北航发动机原理课件.
北航-发动机原理(第3章1节)
最大状态调节规律
• 目的: 在任何飞行条件下, 发动机尽可能发出最 大推力。 • 三种可能的调节规律
– n = nd ,
A8=C – T3* = T3*d, A8=C
– n = nd, T3* = T3*d
n = nd,
• 当飞行条件变化
A8=C
qmf n = nd
– n 被调参数 – qmf 调节中介
*
D
T3* T1
*
q(1 )
• 当温度比一定时, 发动机流通能力与 增压比成正比; • 温度比越高,等值 线越陡; • 当进气温度一定时, 提高涡轮前温度将 导致压气机工作点 移向喘振边界。
压气机与涡轮功率平衡
• 单位压气机功 • 单位涡轮功
wk CpT1*[( k ) wT CpT [1
• 涡轮前温度变化引起 共同工作点移动
– A8 减小,工作点移 向喘振边界 – A8 增大,工作点远 离喘振边界
重要结论
• 发动机各部件共同工作的结果共同 工作线。 • 无论飞行条件或发动机工作转速如何 变化,发动机的工作点总在共同工作 线上移动。 • 当A8变化时,引起涡轮膨胀比变化, 共同工作线移动, A8 越小,越靠近 喘振边界。
]
发动机共同工作线 在压气机特性图上的表示
• 一台几何不变的发动 机,当尾喷管处于临 界工作状态时: 无论飞行条件或发动 机工作转速如何变化 发动机的共同工作点 总在同一条工作线上 移动 • 共同工作线与每一条 等相似转速线有唯一 交点
发动机共同工作线
• 当飞行条件一定时: – 转速增加,工作点沿 工作线右上移 – 转速降低,工作点沿 工作线左下移 • 当转速一定时: – 飞行M数增加,工作 点沿工作线左下移 – 飞行高度增加(低于 11公里),工作点沿 工作线右上移
航空发动机基本原理PPT课件
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带有外涵道的桨扇发动机
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新型的HK-93涵道浆扇发动机(俄罗斯)
优点:涵道比大,省油; 增加10%推力; 减少噪音。 缺点:造价提高。
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9.真空能发动机
现代物理学认为:真空不是一无所有,“真空 是物质的凝聚态”(李政道语),真空是能量海,蕴藏 着极大的能量。有人说1立方厘米真空里面含有 1095克的能量,通过质能互换定理(E=mc2),可以 把真空中的能量看成无穷大。
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6.涡轮轴发动机(功率大,直升机用)
动力输出
高压压气机
回流燃烧系统
低压压气机
普通涡轮
自由动力涡轮
进气道 双轴涡轮轴发动机(带自由动力涡轮的)
燃烧室
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7.涡轮螺旋桨发动机(噪音小,寿命长,中低速飞机用)
小平同志亲自批示,太行发动机正式立项。 2009年,吴大观在北京去世。
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5.涡轮风扇发动机(油耗低,难度高,大型民用客机用)
靠涡轮驱动
冷却引擎,降 低引擎噪音
靠涡轮驱动
中心轴
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非加力式涡扇发动机
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加力式涡扇发动机
北航汽车发动机原理课件
汽车发动机原理
北京航空航天大学汽车系 主讲:徐 斌
主要内容
•绪论
(3学时)
•第1章性能指标与影响因素 (4学时)
•第2章发动机工作循环 (4学时)
•第3章发动机燃料特性 (2学时)
•第4章换气过程
(5学时)
•第5章混合气形成和燃烧 (8学时)
•第6章燃料供给与调节 (4学时)
01:46
汽车发动机原理---绪论
汽车工程系 7
§0-1内燃机发展概况
• 1890年:第一台二冲程发动机, Clerk,Benz等 • 1892年:压燃式发动机理论形成, 1897第一台柴油发动机,Diesel
为产生雾化微粒使用压缩空气喷射, 发动机体机重量很大。
笨重的第一台柴油机
01:46
汽车发动机原理---绪论
•电喷技术的广泛应 用:
类型----机械式喷 射、电控喷射。多点 喷射、单点喷射等
01:46
汽车发动机原理---绪论
汽车工程系 19
§0-1内燃机发展概况
2.柴油机技术—高功率、高寿命、低油耗、 低排放
•Diesel于1897年研制了第一台柴油机。 •1910年Mckechnie完成了燃油高压喷射系统 研制,为康明斯发动机原型。
产生的原因:Nox取决于燃烧最高温度、燃烧室氧气浓度和生成Nox反 应滞留时间。
因而推迟点火和降低燃烧室高温是主要的手段。补燃增加、排烟增加经 济性下降。
微粒排放两类:液态微粒—燃油和润滑油,冷启动、怠速低负荷时产生。 固态微粒—不完全燃烧产生的碳烟,产生于大负荷。
01:46
汽车发动机原理---绪论
图为一台二冲程风冷发动机, 升功率高于四冲程机,存在扫 气损失,采用混合燃油,存在 烧机油,且HC排放高,油耗高。
航空发动机原理图文解析
航空发动机原理图文解析航空发动机原理--螺桨风扇发动机螺桨风扇发动机是一种介于涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机之间的一种发动机形式,其目标是将前者的高速性能和后者的经济性结合起来,目前正处于研究和实验阶段。
螺桨风扇发动机的结构见图,它由燃气发生器和一副螺桨-风扇(因为实在无法给这个又象螺旋桨又象风扇的东东起个名字,只好叫它螺桨-风扇)组成。
螺桨-风扇由涡轮驱动,无涵道外壳,装有减速器,从这些来看它有一点象螺旋桨;但是它的直径比普通螺旋桨小,叶片数目也多(一般有6〜8叶),叶片又薄又宽,而且前缘后掠,这些又有些类似于风扇叶片。
根据涡轮风扇发动机的原理,在飞行速度不变的情况下,涵道比越高,推进效率就越高,因此现代新型不加力涡轮风扇发动机的涵道比越来越大,已经接近了结构所能承受的极限;而去掉了涵道的涡轮螺旋桨发动机尽管效率较高,但由于螺旋桨的速度限制无法应用于M0.8~M0.95 的现代高亚音速大型宽体客机,螺桨风扇发动机的概念则应运而生由于无涵道外壳,螺桨风扇发动机的涵道比可以很大,以正在研究中的一种发动机为例,在飞行速度为M0.8时,带动的空气量约为内涵空气流量的100 倍,相当于涵道比为100,这是涡轮风扇发动机所望尘莫及的,将其应用于飞机上,可将高空巡航耗油率较目前高涵道比轮风扇发动机降低15%左右。
同涡轮螺旋桨发动机相比,螺桨风扇发动机的可用速度又高很多,这是由它们叶片形状不同所决定的。
普通螺旋桨叶片的叶型厚度大以保证强度,弯度大以保证升力系数,从剖面来看,这种叶型实际上就是典型的低速飞机的机翼剖面形状,它在低速情况下效率很高,但一旦接近音速,效率就急剧下降,因此装有涡轮螺旋桨发动机的飞机速度限制在M0.6~M0.65 左右;而螺桨-风扇的既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠的叶型则类似于超音速机翼的剖面形状,这种叶型的跨音速性能就要好的多,在飞行速度为M0.8时仍有良好的推进效率,是目前新型发动机中最有希望的一种。
北航-发动机原理(第4章)
2 V91 V02
2 Y 0
2 V92 V02 (1 Y )( ) 2
推力
V92 V91 F1 qma 1 (V91 V0 ) F2 qma 2 (V92 V0 ) qmaI (1 Y )(V92 V0 ) F2 F1 F2 F1 V91 V0 V92 V0 1Y 1
耗油率
02 01
1
推进效率比较
结论
涡扇发动机将从热机中获取的机械能分
配给了更多的工作介质,参与产生推力 工质增多,因此推力增大; 相同热效率条件下降低了排气速度,减 小了余速损失,提高了推进效率,提高 了总效率,降低了耗油率。 涵道比越大,推力越大,耗油率越低。
– 提高压气机效率
• 改进叶型 • 严格控制叶尖间隙
部件特点
三、燃烧室 – 短环型火焰筒 – 喷油喷嘴 – 低排放污染
• 分区供油 • 间歇喷油
部件特点
四、涡论 – 采用耐高温材料(定向结晶、单晶 精密铸造); – 冷却技术(冷却气、高温涂层); – 为提高效率,采用主动径向间隙控 制技术,可使巡航耗油率降低1%。
低压转速(如G.E.) 发动机压比(如PW)
混排涡扇发动机
调节中介:燃油、A8 调节参数:
组合控制规律
-31:最大状态调节规律
在各种飞行条件下产生尽可能大的推力 进气总温 < 255K
等相似转速调节
255K<进气总温 < 288K
等低压转速调节
288K<进气总温 < 373K
内涵喷管出
口动能
EK=V92/2
质量附加原理
作为热机,当在发动机中获得的机械能
《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。
航空发动机工作原理(教学课件)
工业之花
皇冠上的明珠
课程总结
航空发动机提供飞机推力,更推动工业发展 工作原理:风扇+风车+燃烧=航空发动机 核心机:压气机+燃烧室+涡轮 性能指标:推力/推重比
双歼 发 : 国是 产中 “国 太第 行一 ”代 舰 涡载 扇战 斗 机 -10H
—15
谢 谢
3.2 性能指标:发动机推重比
N
N F G F
V
发动机推力 NF G 发动机重量 G
m
P 0
A5
C5
P5
F m(C5 V ) A5 (P 5 P 0)
最简单的涡喷发动机结构示意图
目前世界上能自行设计研制飞机的国家有 近40多个,能够独立研制高性能航空发动机的 国家却只有少数几个国家。 ——只有联合国五个常任理事国
航空发动机的工作原理航空工 Nhomakorabea系:王雨峰
航空飞行的新纪元
1903年12月17日,莱特兄弟驾驶“飞行者”1号, 实现了有动力、载人、持续、稳定和可操作的 重于空气的飞行器首次升空。
谁提供了飞机的推力?
航空发动机(aero-engine),是为航空器提 供推动力或支持力的装置,是航空器的心脏。
想不想知道我是如何提供推动? 先看看生活中的智慧吧!
2.2 喷油燃烧,空气变热,能量增加
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体!
2.3 热气流过风车,推动风车转动 风车转动推动风扇的转动
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体!
2.4 热气流过风车后以高速喷出发动机。
3.1 发动机推力
V
m
发动机原理课件完整版:总结.ppt
• 主要零组件在燃烧中的作用
– 扩压器 – 喷油嘴 – 火焰筒
2020年10月11日
12
各部件的共同工作
• 共同工作条件
– 流量连续
• 涡轮导向器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,应用条件 • 膨胀比与A8的关系
课程总结
绪论
主要发动机类型 • 涡喷发动机(早期飞机)
– 单轴 – 双轴
• 涡扇发动机
– 混合排气(以格斗为主的歼击机) – 分别排气(大中型民航飞机或军用运输机)
• 涡轴发动机
– 用于直升机
• 涡桨发动机
– 低空、低速军用运输机或民航机
2020年10月11日
2
基础知识
• 马赫数、速度系数、密流函数的物理意义 • 流量公式
– 涡轮效率的定义
• 总温、静温、总压、静压、速度的变化;
2020年10月11日
10
涡轮
部件工作原理
h
3
P3*
实际膨胀功
t 等熵膨胀功
理想膨胀功Ltad
2020年10月11日
4 4i
实际膨胀功Lt P4*
S
11
部件工作原理
燃烧室
• 基本要求
– 油气比、余气系数的概念 – 对出口温度场的要求
• 工作过程
• 例如:n=const时,环境温度、环境压力、 A8对工作点的影响
2020年10月11日
14
调节规律
• 什么是调节规律? 为什么要对发动机进行调 节?
• 常用调节规律
– n=const, A8=const – T3*=const, A8=const – n=const, T3*=const
航空发动机工作原理(教学课件)
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
发动机原理完整版第一章23、45节PPT课件
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2020/11/20
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位:N ·s/kg
Fs F qma
每秒钟流过发动机的每公斤空气产生的推力. 忽略进出口流量变化,完全膨胀:Fs V9 V0 又进行地面台架试验: Fs V9
提供推动力的作用:
(1) 克服飞行阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力俯仰(偏航)力矩 推力分布
2020/11/20
3
二、推力公式推导
• 取发动机单独安装于短舱的安装形式
– 远前方为“0”截面 – 短舱进口为“01”截面 – 尾喷管出口为 “9”截面
2020/11/20
4
二、推力公式推导
• 气流流经发动机内、外所产生的反作用力:
Fout:气流作用于短舱外表面的轴向合力 Fin: 发动机内各部件所受气流反作用力的轴向合力
F F F ef f 2020/11/20
in
ou5t
二、推力公式推导
• Fout
9
F pdA X
out
f
01
• dA — 短舱外表面微元面积在垂直于轴向
方向上的投影;
2020/11/20
19
一、性能指标
• 示例: • 进行发动机地面台架试车,其中发动机进
口流量100kg/s,进口速度120m/s,排气速 度800m/s,尾喷管完全膨胀,则发动机产 生的推力是多少? • A 68000N • B 80000N
2020/11/20
航空发动机工作原理课件
空气经过多级压缩,最终达到较高的压力水平,为燃 烧做准备。
压缩比
压气机出口的空气压力与进口空气压力的比值,影响 发动机性能。
航空发动机的涡轮原理
涡轮工作
涡轮叶片在燃气作用下旋转,将燃气中的能量转 化为机械能。
动力输出
涡轮输出的机械能通过传动轴传递给压气机和其 他部件,驱动发动机运转。
涡轮效率
推力
推力是航空发动机产生的主要动力,用于克服飞机前进时所 受的阻力。推力的大小取决于发动机的转速和进气压力。
功率
功率表示发动机在单位时间内所做的功,是衡量发动机性能 的重要参数。功率与转速和扭矩有关,通常用千瓦(kW)或 马力(hp)表示。
燃油消耗率
燃油消耗率
燃油消耗率是指发动机每产生一定推 力或功率所消耗的燃油量。低燃油消 耗率意味着发动机效率高,经济性好 。
为了平衡性能和可靠性,涡轮进口温度需要进行严格控制。现代发动机采用先进的冷却技术、耐高温 材料和热管理系统来控制涡轮进口温度。
发动机排气温度
发动机排气温度
发动机排气温度是指航空发动机中燃烧 后废气的出口温度。排气温度是衡量发 动机性能和运行状态的重要参数之一。
VS
排气温度的控制
排气温度过高可能导致发动机部件的热损 伤,而排气温度过低则可能影响发动机性 能。因此,需要对发动机排气温度进行监 测和控制,以确保其在正常范围内。
航空发动机工作原理课件
目 录
• 航空发动机概述 • 航空发动机工作原理 • 航空发动机的主要部件 • 航空发动机的性能参数 • 航空发动机的维护与保养 • 未来航空发动机的发展趋势
01
航空发动机概述
航空发动机的定义与分类
总结词
航空发动机是用于产生飞行器所需动力的装置,根据工作原理和结构特点,可分 为活塞式发动机、燃气涡轮发动机和冲压发动机等。
航空发动机原理 ppt课件
• 而且飞行速度越大,冲压 比增加的越快。
17
PPT课件
冲压比随飞行速度的变化
❖ 大气温度T0 ▪ 当飞行速度和损流动失一定时, 大气温度越高, 冲压比越低。
▪ 由于大气温度是随着飞行高度而变化的, 所以, 当飞行速度和流动损失一定时, 随着飞行高度的 变化, 冲压比变化规律:
❖ 防冰系统要求 ▪ 必须能有效地防止冰的生成
▪ 工作可靠,易于维护,不会过分增加重量,在工 作中不会引起发动机严重的性能损失
❖ 涡喷发动机
▪ 防冰部位:进气整流罩,前整流锥和压气机的进 气导向器
▪ 防冰方法:
• 热空气防冰 • 电加温或热空气与电加温混合型
31
PPT课件
❖ 举例:热空气防冰系统
• “太阳当空照,花儿对我笑,小鸟说早早早……”
定义
▪ 狭义:从飞机或发动机短舱进口到压气机进口的一段管道 (对于涡喷发动机) • 短舱进口到风扇进口(对于涡扇发动机)
▪ 广义:指进气系统,除了上述管道之外,还包括防喘装置、 附面层吸除装置、自动控制装置、防止外来物进入的防护装 置等
5
PPT课件
进气道的功用
19
PPT课件
亚声速进气道前方气流流动图
20
PPT课件
❖ 亚音速进气道成为超音速飞行阻碍
▪ 超音速飞行时,使用亚音速进气道会存在较强 的正激波,使总压恢复系数降低
21
PPT课件
亚声速进气道前方气流流动图
22
PPT课件
超音速进气道
❖ 超音速进气道应用 ▪ 要求从亚音速到超音速飞行范围内具有满意的 特性性能以及与发动机匹配工作 ▪ 设计和使用过程中遇到问题比亚音速复杂 ▪ 设计时精心组织激波波系,以减小激波引起的 损失
北航航空燃气涡轮发动机课件
6.4 环境特性
发动机吸入外来物
美国客机迫降纽约河道155人获救
2009年1月15日下午,美国全美航空公司一架前往北卡罗来纳州夏洛特市的A-
320班机(1549 航班)从纽约拉瓜蒂亚机场起飞过程中遭飞鸟撞击失去动力
,迫降在纽约哈德逊河河面上。由于驾驶员临危不惧、处置得当,机上155人 全部获救,引起世人观注!
原因
ncor
对于同样的发动机转速, 只增加大气温度 T0 使得换 n 算转速下降,导致共同工 T0* 作点沿工作线下移,增压 比和空气流量减小
qmcor qm T2* P2*
大气压力对特性的影响
气压降低 推力下降
PS0从10.98个大气压 F下降10%
耗油率不变 原因
小小的飞鸟为何能威胁这么大的飞机飞行安全:一只体重900克的鸟, 如果以相对时速185公里与飞机相撞,其冲击力就有1190公斤
鸟撞民用飞机
2002年A320从美国西部一机场起飞时吸入大鸟 2004.09 Foker100 2号发动机吸鸟
改进发动机风扇部件设计 提高抗鸟撞能力
风扇叶片 风扇机匣(包容环)
③雨天工作时,相当于在发动 机进口喷水,水沿流程蒸发, 使压缩过程的吸热过程变成 放热过程,压气机各级进口 温度下降,使各级换算转速 增加,后几级流通能力加大
湿度增加使 R湿空气和Cp湿空气 增加,导致发动机排气 V9 加大,但空气流量减小 , 综合作用使推力减小
6.3 雷诺数对发动机性能影响
大气条件对起飞性能的影响
民用涡扇发动机
常采用控制发动机压比EPR=const的起飞状态 控制规律,随着 T0 升高,发动机转速和排气 温度T*5(即EGT)增大,以保持推力不变 为保证发动机工作安全,当 T*5达到最高允许 排气温度T*5max ,改为T*5 = const的起飞状态 控制规律 转换这两种控制规律的T0大约为30℃ T0<30℃时发动机控制规律制定应保证起飞推 力(即起飞状态保持推力不变的控制) T0>30℃以后,因随 T0增加发动机热端部件温 度而增高,采用超温保护控制,控制规律自 动保持T*5 = T*5max,推力将随气温增加而下降
飞机发动机分类和工作原理通用课件
更换磨损部件包括更换气缸、 轴承、密封圈等,这些部件的 更换周期取决于其磨损程度和 使用情况。
在更换部件时,应选择与原厂 相同规格和质量的部件,以确 保发动机的性能和安全性。
使用合适的润滑油
润滑油在发动机中起到润滑、冷却、 清洁和防锈的作用,使用合适的润滑 油对发动机的正常运转至关重要。
在加油过程中,应确保油液的清洁度, 防止杂质和水分进入发动机内部,从 而影响润滑效果和发动机的性能。
涡轮
总结词:能量转换
详细描述:涡轮是发动机中用于将燃烧产生的能量转换为机械能的部分,高温高压的燃气驱动涡轮旋转,涡轮 再通过传动轴将动力传递给压气机和螺旋桨,推动飞机前进。
04
火箭发动机的工作原理
推进剂燃烧
推进剂燃烧
火箭发动机通过燃烧推进剂产生大量热能, 将热能转化为动能,推动火箭升空。
推进剂类型
01
定期检查是确保飞机发动机正常 运转的重要措施。检查包括对发 动机各部件的外观检查、性能测 试以及油液分析等。
02
03
性能测试包括对发动机的功率、 燃油消耗率、排放等参数进行检 测,以评估发动机的性能状态。
04
更换磨损部件
随着发动机的使用,各部件会 逐渐磨损,如不及时更换,将 会影响发动机的性能和安全性。
固体火箭推进剂和液体火箭推进剂是两种常 见的推进剂类型,它们在燃烧效率和安全性 方面有所不同。
燃烧室压力
燃烧室压力是火箭发动机的重要参数,它影 响着发动机的推力和燃烧效率。
喷管工作原理
01
02
03
喷管形状
火箭发动机的喷管通常采 用收敛、扩张或轴对称形 状,以实现最佳的燃气膨 胀和推力输出。
喷管材料
喷管材料需要承受高温、 高压和腐蚀介质等恶劣环 境,常用的材料包括金属、 复合材料等。
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v2 2
4、马赫数
v T
Ma>0.6
Ma=0.3 Ma=0.6?
c
2018年10月6日
12
4、马赫数
v v 2 M 2 c RT ( 1) 1 RT 1
2 a 2 2
v 2
2
v 宏观气体动能 2 const cvT 分子无规则运动动能
2018年10月6日 19
5、滞止参数
风级 0 1 2 3 4 5 6 名称 无风 软风 轻风 微风 和风 清风 强风 (m/s) 风级 0.0-0.2 7 0.3-1.5 8 1.6-3.3 9 3.4-5.4 10 5.5-7.9 11 8.0-10.7 12 10.8-13.8 名称 劲风 大风 烈风 狂风 暴风 台风 (m/s) 13.9-17.1 17.2-20.7 20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 >32.6
2018年10月6日
4
1、连续方程
qm 1 A1v1 2 A2v2
2018年10月6日星期六
2、能量方程
1 2 2 q (h2 h1 ) (v2 v1 ) g ( z2 z1 ) W 2
1 2 q (h2 h1 ) (v2 v12 ) 2 1 2 1 2 h2 v2 h1 v1 2 2
• 5、滞止参数
1 2 T T 1 Ma 2
*
v v Ma c RT
1 2 1 p p 1 Ma 2
*
1 2 1 Ma 2
*
2018年10月6日
1 1
22
6、变截面管流
发动机尾喷口速度:100-1200m/s
2018年10月6日 20
小结
• 1、连续方程
• 2、能量方程 • 3、音速
qm 1 A1v1 2 A2 const 2 2
dp c RT d
2018年10月6日
21
小结
• 4、马赫数
2018年10月6日
6
2、能量方程
1 2 1 2 h v C pT v const 2 2
• 同时可以看出,气体在变截面流管中的流 动,气流的速度与温度同时变化。 • 气体加速,T降低 宏观动能 ← 内部 储能 • 气体减速,T升高 宏观动能 → 内部 储能
2018年10月6日 7
2018年10月6日 13
2
作业
• (1)飞机的Ma增加1倍,其空速是否也增 加一倍?为什么? • (2)气体在尾喷管中Ma增加1倍,气流速 度是否也增加1倍?为什么?
2018年10月6日星期六
5、滞止参数
• 稳态一维定常流动的能量方程: 1 2 h v const 2 • 定常流动中v等熵地降为0的点,称为驻点 、滞止点。 1 2 * h 0 h v const 2
*
2018年10月6日
17
5、滞止参数
• 等熵过程
1 2 T T 1 Ma 2
*
p
p
const RT
1 2 1 p p 1 Ma 2
*
1 2 1 Ma 2
*
1 1
2、能量方程
• 示例1
– 以发动机的进气道为例。 – V0=0 T0=288.15K – 进口速度124.3m/s 进口温度280.4K
2018年10月6日
8
2、能量方程
• 示例2
– 以发动机的尾喷管为例。 – 尾喷管进口速度174m/s 进口温度507.6K – 尾喷管出口速度417m/s 出口温度442.6K
• 一维定常绝能管流 • 发动机内部工质是可压缩气体 • 可压缩气体高速流动时,存在神奇现象
V ↑
低速气体
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6、变截面管流
• 超声速气体进入变截面管道
? V ↓
? V ↑
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24
6、变截面管流
• 通过速度变化率与面积变化率的关系理解 dA dv 2 ( M a 1) A v • Ma>1 dv与dA同号(超音速) • dA<0 dv<0 • dA>0 dv>0
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5、滞止参数
• 定比热容的理想气体:
h c pT
• 带入总焓的公式,可得到
2 v * T T const 2c p
2018年10月6日
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5、滞止参数
R cp 1
c RT
2 v * T T const 2c p
1 2 T T 1 Ma 2
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9
3、音速
dp c RT d
• 音速随当地温度变化而变化,并不是定值 • 示例: • T=15⁰C c=340.3m/s
2018年10月6日
10
4、马赫数
• Ma:气体速度与当地音速之比
v v Ma c RT
2 2 2 a
v v 2 M 2 c RT ( 1) 1 RT 1 2 v 宏观气体动能 2 const cvT 分子无规则运动动能
2018年10月6日
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5、滞止参数
例:环境温度15⁰C、 音速C=340m/s • 行走 1m/s Ma=0.003 T*=15.0005 ⁰C • 自行车 18km/h Ma=0.015 T*=15.0125 ⁰C • 汽车 108km/h Ma=0.088 T*=15.4482 ⁰C • 客机 700km/h Ma=0.57 T*=33.7403 ⁰C • 战斗机 Ma=2 T*=245.319 ⁰C • 流星 10000km/h T*=3830.53 ⁰C
第二章
发动机部件工作原理
第二章 发动机部件工作原理
• • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 气动热力基础 进气道 尾喷管 压气机 涡轮 燃烧室
2018年10月6日
2
第一节 气动热力基础
2018年10月6日
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第一节 气动热力基础
• • • • • 1、连续方程 2、能量方程 3、音速 4、马赫数 5、滞止参数 • • • • • 6、变截面管流 7、临界参数 8、速度系数 9、密流函数 10、激波