第一讲 燃气涡轮发动机概述

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野 外 发 电 机
授课人 贾斯法
16
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
涡喷六(WP-6)发动机
用于
歼六 强五
授课人 贾斯法
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4. 涡轮喷气发动机-(WP)
授课人
贾斯法
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4. 涡轮喷气发动机-(WP)
19
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
授课人
贾斯法
20
4.涡轮喷气发动机—进气道
作用、 结构、 工作特点 防止外物打伤;防冰
授课人
贾斯法
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加力式涡轮风扇发动机扇发动机 F-4“鬼怪”式战斗机 用涡扇(斯贝MK202)换装涡喷(J79)后 飞机性能的改进 最大M数 由 2.2→2.4 最大航程 ↑54% 加速到M=2的时间 ↓1/3 爬升到12000m的时间 ↓20%
授课人 贾斯法
41
加力式涡轮风扇发动机
60年代后期采用高循环参数 总压比≈25、T3≈1600K 发展高性能核心机 研制成专为先进战斗机用的、推重比为8.0一 级8的发动机 F100-PW-100→F-15 (1974)
授课人 贾斯法
24
4.涡轮喷气发动机—涡轮
燃气在涡轮叶片中流动
授课人
贾斯法
25
4.涡轮喷气发动机—尾喷管
作用: 燃气膨胀以高速 (550-600 米/秒) 喷出
授课人
贾斯法
26
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
气流在发动机进、出口的变化
进气速度为零,排气速度大增 根据牛顿第三定律,这股流过发动机的气流 产生发动机的推力。
402 5.9
481
38.8 45 2.794 0.575 95.1
75
两种巨型客机
载客量(三级布置) 航程 起飞重量 机身长 多于500人 14000~16000 km 大于 500 吨 70~86 m
B747-500X、B747-600X A380-100、A380-200
授课人 贾斯法
76
两种巨型客机
授课人
贾斯法
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联合攻击机 JSF
一机三型 一条生产线完成三型飞机生产 一机三型 CTOL型 常规起降 23 t 空军用 STOVL短距起飞垂直降落型 23 t 海军陆战队、英海军用 CV即舰载型 海军用 较前二者重
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授课人
贾斯法
联合攻击机 JSF
~2010年服役 将与F-22成为美国主力战斗机 投资约160亿美元 计划生产3000架 供英海军60架、英空军200架
授课人
贾斯法
72
波音777双发客机
授课人
贾斯法
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波音777双发客机
波音777大型双发客机 1990年提出,1995年6月投入营运 对发动机的要求 特大的推力:飞机起飞总重大于280吨 要求单台发动机推力大于370~450 kN
当时最大推力约为275 kN
特高的可靠性:双发客机航行任何航线
即要求投入航线营运之初获得180分钟 ETOPOS的 批准
授课人 贾斯法
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用于B777的三种发动机
普惠 PW 4084 4098 GE90 -75B -92B Trent -884 -
8104 推力 kN 338 453 351 421 涵道比 6.5 5.9 8.4 8.4 5.4 总压比 36.0 42.0 39.3 42.0 风扇直径 m 2.844 3.124 耗油率 0.566 0.572 0.560 取证时间 94.4 98.3 94.11 96.5 00.2 2006年3 月 航空发动机结构设计
2006年3月
航空发动机结构设计
81
航空发动机发展特点
授课人
贾斯法
7
2.涡轮轴发动机 (WZ)
带有两级减速器;用于直升飞机上
Sikorsky UH-60L Black Hawk 授课人 贾斯法
Boeing AH-64D Apache Longbow
8
2.涡轮轴发动机 (WZ)
授课人
贾斯法
9
2.涡轮轴发动机 (WZ)
MTR390
慕尼黑涡轮联合公司/透博梅卡 /罗罗
授课人
贾斯法
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4. 涡轮喷气发动机-(WP)
发动机的推力 T
T=G空气×(W出口-W进口)/g
G空气: 每秒流进发动机的空气量,kg/s W出口: 尾喷管流出的燃气速度,m/s W进口: 流进发动机的空气速度,m/s
授课人
贾斯法
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4. 涡轮喷气发动机-(WP)
加力燃烧室 装在涡轮后,短期供入燃油燃烧, 使排气温度、 速度增加,增加发动机推力。
洛克西德公司
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贾斯法
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联合攻击机 JSF
授课人
贾斯法
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动力装置之二---波音公司
授课人
贾斯法
65
大涵道比涡扇发动机
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大涵道比涡扇发动机
60年代美国军方提出战略远程大型运输机 起飞总重约350吨、航程约12000公里
要求发动机
推力≈20000kgf
耗油率比中小涵道涡扇发动机低1/3
授课人 贾斯法
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涡轮风扇发动机
60年代初期研制成功后,很快被民航客机广泛采 用 飞机 波音707、波音727、波音737、三叉戟、快 帆,伊尔62、图154、DC-9 发动机 JT3D、JT8D、康维、斯贝、D-30。
授课人
贾斯法
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涡轮风扇发动机
循环参数 总压比 涡轮前燃气温度 涵道比
推力18000-22000 kg 耗油率比小涡扇低1/3 授课人 贾斯法
高涵道比涡扇发动机特点
起飞推力大 耗油率低 噪声低
授课人 贾斯法
第一代宽体客机
B747
1970年
L1011 (1972) DC-10 (1971)
71
高涵道比涡扇发动机
已在现代民机上广泛采用 A300、A310、A320、A330、A340, B737、B747、B757、B767、B777, A3XX B747-500X、 B717、A318、湾流Ⅴ
授课人
贾斯法
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第 3.5代战斗机
EF2000 Rafale“阵风”
授课人 贾斯法
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第3.5代战斗机的发动机 (1)
EJ200 推力=88.3 kN 推重比=10.0
授课人
贾斯法
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第3.5代战斗机的发动机 (2)
M88-2 推力=75 kN 推重比=8.5
授课人
贾斯法
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联合攻击机-JSF
授课人
贾斯法
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F-22用发动机-F119-PW-100
总压比 35 涵道比 ~0.2 涡轮前燃气温度 ~1850~1950 K 3+6___1+Leabharlann Baidu 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0
授课人 贾斯法
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F119 与 F100 比较
级数 17---11 少 6 级 零件数少 40% 中间推力大 47% 可使战斗机超声速巡航 巡航耗油率低 11% 可靠性、维修性好
在航空发展史中占有重要地位但存在 着较大的缺点 能否发展一种既能产生大的推力,经 济性又好的发动机?
授课人
贾斯法
32
5.涡轮风扇发动机-(WS)
授课人
贾斯法
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涡轮风扇发动机
特征: 将涡轮出来的燃气再流入一个涡轮,在涡轮 中膨胀作功,向前驱动一个直径比原有压气 机大的风扇 (结构同于压气机) 风扇出来的空气一部分流入压气机 (称内涵), 一部分由压气机外部流过 (称外涵)
授课人
贾斯法
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涡轮风扇发动机-军用
特征 在高性能战斗机上的应用 要求: 迎风面积小,推重比大 发展
先进的核心机,采用小涵道比,再装上加力 燃烧室。
授课人
贾斯法
39
加力式涡轮风扇发动机
起飞推力大 加力比(加力推力/不加力推力)大 巡航耗油率低 减少迎风面积适合战斗机
授课人
贾斯法
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联合攻击机 JSF
JSF 洛克西德公司方案
授课人 贾斯法
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联合攻击机 JSF
JSF 波音公司方案
授课人 贾斯法
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联合攻击机 JSF
F-35 2001年10月26日美空军宣布洛克希德.马丁的 X-35方案为JSF的中标机型并命名为F-35
授课人 贾斯法
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动力装置之一--
燃气涡轮发动机概述
授课人 贾斯法
长沙航空职业技术学院航空维修工程学院
一、航空燃气涡轮发动机分类
1.涡轮螺桨发动机 2.涡轮轴发动机 3.地面燃气轮机 4.涡轮喷气发动机 5.涡轮风扇发动机
授课人 贾斯法
2
1.涡轮螺旋桨发动机 (WJ)
授课人
贾斯法
3
1.涡轮螺旋桨发动机 (WJ)
安-70超大型运输机
授课人 贾斯法
航空发动机结构设计 10
2.涡轮轴发动机 (WZ)
T-700 涡轴发动机
授课人 贾斯法
11
2.涡轮轴发动机 (WZ)
授课人
贾斯法
12
2.涡轮轴发动机 (WZ)
授课人
贾斯法
13
2.涡轮轴发动机 (WZ)
授课人
贾斯法
14
3.地面用燃气轮机
油 田 灭 火 机
授课人 贾斯法
15
3.地面用燃气轮机
授课人
贾斯法
21
4.涡轮喷气发动机—压气机
作用: 提高进入燃烧室的空气压力 重要参数: 增压比(P出口/P进口) 影响发动机性能好坏的一个主要参数
授课人
贾斯法
22
4.涡轮喷气发动机—燃烧室
作用、特点、构造
授课人
贾斯法
23
4.涡轮喷气发动机—涡轮
作用: 燃气膨胀作功驱动压气机 组成: 静子 转子 特点: 高温、高转速 涡轮前燃气温度—影响发动机性能好坏的一个重 要参数
授课人
贾斯法
29
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
经济性差 高温、高速燃气由尾喷管排出,能量量损失 大,因此经济性差。 特别在开加力时,经济性更差。 耗油率 SFC 涡轮喷气发动机耗油率大,约0.90 kg/kgf/h
授课人
贾斯法
30
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
授课人
贾斯法
31
4. 涡轮喷气发动机-(WP)
授课人 贾斯法
4
1.涡轮螺旋桨发动机 (WJ)
特征: 不直接产生推力,通过减速器带动螺旋桨;
螺桨转速不变,桨角变化,得到不同推力;
发动机在高亚音飞行时,热力效率高;
用于低速运输机及轻型飞机。
授课人
贾斯法
5
1.涡轮螺旋桨发动机 (WJ)
授课人
贾斯法
6
1.涡轮螺旋桨发动机 (WJ)
涡轮螺桨发动机结构简图
授课人 贾斯法
44
四代机对发动机的要求
推重比大于 10.0 不开加力的最大推力 即中间推力要大 采用矢量喷管
45
X-35矢量喷口
授课人
贾斯法
46
矢量喷管
授课人
贾斯法
F119
47
矢量喷口
授课人
贾斯法
48
苏-37的超机动飞行
授课人
贾斯法
49
苏-27的眼镜蛇机动飞行
授课人
贾斯法
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苏-37的钟状机动飞行
对发动机的要求
推力 340 kN级 DOC 比B747-400低10%~23% GP7267/7275/7167 Trent 900(~400 kN)
授课人 贾斯法
俄罗斯的巨型客机-“俄罗斯之翼”KP860
载客 860人 航程 12000~15000km 起飞总重 620~650 吨 翼展 88 m 机身长 80 m
授课人
贾斯法
67
高涵道比涡扇发动机
采用大风扇 (高涵道比) 增加低压涡轮级数 增加高压涡轮后的燃气能量 高总压比、高涡轮前燃气温度 采用先进技术
授课人
贾斯法
68
高涵道比涡扇发动机
采用三高指标
高涵道比 高总压比 高涡轮前燃气温度 5.0-8.0 25-30 1600-1650k
授课人 贾斯法
78
俄罗斯的巨型运输机 安-225
起飞重量 600吨 载重量 250吨 装有六台PS-90高涵道比 涡轮风扇发动机
授课人
贾斯法
79
高涵道比涡扇发动机
2001年11月19月 GE-90推力达到 535 kN
授课人
贾斯法
80
航空发动机发展特点
对产品的设计要求 适用性、可靠性、维修性 经济性、耐久性
授课人
贾斯法
42
第 3代战斗机的发动机
F100-PW-229 129.4 kN 推重比=8.0 F110-GE-129 129.1 kN 推重比=8.0 AL-31F(АЛ-31Ф) 122.6 kN 推重比=8.0
授课人 贾斯法
43
第4代战斗机的特点
高的敏捷性 好的隐身性 短距起飞着陆能力 超声速巡航能力
授课人
贾斯法
34
涡轮风扇发动机
特征(续) 由尾喷管喷出的燃气速度低了,内涵推力小了 外涵气流也产生推力 推力大了,排出的能量小了 耗油率低了, 比涡喷约低1/3
涡扇发动机推力=内涵推力+外涵推力 >涡喷发动机推力
授课人 贾斯法
35
波音-707
用JT3D涡扇换装JT3C涡喷
飞机性能的变化 起飞滑跑距离减少 29.4% 最大航程增加 27.6% 爬升率提高 110% 最大巡航速度提高 8.2%
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