北航 燃气轮机结构设计 学长回忆的重点!!
燃气轮机的设计和结构特征
燃气轮机的设计和结构特征燃气轮机作为一种重要的能源装置，广泛应用于发电、船舶、飞行器和海洋平台等多个领域。
它具有高效、环保、可靠等优点，被誉为“能源转化的明珠”。
在这篇文章中，我们将从设计和结构特征两个方面来探讨燃气轮机的工作原理及其应用。
燃气轮机的工作原理燃气轮机是一种利用燃气推动涡轮转动的装置，其工作原理基于一定的热力学循环。
燃气轮机的主要构造包括压气机、燃烧室、涡轮及排气系统。
其基本工作原理如下：1. 压气机：首先，高速旋转的压气机将进入的空气压缩至高压状态，提高了热力学循环的效率，使其具有更好的效率和更好的经济性。
2. 燃烧室：压缩后的空气经过燃烧室，与燃料混合燃烧，形成高温、高压的燃气，使发电机等设备转动。
3. 涡轮：燃气轮机的动力输出是由涡轮转动所产生的。
在燃气的冲击下，涡轮叶片自然转动。
4. 排气系统：燃烧后的高温、高压燃气从涡轮排出，经过排气管冷却后，可以进一步转化为蒸汽，这样可以利用回收能源，提高热效率。
燃气轮机的结构特征燃气轮机的设计和结构是其能够工作的关键。
为了达到更高的效率和可靠性，燃气轮机必须具备以下几个特点。
1. 高温压缩：为了使轮机达到更高的效率，高度压缩空气是非常必要的。
但是，由于高度压缩的过程会产生大量的热量，因此轮机涉及到的空气温度可以达到500摄氏度以上。
这种高温压缩会对引擎的耐热性能提出更高的要求。
2. 复杂的涡轮结构：为了减少轮机的工作过程中的功率损失，轮机必须具备复杂的涡轮结构。
轮机涡轮叶片的组合设计和材质选择可以对轮机转速、输出功率和效率产生显著影响。
3. 精密的燃烧室：燃烧室是轮机中最关键的模块之一，负责将空气和燃料混合、燃烧行程。
为了达到更高的效率，燃烧室必须具备以下几个特点：高速、高压喷嘴、自动调节的燃料供应系统和触发器保护装置等。
4. 先进的监控系统：为了确保燃气轮机的安全，轮机必须具备一套高效可靠的监控系统，通过实时监测和数据分析，为轮机维护、故障排查和灾难防范提供动力支持。
【期末复习】航空燃气轮机结构设计期末考试复习知识点总结
北航航空燃气轮机结构设计期末考试复习宝典.一、填空题。
1.推力是发动机所有部件上气体轴向力的代数和。
2.航空涡轮发动机的五大部件为进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和排气装置,其中“三大核心”部件为:压气机、燃烧室和涡轮。
3.压气机的作用提高空气压力～分成轴流式、离心式和组合式三种4.离心式压气机的组成:离心式叶轮～叶片式扩压器～压气机机匣。
5.压气机增压比的定义是:压气机出口压力与进口压力的比值～反映了气流在压气机内压力提高的程度。
6.压气机由转子和静子等组成～静子包括机匣和整流器。
7.压气机转子可分为鼓式、盘式和鼓盘式。
8.转子,工作,叶片的部分组成:叶身、榫头、中间叶根。
8.压气机的盘式转子可分为盘式和加强盘式。
9.压气机叶片的榫头联结形式有销钉式榫头,燕尾式榫头,和枞树形榫头。
10.压气机转子叶片通过燕尾形榫头与轮盘上燕尾形榫槽连接在轮盘。
11压气机静子的固定形式有:燕尾形榫头,柱形榫头和焊接在中间环或者机匣上。
12压气机进口整流罩的功用是减小流动损失。
13.压气机进口整流罩做成双层的目的是通加温热空气。
14.轴流式压气机转子的组成:盘,鼓,轴,和叶片。
15.压气机进口可变弯度导流叶片(或可调整流叶片)的作用是防止压气机喘振。
16.压气机是安装放气带或者放气活门的作用是防止压气机喘振。
17.采用双转子压气机的作用是防止压气机喘振。
18压气机机匣的基本结构形式:整体式、分半式、分段式。
19压气机机匣的功用:提高压气机效率,承受和传递的负载,包容能力。
20整流叶片与机匣联接的三种基本方法:榫头联接,焊接,环 21.多级轴流式压气机由前向后～转子叶片的长度的变化规律是逐渐缩短。
22.轴流式压气机叶栅通道形状是扩散形。
23.轴流式压气机级是由工作叶轮和整流环组成的。
24.在轴流式压气机的工作叶轮内～气流相对速度减小～压力、密度增加。
25.在轴流式压气机的整流环内～气流绝对速度减小～压力增加。
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课程，是航空工程专业必修的一门课程。
通过学习这门课程，我们可以了解到航空燃气涡轮发动机的基本结构设计原理和方法。
本文将从涡轮发动机的构成、主要部件的设计和优化等方面进行探讨。
一、涡轮发动机的构成航空燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧室、涡轮和喷管等四个部分组成。
压气机负责将空气进行压缩，增加压力和温度，以提供给燃烧室进行燃烧。
燃烧室将燃油喷入其中，并与压缩空气进行混合燃烧，产生高温高压的气体。
涡轮通过高温高压气体的冲击和推动，带动压气机和燃烧室的运转。
喷管则负责将高速高温的尾流排出，产生推力。
二、主要部件的设计与优化1. 压气机的设计与优化：压气机是涡轮发动机的核心部件之一，其设计与优化对发动机性能有着重要影响。
在设计过程中，需要考虑叶片的数量、压比、压气机级数等参数。
通过优化叶片的形状和布局，可以提高压气机的效率和性能。
2. 燃烧室的设计与优化：燃烧室的设计与优化主要涉及燃油喷射、燃烧过程和燃烧室的结构等方面。
在设计过程中，需要考虑燃油的喷射方式、喷油嘴的位置和角度等参数。
通过优化燃烧室的结构和燃烧过程，可以提高燃烧效率和减少污染物的排放。
3. 涡轮的设计与优化：涡轮是涡轮发动机的核心部件之一，其设计与优化对发动机性能和寿命有着重要影响。
在设计过程中，需要考虑叶片的材料、形状和布局等参数。
通过优化叶片的结构和流动特性，可以提高涡轮的效率和寿命。
4. 喷管的设计与优化：喷管是涡轮发动机的尾流排出部件，其设计与优化对发动机的推力和燃油消耗有着重要影响。
在设计过程中，需要考虑喷管的形状、长度和喷嘴的数量等参数。
通过优化喷管的结构和流动特性，可以提高喷管的推力和减少燃油消耗。
三、结语航空燃气涡轮发动机结构设计是航空工程专业的重要课程，通过学习这门课程，可以了解到涡轮发动机的基本结构设计原理和方法。
本文对涡轮发动机的构成和主要部件的设计与优化进行了探讨。
航改燃气轮机总体设计读书札记
《航改燃气轮机总体设计》读书札记目录一、内容概述 (2)1. 航改燃气轮机的重要性 (3)2. 研究目的与意义 (4)二、燃气轮机基本原理与发展历程 (5)1. 燃气轮机的工作原理 (6)2. 燃气轮机的发展历程 (7)三、航改燃气轮机的应用领域与前景 (9)1. 航改燃气轮机在交通运输领域的应用 (10)2. 航改燃气轮机在其他领域的应用 (11)3. 航改燃气轮机的市场前景 (12)四、航改燃气轮机总体设计要素 (14)1. 主要参数确定 (15)2. 传动系统设计 (16)3. 喷嘴与燃烧室设计 (18)4. 转子与静子设计 (19)5. 控制系统设计 (20)五、航改燃气轮机典型案例分析 (22)1. 案例一 (23)2. 案例二 (24)六、结论与展望 (26)一、内容概述《航改燃气轮机总体设计》是一本关于航改燃气轮机设计的专业书籍，其内容丰富，涵盖了航改燃气轮机设计的各个方面。
本书的整体结构清晰，为读者提供了一个全面、系统的学习航改燃气轮机设计的平台。
在内容概述部分，本书首先介绍了航改燃气轮机的基本概念、原理及其在现代航空领域的重要性。
详细阐述了航改燃气轮机的设计原则、设计流程和设计要点，包括其结构设计、性能设计、控制系统设计等方面的内容。
本书还介绍了航改燃气轮机的主要应用领域，以及其发展趋势和前景。
在阐述航改燃气轮机总体设计的过程中，本书注重理论与实践相结合，不仅介绍了相关的理论知识，还通过实例分析、图表展示等方式，使读者更好地理解和掌握航改燃气轮机的设计方法和技巧。
本书还强调了设计过程中的安全性和可靠性，使读者在设计过程中能够充分考虑各种因素，确保设计的航改燃气轮机能够满足实际需求。
本书的内容概述部分全面、系统地介绍了航改燃气轮机总体设计的基本原理、设计方法和设计要点，为读者提供了一个全面了解航改燃气轮机设计的平台，有助于读者更好地掌握航改燃气轮机的设计技术和应用。
1. 航改燃气轮机的重要性作为能源领域的璀璨明星，其应用广泛且高效。
航空燃气轮机转子结构及动力学设计
航空燃气轮机转子结构及动力学设计
航空燃气轮机是现代商用飞机和军用飞机的核心引擎，其中心转子组件是其最关键的部件之一。
转子结构和动力学设计是航空燃气轮机设计中最关键的环节之一，直接影响着发动机的性能和寿命。
转子结构设计
航空燃气轮机转子结构设计的目标是在保证耐久性和可靠性的情况下，实现尽可能的重量减轻和功率增加。
在这方面，结构设计着重考虑以下几点：
1.材料选择：航空燃气轮机转子材料必须具有高温强度、高热稳定性和耐腐蚀性等特点，常用材料包括钛合金、镍基合金和陶瓷复合材料等。
2.减重设计：为减轻重量，转子通常采用镂空设计，在保证强度的前提下，适当加大叶片翼根的厚度，减小叶片翼尖的厚度。
3.空气动力学设计：转子叶片的空气动力学设计必须满足叶片工作时的气动负荷和脾性特性的要求，叶片前缘和后缘曲率均匀光滑，叶型符合设计要求。
动力学设计
航空燃气轮机转子动力学设计是保证发动机性能的关键环节，包括以下几方面：
1.振动设计：在高速旋转中，转子可能会产生强烈的振动，因此在动力学设计中必须考虑尽可能减小振动幅度，并且确定合适的振动阻尼措施，如流体阻尼和装配阻尼等。
2.叶片间隙控制：转子叶片间隙控制对于提高发动机效率和降低机械损耗非常重要，当转子叶片与静叶环的间隙过大或过小时，均会对发动机进行负面影响。
3.平衡设计：为了保证转子旋转中的平衡性，必须将每个转子组件的质量、重心和转动惯量计算出来，并合理安置到转子上，使得整个转子在旋转时始终能够保持平衡和稳定。
总之，航空燃气轮机转子结构和动力学设计是航空发动机设计中最关键的环节之一，需要充分考虑地球引擎工作条件和负荷要求，以确保发动机的性能和可靠性。
北航 航空发动机原理总结
双轴涡喷不同控制规律（被控参数、调节中介、控制 回路、及其他主要参数随飞行条件变化的特点）
– n1=const, A8=const – n2=const, A8=const – Tt4=const, A8=const
设计参数值的选择对性能参数的影响及其原因
– 提高增压比设计值
存在最佳增压比、最经济增压比 提高增压比（不利于提高单位推力和推重比、有利于降低
耗油率）
– 提高涡轮前温度设计值
对于超音速用途：有利于提高单位推力、高推重比，但耗
油率也相应增加 对于亚声速用途：有利于高涵道比设计（增加推力、降低 耗油率）
发动机稳定状态各部件共同工作
Hale Waihona Puke 发动机各部件共同工作的结果共同工作方程，将共同工作方程 表示在压气机特性图上可获得共同工作线 共同工作线的讨论
– 共同工作线的物理意义
发动机的工作线，飞行条件变化、外界大气条件变化、发动机转子转速 变化将引起共同工作点在工作线上移动
– 工作线位置受A8调节的影响
nnd
转速 调节器
单变量控制
被控参数： n
wf
n=nd
发动机
调节中介： wf
nnd
转速 调节器
A8
n=nd
发 动
双变量控制
被控参数：n、 Tt4 调节中介： wf、A8
Tt4
Tt4 Tt4 d 调节器
机
wf
Tt4 = Tt4 d
低速
单变量控制只能保证 高速 被控参数按设定的规 n2 律变化，其他参数将 n1 由共同工作条件确定 并随飞行条件变化
航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计
航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计燃气涡轮发动机是航空航天工程中重要的动力装置之一，它以高效的动力输出、较低的重量和更好的环保性能，为现代航空航天飞行提供了可靠的动力支持。
本文将从燃气涡轮发动机的工作原理、关键部件、设计要求等方面进行介绍，以探究在航空航天工程中燃气涡轮发动机的设计重要性。
1. 燃气涡轮发动机的工作原理燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮组成。
其工作原理可以简述为：压气机将大量空气通过压缩提高气压和温度，进入燃烧室混合燃料后燃烧产生高温高压气体，再驱动涡轮转动，从而带动压气机和涡轮旋转，提高气流的动能，实现动力输出。
2. 关键部件2.1 压气机（Compressor）压气机是燃气涡轮发动机的关键部件之一，它负责将大量空气进行压缩，提高气压和温度。
压气机分为多级压缩，每个级别有若干切割的转子和定子。
通过旋转的叶片提供的气流动能，压气机的性能直接影响发动机的功率输出和燃油效率。
2.2 燃烧室（Combustor）燃烧室是将燃料和空气进行混合后，点燃并燃烧生成高温高压气体的空间。
燃烧室需具备高温环境下的耐热、密封性强、燃烧效率高的特点，以满足燃烧稳定、燃料利用率高的要求，并保证其结构的安全可靠。
2.3 涡轮（Turbine）涡轮是燃气涡轮发动机的另一个关键部件，分为高压涡轮和低压涡轮。
高压涡轮由压气机的动能驱动，承担压气机的动力需求；低压涡轮则由高温高压气体驱动，用来驱动压气机和其他附件。
涡轮的设计需要考虑材料的耐高温性能、动力输出要求以及结构的轻量化等方面。
3. 设计要求3.1 高效动力输出航空航天工程对于燃气涡轮发动机的要求是提供高效动力输出，以使飞行器获得较高的速度和较长的航程。
设计中需考虑功率密度高，即在较小的尺寸和重量下实现更大的功率输出。
3.2 燃烧效率和环保性能在燃气涡轮发动机的设计过程中，燃烧效率和环保性能是需要重点考虑的因素。
燃烧室的设计需要保证燃烧充分，燃料的利用率高，减少尾气排放，以满足环境保护的要求。
北航发动机原理总结--经典版
与飞行马赫数和发动机工作状态相关 3\超音速进气道 腹部,两侧\头部\翼根 激波性质:略 超音速进气道设计原则:多波系结构首先利用总压损失 较小的多道斜激波将高速超音速流滞止为低速超音速 流,再利用一道较弱的正激波将低速超音速流滞止为亚 音速流 目的:减小由于激波造成的总压损失
dA dV 2 (M a 1) A V
移，超音速溢流阻力 增大，高超音速飞行 时，激波系交点后 移，激波损失加大， 2、 正激波： 临界状态 正激波位于吼道超 临 界 状 态 正 激 波位于吼 道之后产 生嗡鸣， 总压损失加大亚临界状态正激波位于吼道之前亚音 速溢流阻力增强 调节方法：轴对称进气道：移动中心椎体 二元进气道：调节楔角板角度、外罩角度、放气门、 辅助进气门 第二节、燃烧室
1 2 1 (V9 V0 2 ) (V9 V0 ) *V0 (V9 V0 ) 2 余速损失 2 2
四、总效率
p1* i p0* ,σi 总压恢复系数
2、亚声速进气道 皮托管式，安装在尾部或短舱
0
F sV 0 q0
th p
K
* p0 A0 q(0 )
T0*
Fs 2W V0 2 V0 2CpT0 (e 1)( 1) V02 V0 e q0 CpT0 ( e)
T3 T , e
0
1
提
3600CpT0 sfc b H u
2CpT0 (e 1)( 1) V02 V0 e
e
产生推力
(V9 - V0)
p
FsV0 F / qmf V0 (V9 V0 ) *V0 2V0 2 2 2 2 V9 V0 V9 V0 W V9 V0 2 2 2 V9 / V0 1
北航 航空发动机原理 期末考试知识点总结
Lp ht 4 h 9 Cp(Tt 4 T )9
，
CpT0 (
k 1 k
1)
CpTt 4 (1
1
k 1 k
)
热力循环的组成（P-V 图、T-S 图） 理想循环功受循环增压比、循环增温比的影响
– 理想循环功与循环增温比成正比；存在有最佳增压比（使理想循环功最大） – 最佳增压比正比于循环增温比 理想循环热效率正比于循环增压比
比）
不同用途飞机，发动机设计循环参数参数的发展趋势: – 大型亚音速运输机为追求尽可能低的耗油率 大多采用三高设计(高总增压比，高涡轮前温度，高涵道比) – 军用超音速战斗机为追求尽可能高的单位推力和推重比 采用一高 （高涡轮前温度） 、 一中 （中等总增压比） 、 一低设计 （低 涵道比） – 提高加力温度 高加力单位推力 同时带来高加力耗油率
– A8 越大，涡轮膨胀比越大
– 复燃加力发动机 A8 必须可调，以保证主机的工作状态不受 复燃加力燃烧室工作的影响 由涵道比定义和流量连续条件： – 涵道比将随飞行条件、转子转速的变化而变化（Tt2 增加，B
增加；转速降低，B 增加）
发动机流通能力变化使进气道的工作状态受到影响 – 亚音进气道（三种流普） – 超音进气道（三种工作状态） – 功率平衡（压气机与涡轮功率平衡） 压气机功与涡轮前温度和膨胀比的关系： – 当压气机功变化时，为维持功平衡，必须改变涡轮前温度或 涡轮膨胀比以维持功平衡关系，否则转速将发生变化
进气道和尾喷管工作原理 进气道：
功能、设计要求及分类：
引入空气，高压音或超音速飞行时减速 损失小（内流，外阻） ；工作稳定性好；高流通能力；出口流场尽量均匀（温度畸变，压力畸变 小）
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后总结本课程主要介绍了航空燃气涡轮发动机的结构设计，包括发动机的基本组成部分、工作原理、主要零部件、材料选择等方面。
通过学习，我们可以了解到航空燃气涡轮发动机的复杂性和重要性，以及相关技术和制造工艺的发展历程。
一、航空燃气涡轮发动机概述1.1 航空燃气涡轮发动机的定义和分类1.2 航空燃气涡轮发动机的工作原理1.3 航空燃气涡轮发动机的优点和缺点1.4 航空燃气涡轮发动机在航空运输中的应用二、航空燃气涡轮发动机基本组成部分2.1 压气机2.2 燃烧室2.3 高压涡轮2.4 低压涡轮2.5 推力装置三、航空燃气涡轮发动机主要零部件3.1 叶片和叶盘3.2 涡轮盘和转子盘3.3 齿轮箱和传动系统3.4 燃烧室和喷嘴3.5 油系统和润滑系统四、航空燃气涡轮发动机材料选择4.1 叶片材料4.2 转子盘材料4.3 涡轮盘材料4.4 燃烧室材料4.5 推力装置材料五、航空燃气涡轮发动机的制造工艺5.1 铸造工艺5.2 焊接工艺5.3 加工工艺5.4 表面处理工艺六、航空燃气涡轮发动机的维护与保养6.1 发动机检修周期和标准6.2 发动机故障诊断和排除方法6.3 发动机保养方法和注意事项七、航空燃气涡轮发动机的发展趋势与前景7.1 航空燃气涡轮发动机技术的新进展7.2 航空燃气涡轮发动机的节能环保特点7.3 航空燃气涡轮发动机在未来的应用前景结语航空燃气涡轮发动机是现代航空运输的关键技术之一，其结构设计和制造工艺的优化和改进对于提高飞行安全和经济效益具有重要意义。
通过本课程的学习，我们可以更好地了解航空燃气涡轮发动机的基本知识和发展趋势，为未来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
北京航空航天大学机设总结课件
勺子有话说勺子诚信出品童叟无欺什么的，基本上涵盖了我记录的重点和做过的考题中出现的问题。
收到勺子这份东西的妞们爷们默默点接受拉到自己的小文档夹里私自收藏就好了，自己复习间隙看看就好，自己的东西想给谁看不想给谁看这个算是作者的权利之一？好吧其实当我心里小九九也好。
打出来实在仓促，公式以及图片都没有加上，或者有也很粗糙，将就一下吧，不成就翻翻书，再或者，也可以等我打出来手画图再去复印一下。
希望拿到的妞们爷们都能考到好的成绩，勺子在这也不枉辛苦一番。
——————————我是分割线~~~————————————————————绪论强度与安全性设计强度：抵抗断裂和残余变形的能力静载荷：不随时间变化或者变化缓慢的载荷动载荷：随时间做周期性变化或者非周期性变化的载荷名义载荷：在工作平稳，载荷分布均匀的条件下，根据理论值计算的载荷计算载荷：考虑实际工作存在冲击，震动，加工，安装等误差因素时确定的零件实际所能承受的载荷（主要考虑动载荷受变应力）稳定的变应力有五个参数最大应力，最小应力，平均应力应力幅，应力循环特征（循环比）变应力下强度计算——疲劳强度计算影响因素：1，材料的极限应力；2 应力集中；3 尺寸效应；4 表面加工质量疲劳极限曲线无限寿命区有限寿命区最终疲劳曲线趋向水平对应的应力为疲劳极限应力*疲劳强度与应力幅有极大关系。
第一章轴1 轴的分类工作过程中承载不同分为传动轴：主要承受转矩；心轴：主要承受弯矩；转轴：既承受弯矩有承受转矩。
Eg：自行车中，前轴后轴为心轴，中轴为转轴2 轴的固定周向：键，花键，过盈配合，销轴向：轴肩，套筒，螺母，挡圈，轴头径向：由配合性质固定3轴用材料碳素钢，合金钢，铸铁4 轴的强度计算分类1对于只传递转矩T 应用扭转强度计算2 对于至承受弯矩的应用弯曲强度计算M3对于既受转矩又受弯矩Me=开根号（M^2+(aT）^2)对于单独的计算过程先用扭转强度进行初步的设计再用弯曲强度进行校核（Me当量弯矩）* 应力校正系数a1 当为循环应力时a=12 当为不变的转矩时a=[-1]/[1]3 当为脉冲转矩时a=[-1]/[0](出现于填空题）轴章节其他填空题一般轴多设计为阶梯状：为了方便轴上零件的装配和安装定位增大轴的圆角半径：降低应力集中，提高疲劳强度设计轴的一般步骤：按转矩初估轴径（设计），结构设计，按当量弯矩进行校核以及安全系数扭转强度的设计公式：d>=c(p/n)^1/3(由T=9.55p/n 切应力=T/W提高轴的强度：选用高强度材料，增大轴径提高轴的刚度：增大轴径第二章齿轮传动1 齿轮传动的特点：传动效率高：传动效率=主动轮转速/从动轮转速=从动轮齿轮半径/主动轮齿轮半径=z2/z1（*此处注意和涡轮蜗杆传动进行比较使用可靠，工作寿命长传动比较稳定，结构紧凑制造和安装精度较高，成本较高中心距不可分（在接触的情况下可以有一定的变为系数，但是不能不接触，满足连续传动条件）不能用于大中心距的传动。
燃机整体结构和总体布局
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与双支点外伸支承的转子相比较，三支点支 承转子的刚性好，有利于压气机后几级采用较小 的径向间隙，但多了一个轴承使结构复杂了不少， 且三个轴承同心度的偏差对转子临界转速也有影 响，因此对同心度的要求高，这给机组安装、调 整及检修带来极大不便，也影响运行的稳定性， 这是一种过渡性的设计。
透平轴向排气可降低排气损失，提高机组效率，降低 厂房高度；
加强透平排气的对称性，有利于余热锅炉的设计和快 速启停机。
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3、支架的型式——弹性板支承
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前支板是一块挠性板，装在燃气轮机底盘的前横 梁上，并通过螺栓和销钉与压气机前缸的垂直法 兰下部连接，该支架沿机组轴向可作弹性弯曲变 形，即前支架允许机组轴向移动。
注：GE热端输出调整为冷端输出时付出了沉重的代价
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冷端输出（结合推力轴承和绝对死点）的好处
机组对外输出端运行时因温度较低，相对位移较小， 有利于安全运行。
推力轴承的油量大（为支持轴承的2～2.5倍），回油 不需要通过高温的外壁引出（热端输出时），处于低 温部分，这样无论对轴承座的设计或回油管的布置都 比较有利。
单轴布置
单轴布置只有一台发电机 及相关的输变电设备，余 热锅炉一般不需加装旁通 烟囱和挡板，同时使辅助 设施（如冷却水系统）可 以统一布置，使设备简化， 布置紧凑，厂房面积小， 土建成本降低，使整个电 厂紧凑高效，电站投资降 低。西门子公司认为，单 轴机组设备造价可比多轴 机组低约5％。
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单轴联合循环机组轴系
紧凑和减少安装工作量。
通常，往往把润滑油箱做在底盘中，使底 盘所占的空间得到较好的利用。因此，底 盘在各种燃气轮机中得到了广泛的应用。
航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计优化
航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计优化引言燃气涡轮发动机是现代航空航天工程中的重要组成部分，其设计和优化对于提高飞机性能、降低能耗以及减少环境污染具有重要意义。
本文将从多个角度探讨航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计优化。
一、燃气涡轮发动机的基本原理燃气涡轮发动机是一种通过燃烧燃料来产生高温高速气流，并利用涡轮转动驱动压气机和风扇的动力装置。
它主要由进气段、压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部分组成。
进气段将空气引导到压气机中，经压气机压缩后进入燃烧室燃烧，产生高温高速气流驱动涡轮旋转，最终通过喷管排出尾流。
燃气涡轮发动机的关键在于提高发动机的效率和推力。
二、燃气涡轮发动机设计优化的目标和挑战航空航天工程中的燃气涡轮发动机设计优化的目标主要包括提高燃烧效率、减少燃料消耗、降低排放和噪音、提高可靠性和延长寿命等。
然而，实现这些目标是具有挑战性的。
首先，燃气涡轮发动机的设计需要综合考虑多个关键参数，如压气机的叶片数、进气道的形状、燃烧室的燃烧效率等。
这些参数之间存在着相互制约的关系，需要通过复杂的计算模型和优化算法进行权衡和求解。
其次，燃气涡轮发动机在高温高压工作环境下，受到气动、热能、燃烧和振动等多种复杂载荷的影响，需要具备良好的热力学性能和力学强度。
因此，发动机设计和制造中需要考虑材料的耐热性、疲劳寿命和振动特性等问题。
最后，燃气涡轮发动机的优化设计需要充分考虑航空航天工程的实际应用需求，例如飞行速度、高度、温度等变化条件对发动机性能的影响。
这就要求设计者在考虑发动机性能改进的同时，还要考虑飞机总体设计的协调性和一致性。
三、燃气涡轮发动机设计优化方法为了实现燃气涡轮发动机设计的优化，航空航天工程领域采用了多种方法和技术。
首先，基于数值模拟和计算力学的方法是燃气涡轮发动机设计优化的重要手段。
通过建立合理的数学模型和计算算法，可以快速准确地评估不同设计方案的性能，提高设计效率。
例如，利用计算流体力学模拟可以研究进气口的设计、气流分布和压力损失等问题。
航空燃气轮机结构设计
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第二章 风扇/压气机设计（6学时） 1以轴流式压气机为对象讲明其作用、类型、评 定性能的指标、工作特点、设计中要解决的主 要问题。 2转子结构设计：转子连接形式及其特点；叶片、 盘、轴的连接和平衡。 3机匣和静子结构设计要求及采用的典型结构， 重点在连接结构形式和为保证压气机高效可靠 工作所采用的结构设计方法。 4结构设计中采用的先进技术，材料和工艺。 5喘振机理及危害，防喘措施的种类、结构及特 点。 6风扇/压气机防冰、防外物打伤及包容性结构问 题。 7离心压气机简介。
第八章 排气系统（1学时） 1尾喷管的作用、结构和材料。 2反推力装置的作用和结构。 3排气消音装置的作用和结构。 第九章 燃气涡轮发动机的新概念、名词及 发展趋势。（1学时） 1介绍航空燃气涡轮发动机设计中的新概 念、新思想和新方向。 2介绍航空燃气涡轮发动机可靠性设计的 基本思路和指标。
• （二）基本要求 • 掌握典型涡轮喷气/风扇发动机工作原理及基本结 构组成；熟悉发动机（涡喷/涡扇）总体结构及各 部件的工作条件、基本设计要求和典型结构特点； 了解发动机结构设计中要解决的主要矛盾与具体 措施；熟悉典型的、特别是一些新型的发动机结 构设计特点；了解主要零件的选材、特殊加工问 题以及今后的发展趋势。 要求具有看图分析典型 发动机结构和对实物进行现场讨论的能力，对具 体构不易理解的问题应多到发动机陈列室看实 物。 要求在学完本课程后，能具有初步分析发动 机总体与部件结构的能力和对典型零件/组件进行 设计的能力。
四、考核方式 课程结束后，采用笔试方法进行考试，题 目主要围绕对学生结构设计能力的考察方 面，因此，考题中所提及的结构要发给学 生结构总图或部件图。
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五、教材和主要参考书 《航空燃气涡轮发动机结构设计》 陈光主编 北 京航空航天大学出版社 1994年8月 《现代航空发动机技术与发展》 张津 洪杰主编 北京航空航天大学出版社 《JET ENGINE》 英国RR公司培训教材 《现代航空发动机结构分析》 北京航空航天大 学自编讲义 《英美航空发动机结构图册》北京航空航天大 学自编讲义 《俄罗斯航空发动机结构图册》北京航空航天 大学自编讲义
燃气轮机原理与结构解析
燃气轮机原理与结构解析图说燃气涡轮发动机的原理与结构曹连芃摘要：文章介绍燃气涡轮发动机的工作原理；对燃气轮机的主要部件轴流式压气机、环管形燃烧室、轴流式涡轮分别进行了原理与结构介绍；对燃气涡轮发动机的整体结构也进行了介绍。
关键字：燃气涡轮发动机，燃气轮机，轴流式压气机，燃烧室，轴流式涡轮1. 燃气涡轮发动机的工作原理燃气涡轮机发动机（燃气轮机）的原理与中国的走马灯相同，据传走马灯在唐宋时期甚是流行。
走马灯的上方有一个叶轮，就像风车一样，当灯点燃时，灯内空气被加热，热气流上升推动灯上面的叶轮旋转，带动下面的小马一同旋转。
燃气轮机是靠燃烧室产生的高压高速气体推动燃气叶轮旋转，见图1。
图1-走马灯与燃气涡轮燃气轮机属热机，空气是工作介质，空气中的氧气是助燃剂，燃料燃烧使空气膨胀做功，也就是燃料的化学能转变成机械能。
图2是一台燃气轮机原理模型剖面，通过它来了解燃气轮机的工作原理。
从外观看燃气轮机模型：整个外壳是个大气缸，在前端是空气进入口；在中部有燃料入口，在后端是排气口（燃气出口）。
燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成，左边部分是压气机，有进气口，左边四排叶片构成压气机的四个叶轮，把进入的空气压缩为高压空气；中间部分是燃烧器段（燃烧室），内有燃烧器，把燃料与空气混合进行燃烧；右边是涡轮（透平），是空气膨胀做功的部件；右侧是燃气排出口。
图2-模型燃气轮机结构在图3中表示了燃气轮机的简单工作过程：空气从空气入口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气，其流向见浅蓝色箭头线；燃料在燃烧室燃烧，产生高温高压空气；高温高压空气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出，其流向见红色箭头线。
图3-燃气轮机工作过程在燃气轮机中压气机是由涡轮带动旋转，压气机的叶轮与涡轮安装在同一根主轴上组成燃气轮机转子，如图4所示。
图4-燃气轮机转子燃烧室产生的高温膨胀气体是同时作用到涡轮叶片与压气机叶片上，如何保证涡轮带动压气机正向旋转呢，简单说涡轮叶片工作直径大于压气机出口处的叶片工作直径，涡轮叶片的面积也大于压气机出口处的叶片面积，这就初步保证在同一压力下涡轮的输出力矩大于压气机所需的力矩，当然更重要的是压气机叶片与涡轮叶片的良好空气动力学设计才能保证两者高效运行。
北航-发动机原理(总结)
各部件共同工作
共同工作线的由来及意义 飞行条件变化引起共同工作点在工作线 上移动 A8变化对共同工作线位置的影响 双转子发动机自动防喘机理 复燃加力发动机的A8必须可调 与进气道的共同工作
调节规律
调节规律
– What? why? – 常用调节规律
n=const,
பைடு நூலகம்
A8=const T3*=const, A8=const n=const, T3*=const
设计参数
设计参数选择
– 增压比 – 涡轮前温度 – 加力温度 – 涵道比 – 风扇增压比
各部件共同工作
共同工作条件
– 流量连续
流通能力正比于增压比，反比于加热比； T3*/T1*等值线物理意义 膨胀比与A8的关系 复燃加力发动机A8必须可调
– 功率平衡
压气机功与涡轮前温度和膨胀比的关系
三种工作状态（取决于喷管压比与临界压比的
关系）
– 收敛-扩张型
三种工作状态（取决于喷管压比和面积比） 面积比必须可以调节。
基本工作原理及热力循环
性能指标
– 推力（单位推力、推重比）、耗油率 – 定义、单位、计算公式
能量转换及效率
– 热效率 – 推进效率 – 总效率
基本工作原理
基本工作原理
特
性
过渡过程
– 加速过程
加速性 提高加速性措施及受到的限制
– 起动过程
地面起动（外动力源，分三个阶段） 空中起动
– 涡喷发动机 – 复燃加力发动机 – 涡扇发动机 – 涡桨、涡轴
热力循环
热力循环分析
燃气轮机知识点总结1122.doc
燃气轮机知识点总结1122结构部分Ø压气机1.大型压气机的工作温度范围是常温-400℃左右；压气机不需要特殊的降温手段，但在结构上应满足强度和刚度要求。
(C1p2)2.压气机通流部分的四种型式为：等外径、等内径、等平均直径、混合型。
(C1p7-10)3.轴流式压气机静子主要由气缸和静子叶片组件组成。
它是压气机中不旋转的部分。
(C1p11)4.工业型机组的压气机气缸一般是铸造的。
为了减小气缸的厚度，通常采用在气缸外表面加筋的办法来增强刚性。
气缸一般采用分段布置。
(C1p13)5.压气机静叶的功能是把气流在动叶中获得的动能转变为压力能，同时使气流转弯以适应下级动叶的进口方向。
工作时静叶只承受气流作用力，与动叶相比较强度问题不大，但应考虑共振问题。
通常，压气机静叶设计成直叶片，且沿叶高各截面的型线一样。
(C1p22)6.转子的刚度问题主要反映在临界转速上，机组的工作转速应避开临界转速。
最大工作转速低于一阶临界转速的称刚性转子，它要求临界转速高于最大工作转速提高10℃左右。
航空燃机早已达到1400℃。
H级重型燃机燃气初温已达1430℃。
(C3p18)8.目前燃气透平叶片常用的冷却方式：对流冷却、冲击冷却、气膜冷却以及综合冷却。
(C3p30)9.透平叶片的典型涂层主要用于防腐蚀和隔热。
防腐蚀涂层对高硫燃料或含盐量较多的燃气下工作的透平叶片有效。
陶瓷涂层热障层可使金属温度降低100℃左右。
F级叶片普遍采用涂层，有效地减低表面温度值和防腐蚀。
(C3p49)原理部分2、什么是燃气轮机？有哪些组成部分？P33燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式叶轮动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。
四个组成部分包括：压气机、燃烧室、透平、控制系统。
3、影响燃气轮机效率的两个主要因素。
P66压气机的压比和燃气透平进口温度（称为燃气初温、或者温比）是影响燃气轮机效率的两个主要因素。
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C。
A．压气机、燃烧室和加力燃室 B．燃烧室、涡轮和加力燃室
C．压气机、燃烧室和涡轮 D．燃烧室、加力燃室和喷管
2．下列发动机是涡轮喷气发动机的是 D 。
A．АЛ—31Ф B．Д—30 C．WJ—6 D．WP—13。
3．下列发动机属于涡轮风扇发动机的是_____A____。
A．АЛ—31Ф B．WP—7 C．WJ—6 D．WP—13
8．发动机正常工作时，燃气涡轮发动机的涡轮是____ B．燃气推动____
旋转的。
9．气流在轴流式压气机基元级工作叶轮内流动，其____ C．相对速度
降低，压力增加____。
10．气流在轴流式压气机基元级整流环内流动，其__C_______。
A．相对速度增加，压力下降
B．绝对速度增加，压力增加
C．相对速度降低，压力增加
C．在工作叶轮内压力提高，在整流环内压力下降
D．在工作叶轮内压力下降，在整流环内压力提高
判断题 1．涡轮喷气发动机的推力是由喷管高速喷出的气体给外界大气一个作 用力，根据牛顿第三定律，外界大气必然给发动机一个反作用力，这 个反作用力就是推力。答案： × 2．推力越大，发动机的性能越好。答案：× 3．单位推力越大，发动机的性能越好。答案：∨ 4．推重比（功重比）越大，发动机的性能越好。答案：∨ 5．耗油量越大，发动机的经济性越差。答案：× 6．耗油率越大，发动机的经济性越差。答案：∨ 7．发动机工作时，压气机是由涡轮带动的。答案：∨ 8．发动机最大状态的特点是热负荷和动力负荷都很大。答案：∨ 9．由叶根到叶尖，压气机叶片的安装角逐渐减小。 答案：× 10．由叶根到叶尖，压气机叶片的弯曲角逐渐增大。。 答案：× 11．为了减小压气机径向间隙引起的漏气损失，广泛采用石墨、滑石 粉涂层和篦齿封严装置。答案：∨ 12．由前向后，压气机的环形通道面积逐渐增大。 答案：× 13．由前向后，压气机各级叶片数量逐渐减少。 答案：× 14．压气机增压比的大小反映了气体在压气机内压力提高的程度。 答案：∨ 15．压气机中后部安装放气活门可以防止压气机喘振。 答案：∨ 16．每级涡轮导向器在该级工作叶轮的前面，不转动。 答案：∨ 17．每级涡轮导向器在该级工作叶轮的后面，不转动。 答案：× 18．加力燃烧室的防振屏是为了防止加力燃烧室的振荡燃烧。 答案：∨ 19．在气流中保证温度燃烧的条件是气流速度等于火焰传播速度。 答案：∨ 20．在燃烧室中，降低气流速度的方法是采用扩散形通道和安装旋流 器。 答案：∨ 21．压气机进口安装可调导流叶片的目的是提高压气机增压比。
B.不为零；
C.与螺旋桨扭矩无关
5.发动机转子所受的陀螺力矩是作用在 A 。
A.静子上；
B.转子上；
C.飞机机体上
6.在恰当半径处 C 。
A. 盘 的 变 形 大 于 鼓 的 变 形 ； B. 盘 的 变 形 小 于 鼓 的 变 形 ；
C. 盘的变形等于.鼓的变形
7.涡喷发动机防冰部位 A 。
A．进口导流叶片； B.压气机转子叶片； C.涡轮静子叶片
B．工作叶轮叶片通道是收敛形的，整流环叶片通道是扩散形的
C．工作叶轮叶片通道是扩散形的，整流环叶片通道是扩散形的
D．工作叶轮叶片通道是收敛形的，整流环叶片通道是收敛形的
13．轴流式压气机基元级工作叶轮和整流环的安装顺序和转动情况是
________B_。
A．工作叶轮在前，不转动；整流环在后，转动
B．工作叶轮在前，转动；整流环在后，不转动
46.加力燃烧室的基本构件：扩压器、火焰稳定器、输油圈及
燃油喷嘴、点火装置、加力燃烧室壳体等部分组成，在双涵
道发动机中还包括混合器。
47.扩压器的三种结构形式：一级扩压的扩压器；二级扩压
的扩压器；突然扩张的扩压器
48. 火焰筒的组成：涡流器；筒体及传焰管（连焰管） 49. 燃气涡轮发动机燃烧室的作用是燃油与空气混合并进行燃烧，提高 燃气的温度。 50. 燃气涡轮发动机加力燃烧的作用是加力时，燃油与空气混合并进 行燃烧，提高喷管前燃气的温度 51. 燃气涡轮发动机喷管的作用是燃气在其中膨胀加速，高速喷出。 52. 外涵道是涡轮风扇发动机的附件。 53. 影响喷气发动机推力的因素有空气流量和流过发动机的气流的速 度增量。 54.. 气流 M 数的定义是某点气流速度与该点音速的比值，称为该点 的气流 M 数。 55. 在绝能条件下，要使亚音速气流加速，必须采用收敛形管道。 56. 在绝能条件下，要使超音速气流加速，必须采用扩散形管道。 57. 在绝能条件下，要使气流从亚音速加速到超速，必须采用先收敛 后扩散的管道。 58. 在绝能条件下，要使亚音速气流减速，必须采用扩散形管道。 59.WP-7 压气机气流通道:等外径设计;等内径设计;等中径设计 60 等外径设计优点:能充分提高叶片切向速度，加大加工量；以减少压 气机级数；切向速度受到强度的限制等内径设计优点：提高末级叶片 效率。缺点：对气体加功量小，级数多。多在压气机前面几级使用 61.WP7 转子叶片的连接形式：燕尾型榫头;叶片在榫槽中的槽向固定: 销钉;卡环;锁片 62.WP7 发动机静子结构:分段机匣;分半机匣 63.WP7 发动机盘--轴连接结构:径向销钉连接 64.环形稳定器 WP7 甲;径向稳定器 WP7 乙;沙丘稳定器 WP7B 65.转子的连结形式：短螺栓；焊接；销钉；长螺栓。 66.叶片在轮盘槽内的固定：卡圈、锁片、锁板、销钉
A．高压转子
B．低压转子
C．高压转子与低压转子共同 D．电机
北航 燃气轮机结构设计 学长回忆的重点！！
47．航空发动机工作时，其燃料是在__C_____燃烧的。
A．燃烧室内
B．燃烧室火焰筒内
C．燃烧室火焰筒内的燃烧区内 D．喷管内
48．将燃烧室头部做成扩散形通道的目的是_____B____。
A．结构强度的需要
8.涡轮叶片榫头和榫槽之间的配合是 B 。
A.过渡配合；
B.间隙配合；
C.过盈配合
9.首当其冲地承受燃烧室排出的高温燃气的部件是 A 。
A.涡轮一级导向器； B. 涡轮二级导向器； C. 涡轮三级导向器
10.加力燃烧室的功用是可以 C 。
A.节能；
B.减小推力；
C.增大推力
1．燃气涡轮发动机的核心机包括
36．V 型槽火焰稳定器是航空发动机_______A_____的附件。
A．加力燃烧室
B．涡轮
C．主燃烧室
D．喷管
39．燃气在涡轮喷气发动机的喷管内，参数变化规律是__C__________。
A．速度增加，压力增加
B．速度
减小，压力增加
C．速度增加，压力降低
D．速度减小，压力降低
43．航空发动机上大部分需要传动的附件由_____A_______带动。
41.工作叶片受到负荷的类型：气动负荷；振动负荷；热负荷；离心力
负荷
42.燃烧室的基本类型：分管燃烧室，环管燃烧室，环形燃烧室
43.环形燃烧室的基本类型：带单独头部的环形燃烧室；全环形燃烧室；
折流式环形燃烧室；回流式环形燃烧室
44.燃烧室的组成部分：扩压器、壳体、火焰筒、燃油喷嘴、点火器
45 加力燃烧室的喷嘴的类型：离心式喷嘴、射流式喷嘴
26.叶冠的作用：①可减少径向漏气而提高涡轮效率；②可抑制振动。
27.叶身凸台的作用：阻尼减片振动）。
28.涡轮工作条件：燃气温度高，转速高，负荷高，功率大
29.涡轮的基本类型：轴流式涡轮，径向式涡轮
30.涡轮的功用是把高温、高压燃气的部分热能、压力能转变为旋转地 机械功从而带动压气机和其他附件工作 31.涡轮的组成：转子；静子和冷却系统。 32.涡轮叶片的特点剖面厚；弯曲大；和内腔有冷却通道。 33. 涡轮不可拆卸式盘轴联接的方案有径向销钉联接方案；盘、轴焊接 联接方案和盘轴整体方案 34. 加强的盘式转子是在盘式转子的基础上增加了定距环和将轴加粗。 35．鼓式转子的优点是抗弯刚性好，结构简单。 36..涡轮叶片一般通过枞树形榫头与轮盘上的榫槽连接到轮盘上。 37.为了冷却涡轮叶片，一般把叶片做成空心的，通冷却空气。 38..在两级涡轮中，一般第二级涡轮叶片更需要带冠。 39.空气—空气热交换器的功用是利用外涵道的空气给冷却涡轮的空气 降温 40. 燃气涡轮发动机附件机匣的作用是安装和传动附件
C．加强的盘式转子
D．鼓盘式转子
17．WP-7 发动机高压压气机转子属于______D___。
A．鼓式转子
B．盘式转子
C．加强的盘式转子
D．鼓盘式转子
24．涡轮由导向器和工作叶轮等组成，它们的排列顺序和旋转情况是
____A____。
A．导向器在前，不转动；工作叶轮在后，转动
B．导向器在前，转动；工作叶轮在后，不转动
B．降低气流速度
C．减小流动损失的需要
D．可以使压力更均匀
49．在燃烧室头部安装旋流器的目的是___B______。
A．结构强度的需要
B．降低气流速度
C．减小流动损失的需要
D．可以使压力更均匀
5．气体流过压气机_____B____。
A．在工作叶轮内压力提高，在整流环内压力不变
B．在工作叶轮和整流环内压力均提高
15．多级轴流式压气机由前向后，____A_____。
A．叶片长度逐渐减小，叶片数量逐渐增多
B．叶片长度逐渐减小，叶片数量逐渐减小
C．叶片长度逐渐增大，叶片数量逐渐增多
D．叶片长度逐渐增大，叶片数量逐渐减小
16．WP-7 发动机低压压气机的二、三级转子属于____C_____。
A．鼓式转子
B．盘式转子
北航 燃气轮机结构设计 学长回忆的重点！！
选择题
1.加力燃烧室前的气流参数不变，那么，发动机的推力是： A 。
A.增大；
B.减小；
C.不变
2.直通管气体力恒指 A 方向
A.收敛；