2航空发动机与燃气轮机

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燃烧室
燃烧室是将压气机出来的高压空气与燃料 混合并进行燃烧的装置。
燃料的化学能转变为热能。
燃烧室
组成：扩压器、燃油喷嘴、涡流器、火焰 筒和燃烧室外套
单管燃烧室 环管燃烧室 环形燃烧室 ……
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冲击式涡轮：水 力涡轮，蒸汽涡 轮
反力式涡轮：航 空燃气轮机
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涡轮-叶片
涡轮叶片内冷通道
Introduction
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Fan
Compressor
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Combustor
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轴流压气机
转子在旋转的过程中将气流向后推，这时 气流的压力提高，温度也会升高。静子的 功用是将因为转子的作用而产生旋转的气 流导引回轴向，以正确的角度进入下一组 转子。通常是一组转子和一组静子交互配 置，而一组转子和静子就称为一级。
离心式压气机
离心式压缩机则是利用叶 轮旋转时产生的离心力将 气流向外推，而产生加压 的效果。一级的离心式压 缩机就能有数级轴流式压 缩机的压比，对于较小型 的燃气轮机来就是不错的 选择，但是由于气流是向 外辐射，必须以大幅弯曲 的通道折回内部，故能量 的耗损也较大。
热能与动力工程 专业导论
王锁芳
E-mail: sfwang@nuaa.edu.cn Tel: 84892200-2219
现代航空发动机与燃气轮机
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热力循环
Brayton Cycle
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组成结构
燃气涡轮发动机（Gas turbine engine或 Combustion turbine engine）或称燃气轮 机，是属于热机的一种发动机。燃气轮机 是一个广泛的称呼，基本原理大同小异。
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压气机
压缩比：压缩比是压气机的主要性能指 标，指的是气流压力在加压后与加压前的 比，通常压缩比较高的燃气轮机，效率也 较高，但是气流在压缩过程中温度会上 升，考虑到涡轮所能承受的温度有一定的 限度，压缩比太高反而不好。
组合式压气机
轴流式压气机和离心式压气机的组合。
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涡轮
涡轮的目的是将气流的能量转换为机械能，因此 叶片的形状与压缩机会稍有不同，重视的是气流 通过时能产生的作用力，与飞机机翼希望升力大 而阻力小的要求类似。
涡轮叶片直接受到高温高压气流的冲击，为了提 高燃烧温度以提升燃气轮机的效率，涡轮叶片必 须使用耐高温、在高温下仍保有高强度及寿命的 耐热材料制成。
叶片结构上也常使用一些特殊设计，例如常见的 作法是将叶片设计为中空，然后将冷空气或冷却 液导入内部，在叶片内部流动时可以产生冷却效 果，还有在表面设计许多小孔喷出冷空气，随着 空气流动而覆盖整个叶片，阻隔以避免高温空气 直接冲击叶片，以达到保护的效果。
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涡轮
反力式涡轮工作 能力比冲击式大 得多
组成结构
由涡轮输出的机械能中，一部份会用来驱 动压气机，另一部份则经由传动轴输出， 用以驱动我们希望驱动的机构如发电机、 传动系统等。
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压气机
压气机：对气流做功，以提高气流的压力。 通常有轴流式和离心式两种。
轴流压气机
轴流式压缩机会有许多的叶片，形状类似 螺旋桨叶片，分为“静子”（stator）与“转子” （rotor）两种。
主要由压缩机（compressor）、燃烧室 （combustion chamber）、涡轮（turbine） 等部份构成。
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组成结构
新鲜空气由进气道进入燃气轮机后，首先由压缩 机加压成高压气体，接着由喷油嘴喷出燃油与空 气混合后在燃烧室进行燃烧成为高温高压气体， 然后进入涡轮段推动涡轮，将热能转换成机械能 输出，最后的废气由排气管排出。
Turbine
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Engine testing
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燃烧室
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单管燃烧室
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环管燃烧室
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环形燃烧室
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燃烧室
加力燃烧室
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涡轮
燃气轮机通常使用轴流式涡轮，构造上与 轴流式压缩机相似，同样是一组定子与一 组转子合称为一级。涡轮叶片与螺旋桨及 飞机机翼相似，气流流过时产生作用力， 对转子叶片作功而使其转动，而能将气流 的能量转换成机械能输出，因此气流在通 过涡轮后，温度与压力都会下降。