推力公式

2020年1月20日星期一
二、使用性能要求
1. 起动迅速可靠(地面、空中） t = (30-60 s)
2. 加、减速性能好 指发动机转子转速迅速增加或减小，使 发动机推力迅速加大或减小的能力。 t = (5 - 15 s)
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3.工作稳定、可靠性好
使用中避免发生：熄火、超温、超转、喘振等。 结构完整性； 安全可靠
性好坏。
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20年1月20日星期一
（2）单位燃油消耗率
定义：
3600q
sf c
mf
3600 f
F
F
s
– f 油气比（qmf / qma) 单位：kgf /N.Hr 每工作1小时每产生1牛顿推力消耗的燃油量 简称：耗油率 起飞状态：
– 涡喷发动机 0.08-0.12 kgf /N.Hr – 涡扇发动机 0.03-0.05 kgf /N.Hr
控制体进、出口气流动量变化 ＝全部轴向力的合力
控制体包括：短舱包含的气流和进 气道前方一段扩张管流。
以气流运动方向为正。 Fin 与 F´in 为一对大小相等、方向相
反的力。
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01
q V q V p A pdA F p A
mg 9
ma 0
00
in
99
0
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01
F q V q V p A p A pdA
in
mg 9
ma 0
99
00
0
01
9
p dA 0 p A p dA p dA p A
0
00
0
0
09
0
01
01
9
F q V q V ( p p )A ( p p )dA p dA
9
09
p p
9
0
F q V q V
mg 9
ma 0
q q
mg
ma
F q (V V )
ma 9
0
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第三节 性能指标和基本要求
一、性能指标
1. 推力
– 单位：牛顿(N) 或 拾牛顿(daN)
发动机推力大小仅仅反映飞机的推力需求,
不能反映不同推力级发动机之间的性能优劣
in
mg 9
ma 0
9
09
0
0
0
01
9
F pdA X
out
f
01
F F F
eff
in
out
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有效推力计算公式
F q V q V (p p )A
eff
mg 9
ma 0
9
09
01
9
( p p )dA ( p p )dA X
5.其他
可维修性、低成本、低排放污染、低噪音等
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三、基本要求
高推重比（高单位推力） 低耗油率 高稳定可靠性 低成本 低污染
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每秒钟通过发动机的每公斤工质产生的 推力
起飞状态: Fs (600 ~ 750)N
Fs af (1000 ~ 1250)N
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(2) 推重比
定义: FW = F / WE
– WE表示发动机静重
综合性指标:气动设计、结构设计和材料 高推重比始终是军用发动机追求的目标 统计： WE增加1公斤导致飞机WA增加2.5公
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N,
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qma=13kg/s D=0.3m
(1) 单位推力
定义:
Fs = F / qma
完全膨胀时: Fs =V9 – V0
单位:
N• s / kg
“F”又称为非安装推力 “Feff”又称为安装推力 飞机机体设计必须与发动机工作相
互匹配，以减小安装损失。
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安装位置
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发动机在飞机上的安装位置
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推力
F q V q V (p p )A
mg 9
ma 0
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
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•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
Feff Fin Fout
– 事故率：发动机故障引起飞行事故次数/10万小时 – 空中停车率：空中停车次数/工作千小时（IFSD） – 返修率（Shop Visit Ratio / 1000hr） – 平均无故障间隔时间(Meaning Time Between Faults) – 正点率 –
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4.寿命长 两次返修之间发动机工作小时数 军用: 100-400小时 民用:上千-上万小时
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F out :
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；
X f — 摩擦阻力 因与飞行方向相反，故均为负。
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发动机各部件受力分布
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Fin ：运用动量原理
F FX X X
eff
a
p
f
对于亚音速飞机，由于发动机对气流扰动较小, 可以近似认为:
Feff F
对于超音速飞机在超音速飞行时激波的出现,
Feff F
三项损失不容忽视!
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Feff 与 F
三项阻力又称为安装损失,除以上影 响因素外还与发动机在飞机上的安 装位置有关
a
0
0
9
X ( p p )dA
p
0
01
X f
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阻力：
附加阻力：因进口气流受发动机工作而有 别于均匀外界大气压力而造成的阻力。与 飞机飞行状态、姿态，发动机工作状态， 进气道调节等因素有关。
压差阻力：发动机外部绕流压力作用于发 动机外表面而形成的阻力。与飞机飞行状 态、姿态，发动机工作状态，尾喷管调节 等因素有关。
0
0
f
0
01
前三项：发动机内推力，简称推力(F)； 后三项：称为阻力 附加阻力、压差阻力、摩擦阻力。
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推力公式
推力 附加阻力
压差阻力 摩擦阻力
F q V q V (p p )A
mg 9
ma 0
9
09
01
X ( p p )dA
第二节 推力公式
一、有效推力(可用推力) 发动机提供的推进飞机向前运动的力，其大小 等于流经发动机内、外的气流对发动机各部件 表面反作用力的轴向合力，用“Feff”表示。
提供推动力的作用： (1) 克服阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力*
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斤
飞机推重比将直接影响飞机性能 飞机推重比=1.15
发动机推重比=10
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（3）迎面推力
定义： F A= F / Amax
单位： N / m2
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2. 经济性指标
(1) 燃油流量 q mf (kg.f / Hr 或 kg.f / s)
单位时间内消耗的燃油量 q mf越低，航程越长； q mf越低，省燃料。 不能反映不同推力级发动机之间的经济
摩擦阻力：发动机外部绕流与发动机外表 面产生摩擦形成的阻力。
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附加阻力
01
X ( p p )dA
a
0
0
由发动机进口前“自由”流变化引起。 在超音速飞行条件下，由于激波的出现，压力
将发生剧烈变化，附加阻力将增大。
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Feff 与 F