航空发动机压气机叶片的设计ppt课件
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航空发动机原理第五讲 发动机部件工作原理---压气机
29 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
级增压原理： 动叶 加功增速 靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力； 静叶 使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通 道减速增压 同时静子还起导向作用将气流引导到一定方向 ，为顺利进入下一级做准备
30 2014年10月12日
速度三角形（出口）：
气流流出动叶的相对速度为W2； 叶片转动切线速度为U2； 气流流出动叶的绝对速度为V2。
18 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 气体在动叶栅中的流动：
近似认为动叶前后切向速度不变U1 U2 气流在动叶中相对速度降低，W2 W1（减速增压） 气流流经动叶的绝对速度增加，即V2 V1（转子做功）
19 2014年10月12日
三、轴流式压气机增压原理
2、亚音基元级增压原理 气体在动叶栅中的流动： 伯努利方程（相对坐标系）
dp W22 W12 W fr 0 dp 0 W 2 2 W1
1
2
叶型弯曲形成扩张通道，相对 速度减小，压力提高
20 2014年10月12日
32 2014年10月12日
四、热力过程及主要参数
1、热力过程 理想情况：绝热等熵压缩 实际情况：不可逆压缩（近似多变压缩）
h 2i
理想压缩功
2
P2*
P1*
等熵
实际压缩功
1 S
33 2014年10月12日
四、热力过程及主要参数
2、效率计算
等熵过程的关系式： 等熵压缩功：
T2i p2 i ( ) T1 p1
42 2014年10月12日
04第四讲 航空发动机核心机――压气机精品PPT课件
成都航空职业技术学院
8
航空发动机原理和结构
成都航空职业技术学院
9
航空发动机原理和结构
成都航空职业技术学院
10
航空发动机原理和结构
混合式
在中、小型发动机上，轴流式和离心 式组成混合压气机，发挥了离心压气机单 级增压比高的优点，避免了轴流式压气机 叶片高度很小时损失增大的特点。
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转子
静子
压气机
成都航空职业技术学院
19
航空发动机原理和结构
成都航空职业技术学院
20
航空发动机原理和结构
转子基本结构
主要特点：转速高 优点：压气机在尺寸小，重量轻的条件 下得到需要的性能
缺点：高负荷，易振动
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21
航空发动机原理和结构
压气机转子的基本类型
成都航空职业技术学院
22
航空发动机原理和结构
11
航空发动机原理和结构
成都航空职业技术学院
12
航空发动机原理和结构
单转子
成都航空职业技术学院
13
航空发动机原理和结构
双转子
成都航空职业技术学院
14
航空发动机原理和结构
三转子
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15
航空发动机原理和结构
基元级的加功扩压原理
亚声速基元级
动叶叶栅迫使气流拐弯减速， 实现加功扩压
47
航空发动机原理和结构
轴流式压 气机静子
压气机静子为压 气机中不旋转的 部件，由机匣和 静子叶片（整流 叶片）组成
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48
航空发动机原理和结构
成都航空职业技术学院
49
航空发动机压气机
第二章 压气机
2.1 离心式压气机 2.2 轴流式压气机 2.3 轴流式压气机转子的基本结构 2.4 鼓盘式转子 2.5 工作叶片 2.6 榫头 2.7 轴流式压气机静子 2.8 压气机防喘系统 2.9 防冰系统 2.10 封气装置
1
第二章 压气机
压气机是用来提高进入发动机内的空气压力，供给发动机工作 时所需要的压缩空气，也可以为座舱增压、涡轮散热和其他发动机 的起动提供压缩空气。
不可拆卸的转子重量轻、结构简单、有足够的横向刚性，能 良好地定心和可靠地传力，因而曾被广泛采用。在结构许可的 条件下，采用焊接或整体加工成型的转子，有利于减轻转子重 量，提高工作可靠性，改进转子的平衡性，便于生产中的质量 控制，是重要的发展方向。
随着焊接技术的发展，在现代先进发动机中采用焊接式转 18
7
2.2轴流式压气机
空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作 轮轴．所以称为轴流式压气机：它的流动特点使其在结 构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的增压压力比 获得较高的压气机总增压压力比。一般每级的增压压力 比在1．15～1．35之间，使得空气流经每级叶片通道时 无需急剧地改变方向，这样就减少了流动损失，因而压 气机效率高。特别是大流量时，轴流式压气机较离心式 压气机更容易获得较高的压气机效率，一般轴流式压气 机效率可达87％以上，而离心式压气机效率最高在84 ％—85％、与离心式压气机相比，多级轴流式压气机还 具有大流量，高效率、小迎风面积等优点．所以现代航 空用燃气涡轮发动机中多采用多级轴流式压气机。
1．不可拆却的鼓盘式转子 不可拆卸的鼓盘式转子的级间联接常用圆柱面紧度配合加径
向销钉联接和焊接两种方法．这两种方法在完成装配后都不可能 再进行无损分解。在先进的F119发动机上是直接整体加上成型。
2.1 离心式压气机 2.2 轴流式压气机 2.3 轴流式压气机转子的基本结构 2.4 鼓盘式转子 2.5 工作叶片 2.6 榫头 2.7 轴流式压气机静子 2.8 压气机防喘系统 2.9 防冰系统 2.10 封气装置
1
第二章 压气机
压气机是用来提高进入发动机内的空气压力，供给发动机工作 时所需要的压缩空气，也可以为座舱增压、涡轮散热和其他发动机 的起动提供压缩空气。
不可拆卸的转子重量轻、结构简单、有足够的横向刚性，能 良好地定心和可靠地传力，因而曾被广泛采用。在结构许可的 条件下，采用焊接或整体加工成型的转子，有利于减轻转子重 量，提高工作可靠性，改进转子的平衡性，便于生产中的质量 控制，是重要的发展方向。
随着焊接技术的发展，在现代先进发动机中采用焊接式转 18
7
2.2轴流式压气机
空气在轴流式压气机中的流动方向大致平行于工作 轮轴．所以称为轴流式压气机：它的流动特点使其在结 构上容易组织多级压缩，以每一级都较低的增压压力比 获得较高的压气机总增压压力比。一般每级的增压压力 比在1．15～1．35之间，使得空气流经每级叶片通道时 无需急剧地改变方向，这样就减少了流动损失，因而压 气机效率高。特别是大流量时，轴流式压气机较离心式 压气机更容易获得较高的压气机效率，一般轴流式压气 机效率可达87％以上，而离心式压气机效率最高在84 ％—85％、与离心式压气机相比，多级轴流式压气机还 具有大流量，高效率、小迎风面积等优点．所以现代航 空用燃气涡轮发动机中多采用多级轴流式压气机。
1．不可拆却的鼓盘式转子 不可拆卸的鼓盘式转子的级间联接常用圆柱面紧度配合加径
向销钉联接和焊接两种方法．这两种方法在完成装配后都不可能 再进行无损分解。在先进的F119发动机上是直接整体加上成型。
第5讲 压气机 ppt课件
•在静子叶片中的增压原理：减速增压
•在转子叶片中的增压原理：加功气机压缩功
根据能量方程，在绝热的条件下，外界加入气体的 功等于气体静焓增量及动能增量之和：
气体静焓增加是由于相对运动速度减小以及在旋转 坐标系中气流所处半径变化所致
压气机基元级对空气所作的功
3.1 压气机 (1)离心式压气机
图为早期涡轮喷气发 动机上的一个双面进 气离心式压气机。它 由进气系统、叶轮、 扩压器和集气管等四 部分组成。压气机通 过中间轴与涡轮相连 接。为了增加进气量 ，采用双面进气的叶 轮，这对于平衡作用 在轴承上的轴向力也 有好处。
叶轮的进口部分，为迎合气流相对运动的速度方向，做成向旋转 方向前弯。工作轮叶片之间呈径向辐射状的通道，气流通过工作 轮增加速度和压力。
流动损失
③端面损失：在叶型通道内壁和外壁形成附面层而引 起的摩擦损失称为端面损失。
④二次流动损失：由于叶栅通道中叶型凹部的压力高 于叶背部的压力，使一部分气体通过外壁和内壁附面 层从叶凹部流向叶背部，这种在附面层内发生气体潜 流而引起的损失称为二次流动损失。
⑤径向间隙损失：由于工作轮叶片和外壁之间有径向 间隙，一小部分气体通过径向间隙泄漏，使压气机效 率降低。
③通过测量压气机轴的扭矩和转速来计算压气机功 ④测量压气机进、出口气流的总温，然后用下式计算
用此式计算，无论压气机效率高低，其结果 总是正确的
为了降低燃气轮机的耗油率，压气机的增压比需要不 断提高；为了减轻燃气轮机的重量，希望尽量减少压气机 的级数。于是提高压气机各级增压比就显得十分重要。
只有增加压气机基元级对单位质量气体所作的功，才 能提高压气机基元级的增压比。
•③采用双轴或三轴结构。将压气机分成二个或三个转子 ，分别由各自的涡轮来带动，于是一台高增压比的压气机 就成为二个或三个低增压比的压气机。
•在转子叶片中的增压原理：加功气机压缩功
根据能量方程，在绝热的条件下，外界加入气体的 功等于气体静焓增量及动能增量之和：
气体静焓增加是由于相对运动速度减小以及在旋转 坐标系中气流所处半径变化所致
压气机基元级对空气所作的功
3.1 压气机 (1)离心式压气机
图为早期涡轮喷气发 动机上的一个双面进 气离心式压气机。它 由进气系统、叶轮、 扩压器和集气管等四 部分组成。压气机通 过中间轴与涡轮相连 接。为了增加进气量 ，采用双面进气的叶 轮，这对于平衡作用 在轴承上的轴向力也 有好处。
叶轮的进口部分，为迎合气流相对运动的速度方向，做成向旋转 方向前弯。工作轮叶片之间呈径向辐射状的通道，气流通过工作 轮增加速度和压力。
流动损失
③端面损失：在叶型通道内壁和外壁形成附面层而引 起的摩擦损失称为端面损失。
④二次流动损失：由于叶栅通道中叶型凹部的压力高 于叶背部的压力，使一部分气体通过外壁和内壁附面 层从叶凹部流向叶背部，这种在附面层内发生气体潜 流而引起的损失称为二次流动损失。
⑤径向间隙损失：由于工作轮叶片和外壁之间有径向 间隙，一小部分气体通过径向间隙泄漏，使压气机效 率降低。
③通过测量压气机轴的扭矩和转速来计算压气机功 ④测量压气机进、出口气流的总温，然后用下式计算
用此式计算，无论压气机效率高低，其结果 总是正确的
为了降低燃气轮机的耗油率，压气机的增压比需要不 断提高；为了减轻燃气轮机的重量，希望尽量减少压气机 的级数。于是提高压气机各级增压比就显得十分重要。
只有增加压气机基元级对单位质量气体所作的功，才 能提高压气机基元级的增压比。
•③采用双轴或三轴结构。将压气机分成二个或三个转子 ，分别由各自的涡轮来带动，于是一台高增压比的压气机 就成为二个或三个低增压比的压气机。
航空发动机叶片
发动机叶片发动鳩飞机1.发动机种类1）涡轮喷气发动机（WP） WP五、WP六、WP7 .......... W P132 ）涡轮螺桨发动机（WJ）WJ五、WJ六、WJ73）涡轮风扇发动机（WS ） WS九、WS10、WS114 ）涡轮轴发动机（WZ ）WZ五、WZ六、WZ八、WZ95）活塞发动机（HS）HS五、HS6、HS92.发动机的结构与组成燃气涡轮发动机要紧由压气机、燃烧和涡轮三大部件和燃油系统、滑油系统、空气系统、电器系统、进排气边系统及轴承传力系统等组成。
（发动机的整体构造如下图1）三大部件中除燃烧外的压气机与涡轮都是由转子和静子组成,静子由内、外机匣和导向（整流）叶片组成;转子由叶片盘、轴及轴承组成，其中叶片数量最多（见表1~5）发动机的整体结构3.发动机工作原理及热处置进程工作原理：发动机将大量的燃料燃烧产生的热能，势能给涡轮导向器斜切口膨胀产生大量的动能，其一部份转换成机械功驱动压气机和附件，剩余能由尾喷管膨胀加速产生推力。
热力进程：用P-U或T-S图来表示发动机的热力进程:图1.发动机等压加热理想循环4.飞机与发动机发动机是飞机的动力，也是飞机的心脏，不同用途的飞机配备不同种类的发动机。
如：1)军民用运输机、轰炸机、客机、装用WJ、WS、WP类发动机。
2)强击机、歼击机、教练机、侦查机、装用WP、WS、HS类发动机。
3 ) 军民用直升机装用WZ类发动机。
二、叶片在燃气涡轮发动机中叶片不管是压气机叶片仍是涡轮叶片，它们的数量最多，而发动机确实是依托这众多的叶片完成对气体的紧缩和膨胀和以最高的效率产生壮大的动力来推动飞机前进的工作。
叶片是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键，因此对其投入的人力、物力、财力都是比较大的，而且国内外发动机厂家正以最大的尽力来提高叶片的性能，生产能力及质量知足需要。
1.叶片什么缘故必然要扭在流道中，由于在不同的半径上，圆周速度是不同的，因此在不同的半径基元级中，气流的攻角相差极大，在叶尖、由于圆周速度最大，造成专门大的正攻角，结果使叶型叶背产生严峻的气流分离；在叶根，由于圆周速度最小，造成专门大的负攻角，结果使叶型的叶盆产生严峻的气流分离。
《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。
航空发动机结构_ ppt课件
结构类型： 轴流式 离心式 混合式
24
轴流式压气机的特点: 增压比高、效率高、单位空气流量大。
➢在相同迎风面积下，轴流式比离心式吸入的空气多 得多，产生的推力更大。 ➢通过增加级数就能增加增压比。 ➢高增压比有利于采用轴流式压气机，因为它改善了 效率，并进而改善了给定推力下的耗油率。 ➢在大、中推力发动机上，普遍采用轴流式压气机。
19
核心发动机（燃气发生器）：
发生燃气的部件，即压气机、燃烧室和涡 轮称为燃气发生器。由于它处于发动机的核心 部位，故又称为核心发动机。
• 对单转子发动机来讲，就是指压气机、主燃烧 室的带动压气机的涡轮；
• 对双转子发动机来讲，就是指高压压气机、主 燃烧室和高压涡轮。
以核心机为基础，增添不同类型的部件 就可以发展成不同类型的发动机。
涡轮），尾喷管 特点：发动机的推力是内外涵道气流反作用力的总和。 涵道比（流量比）：外、内涵道空气流量之比。
2021/7/5
15
4、WZ发动机
主要部件：进气道、压气机、燃烧室、动力涡 轮、自由涡轮、尾喷管
特点：通常带有自由涡轮，而其他形式的涡轮 喷气发动机一般没有自由涡轮。2021/7/5源自165 桨扇发动机
2021/7/5
6
航空发动机研究工作的特点
•技术难度大
一台发动机内有十几个部件和系统及数万个零件
研制一种新的发动机需要1万小时的整机试验和10万小
时的部件和系统试验。
•周期长
先进发动机的研制周期为9-15年，F119从1986年开始
到2005年投入使用，前后达19年。
•费用高
F119的研制费用超过20亿美元；发动机的研究和发展
转子结构设计的基本问题就是针对这些缺点而进行的。
航空发动机压气机73页PPT
是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
航空发动机压气机叶片的设计 ppt课件
• 轴流式压气机动叶和静叶的作用：基元级工作轮叶栅的作用，
扩压、加功；基元级整流器叶栅的作用，扩压导向。
ppt课件
11
叶片与轮盘的选材
• 压气机工作时，转子与更高的，转速旋转，一般均在，10000转/分以上，
转子上的工作叶片与轮盘均产生，很大的离心力。工作叶片产生的离心 力使叶片收到拉伸，并通过叶片的根部传给轮盘。轮盘除承受本身的离 心力外，还要承受工作叶片传来的离心力，因此轮盘的工作条件比，叶 片，苛刻得多，设计中要保证工作叶片和轮盘足够的强度。
看图提问题
ppt课件
5
压气机需要解决的问题
ppt课件
6
为什么采用多级压气机？
• 1.压比越高，燃机效率越高。 • 2.单级压比比较低，一般为1.3左右。
ppt课件
7
为什么压气机各级叶片要设计成长短不一的？
• 1.因为压气机的气流通道是按工况来设计的，气流流到每个地方的截面
积，均正好与气流流量相适应。
航空发动机压气机叶片的 设计
16041079 张益恺
ppt课件
1
ppt课件
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
ppt课件
15
防喘装置的设计
• 1.喘振原因：进气畸变，吞烟，进气道阻塞 • 2.防喘措施：
• 放气机构 • 可调进口导向器叶片 • 可调静子叶片 • 处理机匣 • 多转子
扩压、加功；基元级整流器叶栅的作用，扩压导向。
ppt课件
11
叶片与轮盘的选材
• 压气机工作时，转子与更高的，转速旋转，一般均在，10000转/分以上，
转子上的工作叶片与轮盘均产生，很大的离心力。工作叶片产生的离心 力使叶片收到拉伸，并通过叶片的根部传给轮盘。轮盘除承受本身的离 心力外，还要承受工作叶片传来的离心力，因此轮盘的工作条件比，叶 片，苛刻得多，设计中要保证工作叶片和轮盘足够的强度。
看图提问题
ppt课件
5
压气机需要解决的问题
ppt课件
6
为什么采用多级压气机？
• 1.压比越高，燃机效率越高。 • 2.单级压比比较低，一般为1.3左右。
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7
为什么压气机各级叶片要设计成长短不一的？
• 1.因为压气机的气流通道是按工况来设计的，气流流到每个地方的截面
积，均正好与气流流量相适应。
航空发动机压气机叶片的 设计
16041079 张益恺
ppt课件
1
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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15
防喘装置的设计
• 1.喘振原因：进气畸变，吞烟，进气道阻塞 • 2.防喘措施：
• 放气机构 • 可调进口导向器叶片 • 可调静子叶片 • 处理机匣 • 多转子
轴流压气机原理教学课件
3
学术竞赛
参加学术竞赛也是锻炼学生实践能力的有效途径 ，通过竞赛可以提高学生的竞争意识和团队合作 精神。
THANKS
感谢观看
数据分析
实验后，应指导学生进行数据分析和处理，通过数据分析来验证 轴流压气机的工作原理和性能特点。
学生实践与项目
1 2
课程设计
在课程设计中，可以要求学生设计一款新型的轴 流压气机，通过设计过程来加深对轴流压气机原 理和设计的理解。
科研项目
鼓励学生参与科研项目，通过实际的项目经验来 提高对轴流压气机的应用能力和创新能力。
环保化
开发低噪声、低排放的压气机，满足 日益严格的环保要求。
05
轴流压气机的教学资源与实验
教学资源推荐
01
教材
推荐使用《轴流压气机原理与设计》等教材，这些教材系统介绍了轴流
压气机的基本原理、设计方法、性能分析等内容，是学习轴流压气机原
理的重要参考书。
02
在线课程
推荐参加一些在线课程，如中国大学MOOC上的相关课程，这些课程
02
轴流压气机的工作原理
转子工作原理
转子结构
轴流压气机的转子由多级叶片组成，叶片呈螺旋 形排列，安装在转子叶片轮盘上。
工作原理
转子叶片在高速旋转时，将空气吸入压气机，并 在叶片的压缩作用下，将空气向前推进。
压缩过程
转子叶片通过不断旋转，对空气进行连续压缩， 使空气压力和温度逐渐升高。
静子工作原理
材料选择
选用轻质、高强度的材料，减 轻压气机重量，提高其性能。
控制策略
采用先进的控制策略，实现压 气机的智能调控，提高其响应
速度和稳定性。
未来发展趋势
高效化
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
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
航空发动机结构-PPT课件
EJ200 发动机结构图
EJ200转子支承方案简图
第四代军用发动机—F119-PW-100
F119-PW-100发动机由3级风扇，6级高压压 气机，带气动喷嘴，浮壁式火焰筒的环形燃 烧室，单级高压涡轮与高压转向相反的单级 低压涡轮（对转涡轮），加力燃烧室与二维 喷管等组成。整台发动机分为：风扇、核心 机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管和附件 传动机匣等6个单元体，另外还有附件等。
CFM56 发动机支承简图
两个转子支承于五个支点上，通过两个承 力框架将轴承负荷外传，是承力构件最少的 发动机。低压转子为0-2-1支承方案，高压转 子为1-0-1支承方案。高压转子后支点为中介 支点，支承在低压涡轮的后轴上，此种支承 方案的主要优点是结构简单，低压轴刚性好， 发动机性能保持好，重量轻，为许多军民用 发动机所采用 。
RB199发动机(装备狂风式战斗机)是军用 发动机中唯一采用三转子结构的发动机，由3 级风扇、3级中压压气机、6级高压压气机、 环形蒸发燃烧室、单级高、中压涡轮、2级低 压涡轮、加力燃烧室及可调收扩喷管等组成。 另外还装有反推力装置，以减小着陆时的滑 行距离。
RB199发动机结构图
RB199 三转子发动机支承方案简图
由于高压与中压转子长度相对较短，因此 均采用2支点支承方案，其中高压转子最短， 故采用1-0-1支承方案；在中压转子中，为缩 短2支点间距离，将3号支点置于中压压气机 之后，形成0-1-1支承方案。
Su-27的心脏А Л －31Ф 发动机
А Л －31Ф ，是由俄罗斯的“留里卡－土 星”航空航天发动机制造公司在1985年研制 的第四代单元体设计、推重比为8的涡轮风扇 发动机。该发动机有很高的可靠性及技术维 护性能。А Л -31Ф 发动机即使在今天，也是 世界上最好的航空发动机之一 。
第8次课 压气机ppt课件
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航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
多级轴流式压气机是由若干个单机压气机组成的。如图 6-1所示。由一排旋转的工作叶片所组成的轮子叫叶轮；由 一排静止的整流叶片所组成的圆环叫整流环。一个叶轮和 一个整流环组成轴流式压气机的一个单级，它是多级轴流 式压气机的基本单元。
图. 6－1 多级轴流压气机
1）空气在工作叶栅内的流动情形
由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流 经叶轮时的运动情况比较复杂，其运动是质点的复合运动。
根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动 速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即：
c=w+u
式中： c——绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度； w——相对速速，，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到 的空气流过工作叶轮的速度 u——牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮 的旋转切向速度。
航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一 级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，并 且每级的工作原理大致相同，可以通过研究压气机的 一级来了解其工作原理。
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航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
1、基本假设
（1）空气流过压气机时，为绝热 流动。
（2）当压气机工作状态一定时， 气体为稳定流动。
（3）压气机同一截面上的各点参 数值相同。
图6－2 基元级
压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别
的，但以平均半径处的流动情况最具有代表性。为研究方 便，将每一单级压气机分成3个截面，如图6－2所示。
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航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
多级轴流式压气机是由若干个单机压气机组成的。如图 6-1所示。由一排旋转的工作叶片所组成的轮子叫叶轮；由 一排静止的整流叶片所组成的圆环叫整流环。一个叶轮和 一个整流环组成轴流式压气机的一个单级，它是多级轴流 式压气机的基本单元。
图. 6－1 多级轴流压气机
1）空气在工作叶栅内的流动情形
由于叶轮式以一定的转速作旋转运动，因此，气流流 经叶轮时的运动情况比较复杂，其运动是质点的复合运动。
根据运动速度分解与合成的的原理，质点的绝对运动 速度可看做由相对速度和牵连速度合成，即：
c=w+u
式中： c——绝对速度，以大地为参照点，观察到得气流速度； w——相对速速，，以旋转的工作叶轮为参照点，观察到 的空气流过工作叶轮的速度 u——牵连速度，是以大地为参照点，观测到的工作叶轮 的旋转切向速度。
航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
高增压比的轴流压气机通常由多级组成，其中每一 级在一般情况下都是由一排动叶和一排静叶构成，并 且每级的工作原理大致相同，可以通过研究压气机的 一级来了解其工作原理。
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航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
1、基本假设
（1）空气流过压气机时，为绝热 流动。
（2）当压气机工作状态一定时， 气体为稳定流动。
（3）压气机同一截面上的各点参 数值相同。
图6－2 基元级
压气机同一截面上的实际流动情形沿叶高是稍有差别
的，但以平均半径处的流动情况最具有代表性。为研究方 便，将每一单级压气机分成3个截面，如图6－2所示。
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航空发动机原理和结构
一、空气在轴流式压气机内的流动情形
航空发动机结构-第四章_压气机
1. 转子的基本结构
❖ 一、结构分类
鼓式转子
❖结构简单弯曲刚性好 ❖转速受到限制(低于200米/秒)。 ❖大流量比发动机增压级多采用。
鼓式转子—斯贝MK-202
❖鼓式转子
鼓式转子—CFM56
1. 转子的基本结构
❖ 一、结构分类
盘式转子
❖盘的强度好 ❖弯曲刚性差 ❖盘易产生振动
盘式转子—PW4000
❖ 2.出口导向叶片：
距离---噪音
❖ 3.包容环：
防止叶片飞出
❖ 4.吸音衬套：
声学衬套。
风扇机匣的包容性
2. 压气机机匣
❖ 分类
使用材料:
❖镁合金、铝合金、钛合金、合金钢.
加工工艺:
❖ 铸造、锻造、板料焊接、轧等.
2. 压气机机匣
❖ 形状
分半机匣
❖简单易安装、刚性不均。
分段整环机匣
❖刚性好、不易安装。
❖ 措施：
热空气； 热滑油； 防冰涂层； 进气锥形状
3.防外来物打伤（FOD）
❖ 大涵道比风扇及涡轮轴发动机尤为重要
3.防外来物打（FOD）
❖ 防止外物打伤的措施：
叶片上加凸台，带冠； 小展弦比叶片 进气锥及增压级气路形状 中介机匣位置 防尘网 粒子分离器
3.防外来物打伤（FOD）
3.防外来物打伤（FOD）
❖ 设计中要保证前缘具 有较小振动应力和较 高的抗外物打伤能力
风扇盘结构
4.转子平衡
❖ 静不平衡量：单位：牛顿 * 米
4.转子平衡
❖ 动不平衡：单位：牛顿 * 米*米
第三节 轴流压气机静子
❖1. 风扇机匣结构 ❖2. 压气机机匣结构 ❖3. 整流器
1.风扇静子机匣
航空发动机叶片
发动机叶片发动机与飞机1.发动机种类1）涡轮喷气发动机（WP）WP5、WP6、WP7、……WP132）涡轮螺桨发动机（WJ）WJ5、WJ6、WJ73）涡轮风扇发动机（WS）WS9、WS10、WS114）涡轮轴发动机（WZ）WZ5、WZ6、WZ8、WZ95）活塞发动机（HS）HS5、HS6、HS92.发动机的结构与组成燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件以及燃油系统、滑油系统、空气系统、电器系统、进排气边系统及轴承传力系统等组成。
（发动机的整体构造如下图1）三大部件中除燃烧外的压气机与涡轮都是由转子和静子构成，静子由内、外机匣和导向（整流）叶片构成；转子由叶片盘、轴及轴承构成，其中叶片数量最多（见表1〜5）高压压气机高压涡轮加力燃烧室3.发动机工乍原理及热处理发程机的整体结构工作原理：发动机将大量的燃料燃烧产生的热能，势能给涡轮导向器斜切口膨胀产生大量的动能，其一部分转换成机械功驱动压气机和附件，剩余能由尾喷管膨胀加速产生推力。
热力过程：用P-U或T-S图来表示发动机的热力过程:4.飞机与发动机发动机是飞机的动力，也是飞机的心脏，不同用途的飞机配备不同种类的发动机。
如：1)军民用运输机、轰炸机、客机、装用WJ、WS、WP类发动机。
2)强击机、、歼击机、教练机、侦察机、装用| WP、WS、HS图1.发动机等压加热理想循环类发动机。
3)军民用直升机装用WZ类发动机。
二、叶片在燃气涡轮发动机中叶片无论是压气机叶片还是涡轮叶片，它们的数量最多，而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的压缩和膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进的工作。
叶片是一种特殊的零件，它的数量多，形状复杂，要求高，加工难度大，而且是故障多发的零件，一直以来各发动机厂的生产的关键，因此对其投入的人力、物力、财力都是比较大的，而且国内外发动机厂家正以最大的努力来提高叶片的性能，生产能力及质量满足需要。
1.叶片为什么一定要扭在流道中，由于在不同的半径上，圆周速度是不同的，因此在不同的半径基元级中，气流的攻角相差极大，在叶尖、由于圆周速度最大，造成很大的正攻角，结果使叶型叶背产生严重的气流分离；在叶根，由于圆周速度最小，造成很大的负攻角，结果使叶型的叶盆产生严重的气流分离。
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率（为什么？）
减少压气机 对级气数体加功量
切向小速，度级受数多 强度限制
7
个人对这个问题的理解
• 左下图为环壁附面层引起的轴向速度变形示意图，由于附面层逐
级变厚，和流动通道的逐渐减小，因此越往后，轴向速度分布变 形越大。
• 等内径通道，适用于小流量压气机，有利于增大后面级，压气机
叶片的高度。为什么呢？因为，同样体积的空气，如果在，平均 半径大的圆环柱体中，一定比平均半径小的圆环，半径差小（叶 片高度）（参考右图）
15
谢谢！
16
5
为什么压气机各级叶片要设计成长短不一的？
• 1.因为压气机的气流通道是按工况来设计的，气流流到每个地方的截面
积，均正好与气流流量相适应。
• 2.为了保证，流量连续，从前到后压气机的流动通道是收缩型的。 • 3.等外径设计、等内径设计与等中径设计
6
等内径设计
等外径设计
优优点点
缺点
缺点
充分提高叶 片提切高向末速级度叶片效
11
压气机轮盘结构
• 作用：固定叶片并使叶片对气体做功
盘轴做成一 盘与叶片做
体简化结构
成一体
整体叶盘
12
• 整体叶盘就是和普通盘相比就是没有盘与叶片相互连接的榫槽或销钉 • 整体叶盘结构：
• 1.减少榫头的漏气量提高效率 • 2.避免有榫头的磨蚀、裂纹及锁片的损坏带来的故障 • 3.要考虑叶片被外物打伤后的维修问题（如何解决？）
• 轴流式压气机动叶和静叶的作用：基元级工作轮叶栅的作用，
扩压、加功；基元级整流器叶栅的作用，扩压导向。
9
叶片与轮盘的选材
• 压气机工作时，转子与更高的，转速旋转，一般均在，10000转/分以上，
转子上的工作叶片与轮盘均产生，很大的离心力。工作叶片产生的离心 力使叶片收到拉伸，并通过叶片的根部传给轮盘。轮盘除承受本身的离 心力外，还要承受工作叶片传来的离心力，因此轮盘的工作条件比，叶 片，苛刻得多，设计中要保证工作叶片和轮盘钛
合金来制造。后几级温度较高，钛合金承受不了，所以压气机，工作叶 片和轮盘都用用能耐高温的合金钢制成。
10
转子叶片结构
• 宽弦：提高抗外物击打能力，减振。 • 带凸肩：阻尼叶片通过凸肩间的相互干摩擦来消耗叶片能量，起到减
振的作用。
• 蜂窝结构：减轻重量。（RR公司）
• 因为，等内径通道，叶片的高度可以更高，所以，中间层的气体，
做功更多，而中间层的气流，做功是比设计要求做功更多的（右 下图）。所以有利于提高，后面级压气机叶片的效率。
8
为什么压气机叶片要分为静子与转子？
• 轴流式压气机工作时工作叶片以很高的速度，旋转，对空气
流做功，不仅使空气受到压缩，压强提高，而且使空气加速， 以较大的速度向后排出，气流离开工作叶片后，进入整流器 片中，整流叶片不仅按一定角度排列，而且叶片间的通道做 成扩散形状，空气流在扩散型的整流叶片通道中，流速降低， 根据伯努利定律，在流动中流速降低出压强必然升高。因此， 空气在整流叶片中得到进一步增强，增压后的空气以一定角 度，流出整流叶片进入下一级工作叶片。
航空发动机压气机叶片的 设计
1
2
看图提问题 初步设计 具体设计
需 要 解 决 的 问 题
能 分 清 前 后 吗
为 何 有 两 种 叶 片
叶 片 的 选 材
转 子 叶 片 结 构
压 气 机 轮 盘 结 构
防 喘 装 置 的 设 计
防 止 外 来 物 砸 伤
3
压气机需要解决的问题
压压气气决机机的的 需 问特 要 题点 解
抗外物打伤能 力和进包口容处能力
强
转速高
对空气做功
叶片长而薄
加外强物结易构打设伤计、、 提结高冰可、靠腐性蚀
叶转片子根要部有、足轮够 盘强承的受刚负性荷和极强
大度
要 效求 率效 提率 高高 、、 工 作叶稳型定设可计靠
易 防振 喘动 、、 减高 少频 振 动、疲避劳免共振
4
为什么采用多级压气机？
• 1.压比越高，燃机效率越高。 • 2.单级压比比较低，一般为1.3左右。
13
防喘装置的设计
• 1.喘振原因：进气畸变，吞烟，进气道阻塞 • 2.防喘措施：
• 放气机构 • 可调进口导向器叶片 • 可调静子叶片 • 处理机匣 • 多转子
14
防止外来物砸伤
• 对大涵道比风扇及涡轮轴发动机尤为重要 • 措施： • 叶片上加凸台，带冠； • 小展弦比叶片； • 防尘网 • 离子分离器
减少压气机 对级气数体加功量
切向小速，度级受数多 强度限制
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个人对这个问题的理解
• 左下图为环壁附面层引起的轴向速度变形示意图，由于附面层逐
级变厚，和流动通道的逐渐减小，因此越往后，轴向速度分布变 形越大。
• 等内径通道，适用于小流量压气机，有利于增大后面级，压气机
叶片的高度。为什么呢？因为，同样体积的空气，如果在，平均 半径大的圆环柱体中，一定比平均半径小的圆环，半径差小（叶 片高度）（参考右图）
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谢谢！
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为什么压气机各级叶片要设计成长短不一的？
• 1.因为压气机的气流通道是按工况来设计的，气流流到每个地方的截面
积，均正好与气流流量相适应。
• 2.为了保证，流量连续，从前到后压气机的流动通道是收缩型的。 • 3.等外径设计、等内径设计与等中径设计
6
等内径设计
等外径设计
优优点点
缺点
缺点
充分提高叶 片提切高向末速级度叶片效
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压气机轮盘结构
• 作用：固定叶片并使叶片对气体做功
盘轴做成一 盘与叶片做
体简化结构
成一体
整体叶盘
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• 整体叶盘就是和普通盘相比就是没有盘与叶片相互连接的榫槽或销钉 • 整体叶盘结构：
• 1.减少榫头的漏气量提高效率 • 2.避免有榫头的磨蚀、裂纹及锁片的损坏带来的故障 • 3.要考虑叶片被外物打伤后的维修问题（如何解决？）
• 轴流式压气机动叶和静叶的作用：基元级工作轮叶栅的作用，
扩压、加功；基元级整流器叶栅的作用，扩压导向。
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叶片与轮盘的选材
• 压气机工作时，转子与更高的，转速旋转，一般均在，10000转/分以上，
转子上的工作叶片与轮盘均产生，很大的离心力。工作叶片产生的离心 力使叶片收到拉伸，并通过叶片的根部传给轮盘。轮盘除承受本身的离 心力外，还要承受工作叶片传来的离心力，因此轮盘的工作条件比，叶 片，苛刻得多，设计中要保证工作叶片和轮盘钛
合金来制造。后几级温度较高，钛合金承受不了，所以压气机，工作叶 片和轮盘都用用能耐高温的合金钢制成。
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转子叶片结构
• 宽弦：提高抗外物击打能力，减振。 • 带凸肩：阻尼叶片通过凸肩间的相互干摩擦来消耗叶片能量，起到减
振的作用。
• 蜂窝结构：减轻重量。（RR公司）
• 因为，等内径通道，叶片的高度可以更高，所以，中间层的气体，
做功更多，而中间层的气流，做功是比设计要求做功更多的（右 下图）。所以有利于提高，后面级压气机叶片的效率。
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为什么压气机叶片要分为静子与转子？
• 轴流式压气机工作时工作叶片以很高的速度，旋转，对空气
流做功，不仅使空气受到压缩，压强提高，而且使空气加速， 以较大的速度向后排出，气流离开工作叶片后，进入整流器 片中，整流叶片不仅按一定角度排列，而且叶片间的通道做 成扩散形状，空气流在扩散型的整流叶片通道中，流速降低， 根据伯努利定律，在流动中流速降低出压强必然升高。因此， 空气在整流叶片中得到进一步增强，增压后的空气以一定角 度，流出整流叶片进入下一级工作叶片。
航空发动机压气机叶片的 设计
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2
看图提问题 初步设计 具体设计
需 要 解 决 的 问 题
能 分 清 前 后 吗
为 何 有 两 种 叶 片
叶 片 的 选 材
转 子 叶 片 结 构
压 气 机 轮 盘 结 构
防 喘 装 置 的 设 计
防 止 外 来 物 砸 伤
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压气机需要解决的问题
压压气气决机机的的 需 问特 要 题点 解
抗外物打伤能 力和进包口容处能力
强
转速高
对空气做功
叶片长而薄
加外强物结易构打设伤计、、 提结高冰可、靠腐性蚀
叶转片子根要部有、足轮够 盘强承的受刚负性荷和极强
大度
要 效求 率效 提率 高高 、、 工 作叶稳型定设可计靠
易 防振 喘动 、、 减高 少频 振 动、疲避劳免共振
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为什么采用多级压气机？
• 1.压比越高，燃机效率越高。 • 2.单级压比比较低，一般为1.3左右。
13
防喘装置的设计
• 1.喘振原因：进气畸变，吞烟，进气道阻塞 • 2.防喘措施：
• 放气机构 • 可调进口导向器叶片 • 可调静子叶片 • 处理机匣 • 多转子
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防止外来物砸伤
• 对大涵道比风扇及涡轮轴发动机尤为重要 • 措施： • 叶片上加凸台，带冠； • 小展弦比叶片； • 防尘网 • 离子分离器