第三章 涡喷发动机第1节shangzai.讲义

临界截面
2018年11月14日
部分有
一般没有
没有
有
有
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一、共同工作及共同工作线
1、共同工作定义及条件 • 定义：
– 各部件组合成整台发动机，部件间的相互作用 和影响称为“共同工作”。
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一、共同工作及共同工作线
1、共同工作定义及条件
燃烧室 压气机
流量连续 功平衡 转速相等
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内容回顾
P0 P1 P1*
Maa
T0
T1和T1*之间的关系？ T1<T1 T0和T1
* *之间的关系？
T1 T1*
n T1*

n T0 q ma T0 p0 6
T0=T1* T0和T1之间的关系？
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T0>T1
q ma T1* p 1*
压气机状态相似 n T0 n T0
c 2.8,c 0.84
T0 T0 5000* 255.65 4709.6( rpm) 288.15 280 288.15 54020 158.5(kg / s) 255.65 101325
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n n
T0 qma q T ma 0 p0 p0
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qma T1* n f1 ( , ) * * p1 T1
* k
qma T1* n f2 ( , ) * * p1 T1
* k
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压比增加 内容回顾 效率下降 前轻后重 前堵后喘 前喘后堵 前重后轻
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压比下降 效率下降
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内容回顾
练习题：
在标准大气条件下(P0=101325Pa,T0=288.15K)，某压气机试验 台测得的压气机增压比为2.8，效率为0.84，物理转速为 5000rpm，空气流量为280kg/s。如果将该压气机放在5km高 空台上试验（P0=54020Pa, T0=255.65K）,并保持压气机工作状 态与地面试验相似，那么，该压气机增压比、效率、物理转 速、空气流量分别为多少？
• 非设计性能
– 一台已完成设计的发动机，当它的使用条件偏离设 计状态时的性能，即推力、耗油率、燃油流量随使 用条件的变化称作为非设计性能 – 包括：稳态特性、过渡态特性
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第一节 各部件的共同工作
• “牵一发，动全身”
– 仿真：在发动机供油量不变的情况下，缩小尾 喷口面积
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– 发动机进气道、燃烧室、涡轮导向器、尾喷管 总压恢复系数近似不变； – 发动机涡轮效率近似不变；
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一、共同工作及共同工作线
3、压气机进口与涡轮导向器流量连续
燃烧室
压气机
流量连续
涡 轮
尾 喷 口
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一、共同工作及共同工作线
3、压气机进口与涡轮导向器流量连续 • 进入压气机的流量： qma • 燃烧室加入的燃油流量:f q（ ma f表示油气比） V引气 qma（ V引气 • 飞机引气： 表示引气比） qmg qma f qma V引气 qma • 流经涡轮的流量：
内容回顾
练习题：
在标准大气条件下(p0=101325Pa,T0=288.15K)，某压气机试验 台测得的压气机增压比为2.8，效率为0.84，物理转速为 5000rpm，空气流量为280kg/s。如果将该压气机放在5km高 空台上试验（p’0=54020Pa, T’0=255.65K）,并保持压气机工作 状态与地面试验相似，那么，该压气机增压比、效率、物理 转速、空气流量分别为多少？
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qma qma
T0 p0 T0 p0
第一节 各部件的共同工作
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第一节 各部件的共同工作
• 设计点性能
– 选择发动机的设计参数（高度、Ma数、循环参数、 部件设计参数） – 确定满足发动机设计参数要求的几何尺寸和性能 （推力、单位推力、耗油率等）
第三章 涡轮喷气发动机
第三章 涡轮喷气发动机
• 第一节 各部件的共同工作 • 第二节 发动机特性 • 第三节 双轴涡轮喷气发动机
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内容回顾
喘振线
设计点
不稳定区域
工作线
等相似转速 等效率线
线
相似流量
* k f1 ( Maa , Mau ) * k f 2 ( Maa , Mau )
压缩功：
Lc c pT1*[( c )
k 1 k
1] / c
]t
压气机功与进口总 温和增压比有关 涡轮功与进口总 温与膨胀比有关
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膨胀功：
Lt c pT3*[1
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1 ( t )
k 1 k
一、共同工作及共同工作线
2、所需基本知识及基本假设 • 基本假设
燃油流量 f qma
=qma （ 1 f V引气）
3 涡导 涡转 4 尾喷口
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qma
进气道
1
压气机
2
燃烧室
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飞机引气V引气 qma
一、共同工作及共同工作线
3、压气机进口与涡轮导向器流量连续
压气机进口流量与涡轮 导向器喉道质量流量的 关系为： qmg qma （ 1 v引气 f） qma 其中， 设 （ 1 v引气 f） （ 1 ）
压气机进口 面积
* Kp1 A1q (1 )
涡轮导向器喉 道面积
T
* 1
压气机进口流量： qma 涡轮导向器流量： qmg 将（2）（3）代入（ 1 ）可得
涡 轮
流 量 连 续
尾 喷 口
• 条件：
– 流量连续 – 压气机与涡轮功率平衡：Wk＝Wt – 压气机与涡轮转速相等：nc＝nt – 压力平衡：
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一、共同工作及共同工作线
2、所需基本知识及基本假设 • 基本知识
流量公式
qm K p* T
*
Aq
其中，K const
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第一节 各部件的共同工作
• “牵一发，动全身”
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第一节 各部件的共同工作
进气道 进口流动 出口流动 流道形式 亚音或超音 亚音 亚音:扩张型 超音:缩扩型
压气机 亚音 亚音 动叶:扩张 静叶:扩张
燃烧室 亚音 亚音 进口扩压
涡轮 亚音 亚音 静叶:收缩 动叶:收缩
尾喷口 亚音 亚音、临界、 超音 收缩 收缩-扩张