场地受限的情况。

二、喷气式发动机的工作原理喷气式发动机的工作原理可归纳为以下几个步骤:1. 压缩过程进气口将外界空气引入,经过多级压气机的作用,使空气被压缩到更高的压力和温度。

压缩过程有助于提高燃油的燃烧效率和推力输出。

2. 燃烧过程经过压缩后的空气进入燃烧室,在加入适量的燃油后与火花器产生火花点燃。

燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴扩张,转化为高速的喷气流。

3. 膨胀过程高速喷气流通过涡轮,驱动压气机和辅助设备的转动,将剩余的能量转化为推力。

同时,喷气流的能量损失也引起了发动机后部的推力反作用,推动飞机向前运动。

4. 排气过程喷气流经过喷嘴排出,形成尾焰。

排气过程中,喷气流的速度也起到了降低飞机空气阻力的作用。

三、喷气式发动机的关键参数1. 推力推力是衡量发动机性能的重要参数,它指的是发动机向后喷出的气流产生的反作用力。

推力的大小与喷气流量、速度和压力等因素相关。

2. 空气压缩比空气压缩比是指进入发动机后,经过压缩阶段压力增加的比例。

较高的压缩比能提高发动机效率和推力输出。

3. 燃油效率燃油效率是指发动机在单位时间内将燃油转化为推力的能力。

北航航空发动机原理总结

北航航空发动机原理总结

北航航空发动机原理总结航空发动机作为航空器的心脏,对航空器的性能和安全起着举足轻重的作用。

北航作为中国航空工业的重要支柱,研制了众多优秀的航空发动机,为航空事业的发展做出了巨大贡献。

本文将对北航航空发动机的原理进行总结,以帮助读者更好地了解和学习航空发动机的工作原理。

一、航空发动机的分类航空发动机主要分为活塞发动机和涡轮发动机两大类。

活塞发动机是早期航空发动机的代表,其工作原理类似于内燃机,通过往复运动的活塞进行工作;涡轮发动机则是现代航空发动机的主流,其利用喷气推力来驱动飞机。

二、航空发动机的工作原理1. 活塞发动机的工作原理活塞发动机主要由气缸、活塞、曲轴、点火装置等组成。

其工作原理可以分为四个冷态工作过程,包括进气、压缩、燃烧和排气。

首先,气缸内的活塞从上往下运动,通过进气门吸入混合气;然后,活塞往上移动时将混合气压缩;接下来是燃烧过程,当活塞压缩到极限位置时,点火装置产生火花引燃混合气,形成爆震;最后,活塞再次向下运动,将燃烧产生的废气通过排气门排出气缸。

2. 涡轮发动机的工作原理涡轮发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮三部分组成。

其工作原理可以分为压气机压缩气体、燃烧室燃烧和涡轮驱动压缩空气三个过程。

首先,进气口引入空气,经过压气机进行压缩。

接下来,压缩后的空气进入燃烧室,在燃烧室中与燃料混合燃烧,产生高温高压气体。

最后,高温高压气体作用于涡轮叶片,通过涡轮的驱动产生推力,推动飞机向前飞行。

三、北航航空发动机的创新北航航空发动机在航空发动机研制领域具有丰富的经验和优势,通过不断的创新,取得了多项重要成果。

1. 碳复合材料的应用北航航空发动机在发动机部件的制造中广泛应用了碳复合材料。

碳复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,可以有效提高发动机的性能和寿命。

2. 先进的火箭燃料喷射技术北航航空发动机采用了先进的火箭燃料喷射技术,通过提高燃料的燃烧效率,提高发动机的推力和热效率,使飞机飞行更加安全和高效。

航空发动机原理构造

航空发动机原理构造

航空发动机原理构造第一章、燃气涡轮发动机的工作原理1、燃气涡轮喷气发动机:将燃油燃烧释放的热能转化为机械能的装置。

它既是热机(将燃油化学能转化为热能),又是推进器(将热能转化为机械能)。

冲压式2、发动机涡喷涡轮式涡扇(包含桨扇)涡轴涡桨3、发动机分类依据:氧化剂来源;氧化剂形态;有无压气机4、燃气涡轮喷气发动机(Turbojet Engine):以空气作为工质。

与航空活塞发动机相比这种发动机具有结构简单、重量轻、推力大、推进效率高,而且在很大的飞行速度范围内,发动机的推力随飞行速度的增加而增加。

5、涡轮螺旋桨发动机(Advanced Turbojet-propeller Engine):组成:燃气轮机、螺旋桨、减速器工作原理:空气通过进气道进入压气机;压气机以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气,提高空气的压力;高压空气在燃烧室内和燃油混合,燃烧,将化学能转化为热能,形成高温高压的燃气;高温高压的燃气在涡轮内膨胀,推动涡轮旋转输出功去带动压气机和螺旋桨,大量的空气流过旋转的螺旋桨,其速度有一定的增加,使螺旋桨产生相当大的压力;气体流过发动机,产生反作用推力。

优点:综合了涡喷和涡桨的优点,而且在较低的飞行速度下,具有较高的推 进效率,所以它在低压音速飞行时具有较好的经济性。

6、涡轮风扇发动机(Turbofan Engine ):组成:进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压 涡轮、喷管工作原理:工作情况与涡喷发动机相同。

推力来源是风扇和内涵道推力。

涡 轮、燃烧室、尾喷管与涡喷发动机相同,压气机还可以提高发动 机性能。

优点:与涡喷发动机相比,涡扇发动机具有推力大,推进效率高,噪音低等 特点。

7、涡扇发动机有内外连个涵道。

8、涵道比:外涵流量与内涵流量的比值,用符号B 表示。

q q m m 21/B 。

9、涵道比越大,推力越大。

10、直升机主要使用涡轮轴发动机;涡轮风扇发动机主要用于民机;涡轮喷气发 动机主要用于军机。

《航空发动机原理》课件

《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。

航空发动机知识大全

航空发动机知识大全

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我国航空发动机发展现状
31
我国航空发动机发展现状
我国航空发动机的研制是在新中国成立后一片空白的基础上发展起来 的,从最初的仿制、改进、改型到今天可以独立设计制造高性能航空发 动机,走过了一条布满荆棘的发展道路。 一个国家,没有独立自主研制发展的航空发动机事业,就没有独立自 主发展的航空工业;没有先进的航空发动机事业,就没有先进的航空 工业。改革开放三十年,我国航空工业以“太行”发动机研制成功为标 志,实现了我国军用航空发动机从第二代向第三代,从涡喷向涡扇、 从中等推力向大推力的跨越。这“三大跨越”标志着我国已具备自主 研制大推力军用发动机的能力,配装我军主战机种的发动机开始摆脱 受制于人的被动局面。
两次世界 大战期间
逐步退出主要航空领域, 广泛应用在轻型低速飞 机和直升机上。
早期
气冷发动机发展迅速,发 动机的性能提高很快,达 到其发展的顶峰。 液冷发动机 居
活塞式航空发动机发展早期,法国处于领先地位。当时装备伊斯潘诺-西扎V型 液冷发动机的"斯佩德"战斗机的功率已达130~220kW, 功重比为0.7kW/daN左右。 飞机速度超过200km/h,升限6650m。 在两次世界大战的推动下,发动机的性能提高很快,单机功率从不到10 kW增 加到2500 kW左右,功率重量比从0.11 kW/daN 提高到1.5 kW/daN左右,升功 率从每升排量几千瓦增加到四五十千瓦,耗油率从约0.50 kg/(kW〃h)降低到 0.23~0.27 kg/(kW〃h)。翻修寿命从几十小时延长到2000~3000h。到第二次世 界大战结束时,活塞式发动机已经发展得相当成熟,以它为动力的螺旋桨飞机的 飞行速度从16km/h提高到近800 km/h,飞行高度达到15000 m。 涡轮喷气发动机的发明开创了喷气时代,活塞式发动机逐步退出主要航空领域, 但功率小于370 kW的水平对缸活塞式发动机仍广泛应用在轻型低速飞机和直升机 上,如行政机、农林机、勘探机、体育运动机、私人飞机和各种无人机。

航空发动机结构

航空发动机结构

燃烧过程
01
02
03
油气混合
燃油与压缩后的空气混合, 形成油气混合物。
燃烧反应
油气混合物在燃烧室内进 行燃烧反应,释放出大量 的热能和气体。
产生推力
燃烧产生的高温、高压气 体推动涡轮旋转,进而推 动飞机前进。
膨胀过程
燃气膨胀
01
燃烧后的高温、高压气体从燃烧室流出,进入涡轮后的扩压器。
降低压力
02
根据燃料类型,可分为燃油发动机和 燃气涡轮发动机。
根据用途,可分为民用发动机和军用 发动机。
根据工作原理,可分为活塞发动机和 喷气发动机。
02 发动机主要部件叶片对空气进 行压缩,为燃烧室提供高压空气。
压气机的效率直接影响到发动机的性 能和燃油消耗率,因此其设计和制造 要求非常高。
高强度材料
发动机中的转子、叶片等部 件需要承受高负荷,因此需 要使用高强度材料,如镍基 合金和钛合金等。
耐腐蚀材料
发动机在高温、高湿的环境 下工作,需要使用能够耐腐 蚀的材料,如不锈钢和镍基 合金等。
制造工艺流程
01
02
03
04
铸造工艺
用于制造发动机中的涡轮叶片 、导向叶片等部件,通过将熔 融金属倒入模具中冷却成型。
振动问题
如发动机振动过大,需要检查发动机的平衡性、轴承状况 、气动稳定性等,找出振动源并采取相应措施。
保养建议
严格按照制造商提供的维护手册进行保养
按照制造商提供的保养计划,定期进行保养和检查,不要错过任何重 要的维护项目。
使用高品质的油液和耗材
选择高品质的机油、燃油、滑油等油液和耗材,可以减少发动机的磨 损和故障风险。
压气机通常由多级转子组成,每一级 转子都有一定数量的叶片,通过旋转 将空气逐级压缩。

航发原理总结

航发原理总结航空发动机是飞机的核心动力装置,它能够将化学能或机械能转化为推力以提供足够的动力,使飞机能够在大气中飞行。

航空发动机的原理涉及内燃机和涡轮机两大类,这里将对这两类发动机的基本原理进行总结。

一、内燃机原理内燃机作为一种常见的航空发动机类型,其工作原理基于热力循环理论,通过燃料的燃烧产生高温高压气体,并将气体通过喷气或推力装置排出,从而产生推力。

1. 供油系统:内燃机通常采用喷油器将燃料喷入燃烧室。

燃油首先经过燃油系统的滤波、加压和调节,然后进入喷油器进行喷雾。

2. 压缩系统:内燃机中的压缩系统用于将进气的空气压缩,提高燃烧效率。

高压空气进入燃烧室后,燃油会被喷射到高压空气中,形成可燃气体。

3. 点火系统:点火系统通过电火花点燃燃油和空气混合物,将其燃烧,产生高温高压气体。

燃烧后的气体经过膨胀,释放能量将活塞推动。

4. 废气系统:废气系统将产生的燃烧废气排出发动机,同时通过涡轮增压器将废气中的能量转化为动力,提高发动机的效率。

二、涡轮机原理涡轮机是另一种常用于航空发动机的类型,它根据涡轮的能量转化原理来产生推力。

1. 压气机:涡轮机的压气机通过一系列旋转的叶片将进气的空气压缩,提高了燃烧室内空气的压力和温度。

2. 燃烧室:在涡轮机的燃烧室中,燃料被引入并点燃,产生高温高压气体。

3. 涡轮:燃烧室中产生的高温高压气体驱动涡轮旋转。

涡轮一般具有一系列定子和转子叶片,热能的转化使转子旋转,从而驱动压气机和涡轮增压器等设备。

4. 喷气推力:涡轮机通过喷管将产生的高速高压气流排出,而产生的反作用力则推动了飞机向前飞行。

总结:航空发动机的原理可以归纳为内燃机和涡轮机两大类。

内燃机通过燃烧燃料产生高温高压气体,通过喷气或推力装置排出,从而产生推力。

涡轮机则通过压气机将空气压缩,燃烧产生高温高压气体驱动涡轮旋转,最终产生喷气推力。

航空发动机的工作原理复杂而精密,需要各种系统和部件的协调配合。

对于航空发动机的进一步研究和创新,不仅有助于提高飞机的性能和可靠性,也对航空工业的发展具有重要意义。

飞机发动机原理与结构—进气道

❖ 为了保证发动机进气流道的畅通,防止因结冰而导致发动机性能变坏以及 冰块脱落而打伤发动机,应对进气道采取防冰的措施。
导学6 进气道防冰
基本的防冰方法
涡轮喷气发动机或涡轮风扇发动机一般采用热空气防冰; 涡轮螺旋桨发动机采用电加温或热空气与电加温混合的方式来防冰,防冰
可通过热滑油沿进气道周围循环来补充热量,热空气系统在可能会结冰的 地方为发动机提供表面加温; 某型发动机采用组合防冰的方式。
压比增大;在11,000 米高度以上,飞行高度改变时,大气温度保持不变。冲压比 也保持不变。 • 空气在进气道中的流动损失增大,气体总压减小,冲压作用减弱,冲压比减小。
导学5 冲压比
目录
CONTENTS
1
进气道概述
2
亚音速进气道
3
超音速进气道
4
进气道防冰
由于发动机的压气机进口处的气流都是亚音速,超音速飞机上的进气道必须使进来的气流 减速成亚音速气流;
❖ 整流锥后气流速度稍有上升,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,总压下降,总温保持不变。
❖ 进气道内所进行的能量转换是动能转变为压力能和热能。
2. 气体的流动模型
一定的进气道,它的进口流动模
型取决于发动机的工作状态和飞 行的M数。
流量系数φ=进气道远前方截面
3
超音速进气道
4
进气道防冰
1. 组成
亚音速进气道由壳体和整流锥组 成,整流锥有的分为前整流锥和 后整流锥。它的进口部分为圆形 唇口,进气道内部通道为扩张通 道,使气流在进气道内减速增压。
亚音速进气道
导学3 亚音速进气道
CFM56-3 进气锥
2. 气体的流动模型

航空发动机工作原理(教学课件)

压气机通常由多级组成,每一级都有一组转子叶片和一组静子叶片。转子片负责 将空气吸入并加速,而静子叶片则负责将空气引导并压缩。
随着压气机转速的增加,吸入的空气被压缩,气压和温度也随之升高。这个高压高 温的空气随后被送入燃烧室。
燃烧室工作原理
燃烧室的主要功能是将燃油与压 缩空气混合并点燃,以产生高温
航空发动机的分类
01
02
03
活塞式发动机
利用汽缸内活塞的运动来 产生动力,适用于低速飞 机。
涡轮式发动机
利用高速旋转的涡轮来产 生动力,适用于高速飞机。
喷气式发动机
利用高速喷射气体来产生 动力,适用于超音速飞机。
02 航空发动机的工作原理
压气机工作原理
压气机是航空发动机的重要组成部分,其主要功能是通过高速旋转的叶片将空气吸 入并压缩,为燃烧室提供足够的空气。
定期检查
航空发动机的定期检查包 括外观检查、油液分析、 振动检测等,以确保发动 机正常运转。
更换磨损件
发动机运转过程中,某些 部件会逐渐磨损,如轴承、 密封圈等,需要定期更换。
清洗和润滑
定期清洗发动机内部,并 使用合适的润滑油,以减 少摩擦和磨损。
常见故障与排除
燃油系统故障
燃油系统故障可能导致发动机熄 火或功率下降,排查故障需检查
3
再生利用技术
采用废弃发动机部件的再生利用技术,降低生产 成本和资源消耗,同时减少对环境的负面影响。
新材料与新技术的应用
新材料应用
01
采用先进的复合材料、钛合金和高温合金等新材料,减轻发动
机重量,提高发动机性能和可靠性。
3D打印技术
02
利用3D打印技术制造发动机部件,降低生产成本和周期,提高

航空发动机原理与构造

航空发动机原理与构造
航空发动机是飞机的心脏,是飞机能否顺利起飞、飞行和着陆的关键设备。


的性能直接关系到飞机的安全性、经济性和环保性。

航空发动机的原理与构造是航空工程领域中的重要课题,下面我们将对航空发动机的原理与构造进行详细介绍。

首先,航空发动机的原理是基于热力学和流体力学的基本原理。

航空发动机利
用燃料的燃烧产生高温高压的燃气,通过喷嘴将燃气喷入涡轮,推动涡轮旋转,再通过轴将动能传递给飞机,推动飞机飞行。

这是航空发动机的基本工作原理。

其次,航空发动机的构造包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部分。

压气机负
责将大气中的空气压缩,提高空气的密度,增加燃料燃烧时释放能量的效率;燃烧室是燃烧燃料的地方,燃烧后的高温高压燃气推动涡轮旋转;涡轮是由燃气推动的旋转部件,通过轴传递动能给飞机;喷管是将燃气喷出,产生推力,推动飞机飞行。

再者,航空发动机的构造还包括燃料系统、润滑系统、起动系统等辅助部件。

燃料系统负责将燃料输送到燃烧室,保证燃料的正常燃烧;润滑系统负责给发动机各个部件提供润滑油,减少部件之间的摩擦,延长使用寿命;起动系统负责启动发动机,使其正常运转。

最后,航空发动机的原理与构造是相辅相成的。

只有深刻理解了发动机的工作
原理,才能设计出合理的构造;而合理的构造又能更好地发挥发动机的工作原理,提高发动机的性能和效率。

总之,航空发动机的原理与构造是航空工程领域中的重要内容,对于飞机的性
能和安全具有至关重要的意义。

只有不断深入研究发动机的原理与构造,不断提高发动机的技术水平,才能更好地满足飞机的发展需求,推动航空事业的发展。

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航空发动机原理1 概论航空动力装置的功能是为航空器提供动力,推进航空器前进,所以航空动力装置也称为航空推进系统。

它主要包括航空发动机,以及为保证其正常工作所必需的系统和附件,如燃油系统、滑油系统、起动系统和防火系统等,通常简称为航空发动机。

1.1航空燃气涡轮发动机的基本类型目前航空燃气涡轮发动机有五种基本类型:涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机和供垂直/短距离飞机用的发动机。

涡轮喷气发动机简称涡喷发动机(WP)。

从结构上讲,它由压气机、燃烧室、燃气涡轮和尾喷管四个主要部件组成(见图1-1),其特点是:涡轮只带动压气机压缩空气,发动机的全部推力来自高速喷出的燃起流所产生的反作用力。

涡轮喷气发动机经济性差高温、高速燃气由尾喷管排出,能量损失大,因此经济性差。

图1-1 涡轮喷气发动机涡轮螺桨发动机简称涡桨发动机(WJ)。

在这类发动机中,涡轮除带动压气机供给发动机所需的空气外,还带动螺桨,产生飞机前进的拉力。

由尾喷管喷出的燃起流所产生的推力只占飞机前进力的很少一部分(10%)。

从结构上讲,这类发动机还多一个部件——减速器。

涡轮风扇发动机简称涡扇发动机(WS),又称内外涵发动机。

它是介于涡喷和涡桨之间的一种发动机。

它由两个同心圆筒的内涵道和外涵道组成,在内涵道中装有涡喷发动机的部件——压气机、燃烧室和涡轮,在外涵道中装有由内涵转子带动的风扇(见图1-2)。

发动机的推力是内、外涵道气流反作用力的总和。

- 2 -外、内涵道空气流量之比称为流量比,又称涵道比。

涡扇发动机的优点是,推力大了,排出的能量小了,耗油率低。

图 1-2 涡轮风扇发动机若在涡桨发动机中,发动机输出轴不带动螺桨,而用来输出功率,例如带动直升机的旋翼、舰艇的推进器、或地面的发电机和油泵等,则这种燃气涡轮发动机称为涡轮轴发动机,简称涡轴发动机(WZ)。

1.2 航空燃气涡轮发动机性能指标涡轮发动机和涡扇发动机都是将燃气发生器的可用功用于增加流过发动机气流的动能并产生反作用推力。

因此,评定这两类发动机性能的指标都与推力有关。

1.推力F 和单位推力发动机推力F是涡轮发动机或涡扇发动机的一个主要性能参数。

当飞机的空气动力特性相同时,发动机推力越达,飞机就飞得越快越高,机动性也越好。

在尾喷管完全膨胀和不计燃油质量流量的情况下,推力F可由下式计算:F=q ma(v2-v1)——空气质量流量;式中qma——进气速度;V1V——排气速度。

2但是发动机推力的大小,不足以评定发动机循环性能的优劣,因为对于循环性能相同的同类发动机,推力的增大可以同时加大发动机尺寸、增大空气质量流- 3 -量的效果。

因此,评定发动机循环性能的优劣,应根据单位推力的大小。

发动机推力与进入发动机的空气质量流量之比,称为发动机的单位推力,以表示,单位为,即式中为发动机的空气质量流量,单位为。

2.单位燃油消耗率sfc发动机在单位时间内消耗的燃料质量称为燃油流量,用表示,每小时每产生1单位推力所消耗的燃油质量称为单位燃油消耗率,简称耗油率,以sfc 表示,即Ⅱ3.发动机推重比发动机推力与发动机重量之比称为发动机推重比,用表示,单位为daN/kg,即式中,M为发动机质量,单位为kg。

4.增压比增压比通常指压气机增压比,是压气机出口总压与进口总压之比。

它对发动机的做工能力和效率有重要影响。

军用发动机追求大推力和高推重比,而且飞行速度也较高,因而选用的增压比较低,而运输机发动机追求低耗油率。

5.涵道比它是涡扇发动机外涵和内涵道的空气质量之比,又称流量比。

通过外涵的风扇的空气流量与通过内涵核心机的空气流量之比,称为涡轮风扇发动机的涵道比,以符号B表示。

B=/- 4 -涵道比小于1,定义为小涵道比,大于4为中涵道比。

涵道比是涡扇发动机的重要设计参数,它对发动机耗油率和推重比有很大的影响。

不同用途的涡扇发动机应选取不同的涵道比,如远程运输机和旅客机使用的大涵道比涡扇发动机,其涵道比为4~8,甚至更高;空战战斗机选用的加力式涡扇发动机的涵道比一般小于1,甚至可小到0.2~0.3。

6.功分配系数x核心发动机的可用功,一部分传给外涵风扇,余下部分用来增加内涵燃气的动能,定义核心发动机的可用功传给外涵的部分与全部可用功之比称为涡轮风扇发动机的功分配系数,记作x。

X =/1.3 军用和民用的设计要求对航空发动机的一般要求是在推力满足飞机需要的前提下,推重比高、耗油率低、操纵性好、可靠性高、维修性好和环境特性满足有关条例的要求,但具体发动机的设计要求是按所装飞机的特点和要求来确定的。

1.军用发动机对于军用发动机来说,通常军方根据飞机的战术技术要求,拟定发动机使用要求,作为发动机总体方案设计和型号规范制定的基本依据。

对发动机的要求主要有:(1)性能要求,包括地面台架性能和空中飞行性能(推力和耗油率)、起动性能、加减速性能、引气量、功率提取和过载。

(2)适用性要求,包括发动机在飞行包线内稳定工作和油门杆使用不受限制,加力接通、切断不受限制,飞行状态变化、极限机动状态和吸入机载武器的排气时发动机稳定工作。

(3)结构和安装要求,包括安装结位置、外廓尺寸、重量和重心位置。

(4)可靠性要求,包括发动机寿命和工作循环、发动机各状态连续工作- 5 -时间和平均故障时间。

(5)维修性要求,包括发动机可达性、可检测性、防差错性、难易度等非常丰富的内涵。

衡量维修性的主要技术指标有外场可更换件的交换时间、每飞行小时的平均维修工时和更换发动机时间等。

(6)其他要求,如满足飞机隐身要求的红外信号和雷达反射横截面,以及飞行控制的矢量推力。

2.民用发动机对于民用发动机来说,在满足适航性条例的前提下,要根据飞机制造部门或航空公司的要求,进行发动机总体方案设计,以满足用户的要求。

对发动机的主要要求有:(1)起飞推力和推重比,要满足要求。

(2)巡航耗油率,尽可能低。

(3)发动机结构和安装,包括安装节、外廓尺寸、重量和重心位置。

(4)可靠性、寿命和维修性,包括空中停车率、航班准点率、计划外返修率、机上寿命和每飞行小时维修工时等。

(5)污染物排放,满足机场当地环境保护局的规定。

(6)噪声,满足国际民航组织(ICAO)的规定。

1.4 军用航空燃气涡轮发动机的发展概况20世纪是航空飞速发展时期,其中涡轮发动机在中世纪初诞生,发展60多年来是推动飞机进步发展的强大动力。

冷战结束以后,西方国家对航空发动机技术发展,不但没有减缓,反而加大投入加速发展,为飞机提供更先进的动力。

世界喷气式战斗机及其发动机的发展大致经历4次换代(见附表)当前,发达国家,装备主战机种,是第3代战斗机,如美国F-14、F-15、F-16、F-18、法国幻影2000,俄罗斯米格29、米格31、苏-27、苏-30。

这一代的战斗机及其发动机,近20年来高新技术发展最多,性能提高最快,见附表,现代战斗机性能参数比较表。

- 6 -第4代战斗机具有隐身,过失速机动,在加力超音速巡航,要求更先进的航空发动机和机载设备。

较第3代战斗机具有突出优势。

第4代战斗机要求推重比为10一级的发动机,普惠公司的F119发动机已于1997年9月装在第4代战斗机F-22完成首飞。

2003年开始装备部队,F119的推力增大型(FH9-PW-611)被选为联合攻击战斗机(JSF)的动力装置,具有常规型,短距起飞垂直降落和垂直起降型三种型别,现已装备部队,JSF和F-22战斗机轻重搭配,将全民取代美国和西方国家的第三代战斗机。

军用航空发动机发展进程趋向- 7 -- 8 -2涡扇发动机总体原理和支承结构由涡轮排出的燃气和风扇排出的空气通过喷管共同产生反作用推力的发动机。

又称内外涵或双路式发动机。

其主要特点是空气分两路进入发动机,一路通过内涵道(核心发动机)、另—路通过外涵道,两路气流通过各自的喷管或在混合室内掺混后通过共同喷管排出,产生推力。

涡轮风扇发动机通常由双转子甚至三转子组成整个转动部件。

高压转子由高压涡轮和压气机转子等组成;低压转子由低压涡轮和风扇转子等组成。

在产生相同推力的情况下,由于涡轮风扇发动机比涡轮喷气发动机具有更大的空气流量及较低的喷管喷射速度,因而推进效率及经济性都显著提高,起飞推重比也增大很多。

图6.1 涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机主要的性能参数除推力、燃料消耗率及推重比等外,还有涵道比(流量比),其定义是外涵道的空气质量流量与内涵道空气质量流量之比值。

通常,涵道比越大,则排气的能量损失越小,经济性就越好,但迎风面积却随之增大。

故小涵道比涡轮风扇发动机主要用于歼击机、歼击轰炸机,大涵道比涡轮风扇发动机用于客机和运输机。

2.1 涡轮风扇发动机的工作过程参数及单位性能参数的影响及选择不加力涡轮喷气发动机中,在给定飞行条件及给定流动损失时,影响单位性能参数的主要是及这两个工作过程参数。

而在涡轮风扇中,除了与涡轮喷气- 9 -发动机相类似的及外,由于外涵通道的存在还要增加与外涵通道有关的三个工作过程参数:外涵风扇增压比,功分配系数x及涵道比B。

这三个与涵道有关的参数亦称为涵道参数。

三者之间有一定关系,其中二个为独立变量,第三个为应变量。

一、不加力涡轮风扇发动机的最佳功分配系数涡轮风扇发动机外涵风扇增压比的大小取决于内涵核心机的可用功传给外涵多少,在内外涵可用功分配最佳是,涡轮风扇发动机就能获得最大的推力。

在内涵核心机的增压比、涡轮前燃气温度及涵道比B等值固定的条件下。

在涵道比B一定的条件下,功分配系数x越大,外涵从内涵获得的可用功就越多,这无疑将导致推进效率的提高,因而也就会导致发动机单位推力的提高。

这种情况一直可以进行到继续增大不会引起外涵推进效率有明显降低为止,外涵推进效率降低的结果就是整台发动机单位推力开始降低。

使用于值并能使涡轮风扇发动机的单位推力达到最大值的功分配系数称为最佳功分配系数。

在飞行条件、内涵参数、涵道比及损失等不变的情况下最佳功分配系数为:二、最佳涵道比和涵道比B的选择飞行条件和内涵工作过程参数、一定时,内涵核心机的可用功就一定,若研究涵道比变化的影响时,始终保持可用功的分配为最佳值。

- 10 -在地面台架试车且功分配系数为最佳值时,随着涵道比B的增加,单位推力和耗油率都是单调下降的,因而不存在最佳涵道比。

在飞行时,当,且分配系数最佳时,随着B的增加,单位推力,仍然是单调下降的,所以对于推力而言,飞行时也不存在最佳涵道比。

但是对于耗油率的变化就不尽然了,B增加可能是SFC下降,但B增加使下降又可能使耗油率增加,对应于耗油率最低值的涵道比称为最佳涵道比,记作。

如前所述,涵道比的增大,虽然SFC是减小的,但单位推力也是减小的,在给定推力的要求时,发动机的外廓尺寸和外部阻力都将增大,不一定带来好处。

因此涵道比的选择应根据飞机的使用要求,综合考虑多方面的因素来确定。

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