发动机原理(航空)课件：第一章2、3、4、5节航空燃气涡轮发动机工作原理
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发动机原理第一章1讲.ppt
2020年3月31日
• 附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等)
2020年3月31日
•工作过程
进气道将工质引入 压气机增压 燃烧室 喷油燃烧加热 涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速 以高速排气到体外
进气道
压气机
燃烧室
涡轮 排气喷管
2020年3月31日
沿发动机流程参数变化
2020年3月31日
q Cp(T T )
2
9i
0
2020年3月31日
理想循环功和热效率
• 循环功 • 热效率
W q q Wp Wc
1
2
q q
1
2
W
th
q
q
1
1
2020年3月31日
理想循环功＝循环过程所包围的面积
2020年3月31日
理想循环热效率 ＝理想循环功占加热量的比
2020年3月31日
如何获得尽可能大的循环功？ 如何获得尽可能高的循环热效率？
ce
W f(
c
e
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热 比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比 理想循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2020年3月31日
重要结论
为提高循环热效率，应尽可能提高循环 增压比； 为提高循环功，应尽可能提高循环加热 比； 存在有最佳增压比，增压比过大将使循 环功减小； 提高循环加热比，使循环最佳增压比增 加； 提高部件效率，有利于提高循环功和热 效率。
• 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。
2020年3月31日
发动机特征截面
• 附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等)
2020年3月31日
•工作过程
进气道将工质引入 压气机增压 燃烧室 喷油燃烧加热 涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速 以高速排气到体外
进气道
压气机
燃烧室
涡轮 排气喷管
2020年3月31日
沿发动机流程参数变化
2020年3月31日
q Cp(T T )
2
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理想循环功和热效率
• 循环功 • 热效率
W q q Wp Wc
1
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q q
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W
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q
q
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2020年3月31日
理想循环功＝循环过程所包围的面积
2020年3月31日
理想循环热效率 ＝理想循环功占加热量的比
2020年3月31日
如何获得尽可能大的循环功？ 如何获得尽可能高的循环热效率？
ce
W f(
c
e
• 由于热力过程损失的存在：
– 实际循环效率除受增压比影响外，还受加热 比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比 理想循环热效率低；
– 实际循环功低于理想循环功。
2020年3月31日
重要结论
为提高循环热效率，应尽可能提高循环 增压比； 为提高循环功，应尽可能提高循环加热 比； 存在有最佳增压比，增压比过大将使循 环功减小； 提高循环加热比，使循环最佳增压比增 加； 提高部件效率，有利于提高循环功和热 效率。
• 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。
2020年3月31日
发动机特征截面
1航空燃气涡轮发动机概述共97页PPT资料
去带动压气机。
喷管：使燃气继续膨胀, 加速, 提高燃气的速度。
一、涡轮喷气发动机的理想循环
布莱顿循环
布莱顿循环由绝热压缩过程 1-2、等压加热过程2-3、绝 热膨胀过程3-4和等压放热过 程4-1组成。由于这个循环在 等压加热，故也称为等压加 热循环。涡轮喷气发动机和 冲压喷气发动机的理想循环 就是布莱顿循环。
燃料使用效率高，噪声小，能获得较大加力比。
（3）涡轮螺旋浆发动机
涡轮螺旋桨发动机
由燃气涡轮发动机和螺旋桨组成,在它们之间还安 排了一个减速器
涡轮螺旋桨发动机的工作原理
螺旋桨产生拉力 气体流过发动机时产生反作用推力
在较低的飞行速度下,具有较高的推进效率, 所以 它在低亚音速飞行时的经济性较好
飞机动力装置
第三部分：燃气涡轮发动机 刘熊
第一章 航空燃气涡轮发动机概述
第一节 航空燃气涡轮发动机简介
燃气涡轮发动机的发展
喷气发动机的分类
发动机：将燃油燃烧释放出的热能转变为机 械能的装置
喷气发动机：把燃料的化学能转化为发动机 高速喷出燃气的动能，从而获得反作用力， 推进飞行器飞行的发动机。
喷入大气中的燃气与大气进行定压的放热过程。
0→2：绝热压缩 （进气道、压气机） 2→3：等压加热 （燃烧室） 3→5：绝热膨胀 （涡轮、喷管） 5→0：等压放热 （外界大气）
布莱顿循环
1kg工质所作的循环功（加热量与放热量之
略去压缩与膨胀过程中工质与各部件之间的热量交换, 忽 略实际过程中的摩擦, 假设在燃烧室中进行的燃油燃烧释 放出热能的化学反应过程为外部热源对工质加热的过程, 并且忽略由流动阻力和加热所引起的压力降低, 从而用定 压加热过程代替之
喷管：使燃气继续膨胀, 加速, 提高燃气的速度。
一、涡轮喷气发动机的理想循环
布莱顿循环
布莱顿循环由绝热压缩过程 1-2、等压加热过程2-3、绝 热膨胀过程3-4和等压放热过 程4-1组成。由于这个循环在 等压加热，故也称为等压加 热循环。涡轮喷气发动机和 冲压喷气发动机的理想循环 就是布莱顿循环。
燃料使用效率高，噪声小，能获得较大加力比。
（3）涡轮螺旋浆发动机
涡轮螺旋桨发动机
由燃气涡轮发动机和螺旋桨组成,在它们之间还安 排了一个减速器
涡轮螺旋桨发动机的工作原理
螺旋桨产生拉力 气体流过发动机时产生反作用推力
在较低的飞行速度下,具有较高的推进效率, 所以 它在低亚音速飞行时的经济性较好
飞机动力装置
第三部分：燃气涡轮发动机 刘熊
第一章 航空燃气涡轮发动机概述
第一节 航空燃气涡轮发动机简介
燃气涡轮发动机的发展
喷气发动机的分类
发动机：将燃油燃烧释放出的热能转变为机 械能的装置
喷气发动机：把燃料的化学能转化为发动机 高速喷出燃气的动能，从而获得反作用力， 推进飞行器飞行的发动机。
喷入大气中的燃气与大气进行定压的放热过程。
0→2：绝热压缩 （进气道、压气机） 2→3：等压加热 （燃烧室） 3→5：绝热膨胀 （涡轮、喷管） 5→0：等压放热 （外界大气）
布莱顿循环
1kg工质所作的循环功（加热量与放热量之
略去压缩与膨胀过程中工质与各部件之间的热量交换, 忽 略实际过程中的摩擦, 假设在燃烧室中进行的燃油燃烧释 放出热能的化学反应过程为外部热源对工质加热的过程, 并且忽略由流动阻力和加热所引起的压力降低, 从而用定 压加热过程代替之
发动机原理课件完整版：第一章1节
第一章
航空燃气涡轮发动机 工作原理
ppt课件
1
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
2020/11/18
ppt课件
2
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
T0
p
* 2
(
T
* 2
) 1
P
* 2
p0
T0
P0
T
* 2
T0
=
－1
th
1
1
－1
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ppt课件
17
三、理想循环-热效率
th 1
1
－1
• 理想循环热效率只与循环增压比有关，且 与循环增压比成正比。
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ppt课件
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三、理想循环-循环功
W q1th cp (T3* T2*)th
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ppt课件
3
第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 五大主要部件： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
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第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 附件系统 燃油系统、起动系统、滑油系统
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ppt课件
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二、工作过程
• 工作过程示意 • 进气道：输送工质（空气） • 压气机：压缩空气，提高压力 • 燃烧室：加热气体，提高总温
航空燃气涡轮发动机 工作原理
ppt课件
1
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
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第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
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三、理想循环-热效率
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• 理想循环热效率只与循环增压比有关，且 与循环增压比成正比。
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三、理想循环-循环功
W q1th cp (T3* T2*)th
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第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 五大主要部件： 进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
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第一节 涡轮喷气发动机热力循环
• 一、组成
– 附件系统 燃油系统、起动系统、滑油系统
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二、工作过程
• 工作过程示意 • 进气道：输送工质（空气） • 压气机：压缩空气，提高压力 • 燃烧室：加热气体，提高总温
航空发动机原理构造
航空发动机原理构造第一章、燃气涡轮发动机的工作原理1、燃气涡轮喷气发动机：将燃油燃烧释放的热能转化为机械能的装置。
它既是热机（将燃油化学能转化为热能），又是推进器（将热能转化为机械能）。
冲压式2、发动机涡喷涡轮式涡扇（包含桨扇）涡轴涡桨3、发动机分类依据：氧化剂来源；氧化剂形态；有无压气机4、燃气涡轮喷气发动机（Turbojet Engine）：以空气作为工质。
与航空活塞发动机相比这种发动机具有结构简单、重量轻、推力大、推进效率高，而且在很大的飞行速度范围内，发动机的推力随飞行速度的增加而增加。
5、涡轮螺旋桨发动机（Advanced Turbojet-propeller Engine）：组成：燃气轮机、螺旋桨、减速器工作原理：空气通过进气道进入压气机；压气机以高速旋转的叶片对空气做功压缩空气，提高空气的压力；高压空气在燃烧室内和燃油混合，燃烧，将化学能转化为热能，形成高温高压的燃气；高温高压的燃气在涡轮内膨胀，推动涡轮旋转输出功去带动压气机和螺旋桨，大量的空气流过旋转的螺旋桨，其速度有一定的增加，使螺旋桨产生相当大的压力；气体流过发动机，产生反作用推力。
优点：综合了涡喷和涡桨的优点，而且在较低的飞行速度下，具有较高的推 进效率，所以它在低压音速飞行时具有较好的经济性。
6、涡轮风扇发动机（Turbofan Engine ）:组成：进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压 涡轮、喷管工作原理：工作情况与涡喷发动机相同。
推力来源是风扇和内涵道推力。
涡 轮、燃烧室、尾喷管与涡喷发动机相同，压气机还可以提高发动 机性能。
优点：与涡喷发动机相比，涡扇发动机具有推力大，推进效率高，噪音低等 特点。
7、涡扇发动机有内外连个涵道。
8、涵道比：外涵流量与内涵流量的比值，用符号B 表示。
q q m m 21/B 。
9、涵道比越大，推力越大。
10、直升机主要使用涡轮轴发动机；涡轮风扇发动机主要用于民机；涡轮喷气发 动机主要用于军机。
《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。
《涡轮发动机的原理》课件
燃烧过程
2
燃烧室中的燃油和压缩空气混合燃烧，
产生高温高压气体。
3
排气过程
高温高压气体从涡轮中排出，驱动涡轮 机械负载并产生动力。
涡轮发动机的应用
1 航空领域
喷气式飞机和涡扇发动机 广泛应用于商业航空和军 用航空。
2 汽车领域
3 工业领域
涡轮增压技术使汽车发动 机提高功率和燃油经济性。
涡轮发电机和涡轮动力机 械在工业生产中发挥重要 作用。
涡轮发动机的构造
压Байду номын сангаас机的构造
压气机由多级气压扇、高压压气 机和低压压气机组成，负责将空 气压缩。
燃烧室的构造
燃烧室由燃料喷嘴和燃烧室壁面 组成，用于使燃料燃烧并产生高 温高压气体。
涡轮的构造
涡轮由高压涡轮和低压涡轮组成， 通过蓄能机械能以驱动压气机和 涡轮机械负载。
工作过程分析
1
空气压缩过程
压气机将空气压缩，提高密度和温度。
未来发展趋势
涡轮发动机的新技术
新材料、新设计和新制造技术将进一步提高涡轮发 动机的性能。
环保性能的提升
涡轮发动机的燃烧效率和废气排放将得到改善，符 合环保要求。
《涡轮发动机的原理》 PPT课件
涡轮发动机是一种高效且广泛应用于多个领域的发动机。本课件将介绍涡轮 发动机的基本原理、构造、工作过程以及应用和未来发展趋势。
简介
涡轮发动机的定义
涡轮发动机是以涡轮机械能直接驱动气动机械 继续完成机械工作的内燃机。
涡轮发动机的分类
涡轮发动机可以分为喷气式、涡桨和涡扇发动 机。
基本原理
压气机的作用
压气机通过压缩空气 增加其密度，提供给 燃烧室进行燃烧。
航空发动机工作原理(教学课件)
中国，美国，俄罗斯，英国，法国
工业之花
皇冠上的明珠
课程总结
航空发动机提供飞机推力，更推动工业发展 工作原理：风扇+风车+燃烧=航空发动机 核心机：压气机+燃烧室+涡轮 性能指标：推力/推重比
双歼 发 ： 国是 产中 “国 太第 行一 ”代 舰 涡载 扇战 斗 机 -10H
—15
谢 谢
3.2 性能指标：发动机推重比
N
N F G F
V
发动机推力 NF G 发动机重量 G
m
P 0
A5
C5
P5
F m(C5 V ) A5 (P 5 P 0)
最简单的涡喷发动机结构示意图
目前世界上能自行设计研制飞机的国家有 近40多个，能够独立研制高性能航空发动机的 国家却只有少数几个国家。 ——只有联合国五个常任理事国
航空发动机的工作原理航空工 Nhomakorabea系：王雨峰
航空飞行的新纪元
1903年12月17日，莱特兄弟驾驶“飞行者”1号， 实现了有动力、载人、持续、稳定和可操作的 重于空气的飞行器首次升空。
谁提供了飞机的推力？
航空发动机（aero-engine），是为航空器提 供推动力或支持力的装置，是航空器的心脏。
想不想知道我是如何提供推动？ 先看看生活中的智慧吧！
2.2 喷油燃烧，空气变热，能量增加
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体！
2.3 热气流过风车，推动风车转动 风车转动推动风扇的转动
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体！
2.4 热气流过风车后以高速喷出发动机。
3.1 发动机推力
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m
工业之花
皇冠上的明珠
课程总结
航空发动机提供飞机推力，更推动工业发展 工作原理：风扇+风车+燃烧=航空发动机 核心机：压气机+燃烧室+涡轮 性能指标：推力/推重比
双歼 发 ： 国是 产中 “国 太第 行一 ”代 舰 涡载 扇战 斗 机 -10H
—15
谢 谢
3.2 性能指标：发动机推重比
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N F G F
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发动机推力 NF G 发动机重量 G
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P5
F m(C5 V ) A5 (P 5 P 0)
最简单的涡喷发动机结构示意图
目前世界上能自行设计研制飞机的国家有 近40多个，能够独立研制高性能航空发动机的 国家却只有少数几个国家。 ——只有联合国五个常任理事国
航空发动机的工作原理航空工 Nhomakorabea系：王雨峰
航空飞行的新纪元
1903年12月17日，莱特兄弟驾驶“飞行者”1号， 实现了有动力、载人、持续、稳定和可操作的 重于空气的飞行器首次升空。
谁提供了飞机的推力？
航空发动机（aero-engine），是为航空器提 供推动力或支持力的装置，是航空器的心脏。
想不想知道我是如何提供推动？ 先看看生活中的智慧吧！
2.2 喷油燃烧，空气变热，能量增加
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体！
2.3 热气流过风车，推动风车转动 风车转动推动风扇的转动
航空发动机工作原理
风车、风扇、轴一体！
2.4 热气流过风车后以高速喷出发动机。
3.1 发动机推力
V
m
航空发动机概述精品PPT课件
4、涡轮轴发动机
➢ 涡轮轴发动机用于直升机，与涡桨发动机相类似， 将燃气发生器产生的可用功几乎全部从动力涡轮 轴上输出，带动直升机的旋翼和尾桨。
➢ 涡轮轴发动机简图
发动机在飞机上的位置
机身内后部
发动机在飞机上的位置
机翼根部
发动机在飞机上的位置
机翼下（多用于旅客机）
发动机在飞机上的位置
机身后部平尾根部
冲压空气喷气发动机
脉动式空气喷气发动机
（2）燃气涡轮喷气发动机
发动机工作时，空气的压缩除了利用冲压 的作用外，主要依靠专门的压气机来完成。
燃气涡轮喷气发动机的分类
用于飞机的航空燃气轮机： 涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机
用于直升飞机的航空燃气轮机： 涡轮轴发动机
1、涡轮喷气发动机
一、航空活塞式发动机
按混合气着火的方法区分 点燃式发动机
电嘴产生电火花点燃混合气 压燃式发动机
不装电嘴
一、航空活塞式发动机
按冷却发动机的方法区分 气冷式发动机
直接利用飞行中的迎面气流来冷却气缸 液冷式发动机
利用循环流动的冷却液来冷却气缸
一、航空活塞式发动机
按气缸排列的方式区分 直列型发动机
二、喷气发动机
火箭发动机
固体火箭发动机
液体火箭发动机
无压气机式空 气喷气发动机
冲压式喷气发动机 脉动式喷气发动机
空气喷气发动机
涡轮喷气发动机
有压气机式空气喷 气发动机
涡轮风扇发动机 涡轮螺旋桨发动机
涡轮轴发动机
1、火箭发动机
火箭发动机自身带有氧化剂，燃料燃烧时 不需要外界输入空气来助燃，可以在真空 中飞行，飞行高度不受限制。
根据采用的燃料不同，分为固体燃料火箭 发动机和液体燃料火箭发动机两种。
飞机发动机分类和工作原理通用课件
更换磨损部件包括更换气缸、 轴承、密封圈等，这些部件的 更换周期取决于其磨损程度和 使用情况。
在更换部件时，应选择与原厂 相同规格和质量的部件，以确 保发动机的性能和安全性。
使用合适的润滑油
润滑油在发动机中起到润滑、冷却、 清洁和防锈的作用，使用合适的润滑 油对发动机的正常运转至关重要。
在加油过程中，应确保油液的清洁度， 防止杂质和水分进入发动机内部，从 而影响润滑效果和发动机的性能。
涡轮
总结词：能量转换
详细描述：涡轮是发动机中用于将燃烧产生的能量转换为机械能的部分，高温高压的燃气驱动涡轮旋转，涡轮 再通过传动轴将动力传递给压气机和螺旋桨，推动飞机前进。
04
火箭发动机的工作原理
推进剂燃烧
推进剂燃烧
火箭发动机通过燃烧推进剂产生大量热能， 将热能转化为动能，推动火箭升空。
推进剂类型
01
定期检查是确保飞机发动机正常 运转的重要措施。检查包括对发 动机各部件的外观检查、性能测 试以及油液分析等。
02
03
性能测试包括对发动机的功率、 燃油消耗率、排放等参数进行检 测，以评估发动机的性能状态。
04
更换磨损部件
随着发动机的使用，各部件会 逐渐磨损，如不及时更换，将 会影响发动机的性能和安全性。
固体火箭推进剂和液体火箭推进剂是两种常 见的推进剂类型，它们在燃烧效率和安全性 方面有所不同。
燃烧室压力
燃烧室压力是火箭发动机的重要参数，它影 响着发动机的推力和燃烧效率。
喷管工作原理
01
02
03
喷管形状
火箭发动机的喷管通常采 用收敛、扩张或轴对称形 状，以实现最佳的燃气膨 胀和推力输出。
喷管材料
喷管材料需要承受高温、 高压和腐蚀介质等恶劣环 境，常用的材料包括金属、 复合材料等。
北航航空燃气涡轮发动机课件
6.4 环境特性
发动机吸入外来物
美国客机迫降纽约河道155人获救
2009年1月15日下午，美国全美航空公司一架前往北卡罗来纳州夏洛特市的A-
320班机（1549 航班）从纽约拉瓜蒂亚机场起飞过程中遭飞鸟撞击失去动力
，迫降在纽约哈德逊河河面上。由于驾驶员临危不惧、处置得当，机上155人 全部获救，引起世人观注！
原因
ncor
对于同样的发动机转速， 只增加大气温度 T0 使得换 n 算转速下降，导致共同工 T0* 作点沿工作线下移，增压 比和空气流量减小
qmcor qm T2* P2*
大气压力对特性的影响
气压降低 推力下降
PS0从10.98个大气压 F下降10％
耗油率不变 原因
小小的飞鸟为何能威胁这么大的飞机飞行安全:一只体重900克的鸟， 如果以相对时速185公里与飞机相撞，其冲击力就有1190公斤
鸟撞民用飞机
2002年A320从美国西部一机场起飞时吸入大鸟 2004.09 Foker100 2号发动机吸鸟
改进发动机风扇部件设计 提高抗鸟撞能力
风扇叶片 风扇机匣（包容环）
③雨天工作时，相当于在发动 机进口喷水，水沿流程蒸发， 使压缩过程的吸热过程变成 放热过程，压气机各级进口 温度下降，使各级换算转速 增加，后几级流通能力加大
湿度增加使 R湿空气和Cp湿空气 增加，导致发动机排气 V9 加大，但空气流量减小 ， 综合作用使推力减小
6.3 雷诺数对发动机性能影响
大气条件对起飞性能的影响
民用涡扇发动机
常采用控制发动机压比EPR=const的起飞状态 控制规律，随着 T0 升高，发动机转速和排气 温度T*5（即EGT）增大，以保持推力不变 为保证发动机工作安全，当 T*5达到最高允许 排气温度T*5max ，改为T*5 = const的起飞状态 控制规律 转换这两种控制规律的T0大约为30℃ T0<30℃时发动机控制规律制定应保证起飞推 力（即起飞状态保持推力不变的控制） T0>30℃以后，因随 T0增加发动机热端部件温 度而增高，采用超温保护控制，控制规律自 动保持T*5 = T*5max，推力将随气温增加而下降
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
发动机原理课件完整版：第一章2、3、4、5节
• X f — 摩擦阻力 • 因与飞行方向相反，故均为负。
2020年4月14日
6
二、推力公式推导
• Fin
01
qm gV 9qm aV 0p0A 0 pdAF inp9A 9
0
• 动量定理：
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。
2020年4月14日
7
二、推力公式推导
• Feff
F eff F inF out
01
9
qm gV 9qm aV 0p0A 0pdAp9A 9pdAXf
0
01
9
p0dA p0A9 p0A0
0
9
p0A0= p0dAp0A9 0
2020年4月14日
8
二、推力公式推导
• Feff
F eff F inF out
01
9
qm gV 9qm aV 0p0A 0pdAp9A 9pdAXf
0
01
qmgV9qmaV0(p9p0)A9 推力
01
9
(pp0)dA (pp0)dAXf 阻力
0
01
附加阻力 压差阻力 摩擦阻力
2020年4月14日
9
二、推力公式推导
• 推力 • 附加阻力 • 压差阻力 • 摩擦阻力
F q m g V 9 q m a V 0 (p 9 p 0 )A 9
2020年4月14日
19
一、性能指标
• 示例： • 进行发动机地面台架试车，其中发动机进
口流量100kg/s，进口速度120m/s，排气速 度800m/s，尾喷管完全膨胀，则发动机产 生的推力是多少？ • A 68000N • B 80000N
发动机原理课件完整版：第一章1节
p9
T9
(
T
* 2
)
1
(
T
* 3
)
1
T0
T9
T9
T
* 3
T0
T
* 2
16
三、理想循环-热效率
th
q1 q2 q1
1
q2 q1
1
c p (T 9
c
p
(T
* 3
T0)
T
* 2
)
1
c
pT
0
(
T T
9 0
1)
c
p
T
* 2
(
T T
* 3 * 2
1)
32
发动机热力基础
5、热力学第一定律 热量、内能和机械能之间的相互转换和守 恒关系。 dq=du+pdv dq=dh-vdp
p2
q=cp(T2-T1)- vdp p1
2019年9月21日
33
发动机热力基础
6、热力过程
定容过程：W=0 q=Δu=cv(T2-T1) 定压过程： Δu=cv(T2-T1) W=R（T2-T1）
th
1
T0 T2*
1 1 T2*
T0
p
* 2
(
T
* 2
) 1
P 2*
p0
T0
P0
T
* 2
T0
=
－1
th
1
1
－1
2019年9月21日
17
三、理想循环-热效率
飞机涡轮发动机工作原理
飞机涡轮发动机工作原理
飞机涡轮发动机是一种将空气压缩、燃烧燃料并产生推力的发动机。
它通过一系列的工作过程实现飞机的动力输出。
首先，来自周围空气的空气进入发动机的进气道，经过滤网进行过滤，然后被压缩机进行压缩。
压缩机由多个旋转的叶片组成，将空气压缩到更高的压力和温度。
被压缩的空气接着进入燃烧室，与注入其中的燃料混合并点燃。
燃料的燃烧产生高温高压的燃气，这些燃气在高压下经过喷嘴发出。
喷嘴发出的高速燃气通过涡轮，涡轮由从喷嘴发出的高速燃气推动。
涡轮转动的同时，通过轴连接到压缩机，带动压缩机的转动，使压缩机继续压缩进气。
另一方面，涡轮的转动也通过轴连接到推力轴，推力轴带动飞机的推进器旋转。
推进器通过向后喷出高速气流，产生反作用力，推动飞机向前运动。
同时，喷嘴发出的燃气继续通过涡轮的推动，流经燃气轮机，进一步释放能量。
燃气轮机通过轴连接到涡轮，将燃气轮机的能量传递回涡轮，推动涡轮的旋转。
这样，涡轮发动机形成了一个循环流程，不断地将空气压缩、燃烧和推力输出。
飞机依靠涡轮发动机产生的推力，实现飞行过程中的动力需求。
发动机原理完整版第一章23、45节PPT课件
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2020/11/20
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
Fs F qma
每秒钟流过发动机的每公斤空气产生的推力. 忽略进出口流量变化，完全膨胀：Fs V9 V0 又进行地面台架试验： Fs V9
提供推动力的作用：
(1) 克服飞行阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力俯仰（偏航）力矩 推力分布
2020/11/20
3
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
2020/11/20
4
二、推力公式推导
• 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
F F F ef f 2020/11/20
in
ou5t
二、推力公式推导
• Fout
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；
2020/11/20
19
一、性能指标
• 示例： • 进行发动机地面台架试车，其中发动机进
口流量100kg/s，进口速度120m/s，排气速 度800m/s，尾喷管完全膨胀，则发动机产 生的推力是多少？ • A 68000N • B 80000N
2020/11/20
航空发动机工作原理课件
压缩过程
空气经过多级压缩，最终达到较高的压力水平，为燃 烧做准备。
压缩比
压气机出口的空气压力与进口空气压力的比值，影响 发动机性能。
航空发动机的涡轮原理
涡轮工作
涡轮叶片在燃气作用下旋转，将燃气中的能量转 化为机械能。
动力输出
涡轮输出的机械能通过传动轴传递给压气机和其 他部件，驱动发动机运转。
涡轮效率
推力
推力是航空发动机产生的主要动力，用于克服飞机前进时所 受的阻力。推力的大小取决于发动机的转速和进气压力。
功率
功率表示发动机在单位时间内所做的功，是衡量发动机性能 的重要参数。功率与转速和扭矩有关，通常用千瓦（kW）或 马力（hp）表示。
燃油消耗率
燃油消耗率
燃油消耗率是指发动机每产生一定推 力或功率所消耗的燃油量。低燃油消 耗率意味着发动机效率高，经济性好 。
为了平衡性能和可靠性，涡轮进口温度需要进行严格控制。现代发动机采用先进的冷却技术、耐高温 材料和热管理系统来控制涡轮进口温度。
发动机排气温度
发动机排气温度
发动机排气温度是指航空发动机中燃烧 后废气的出口温度。排气温度是衡量发 动机性能和运行状态的重要参数之一。
VS
排气温度的控制
排气温度过高可能导致发动机部件的热损 伤，而排气温度过低则可能影响发动机性 能。因此，需要对发动机排气温度进行监 测和控制，以确保其在正常范围内。
航空发动机工作原理课件
目 录
• 航空发动机概述 • 航空发动机工作原理 • 航空发动机的主要部件 • 航空发动机的性能参数 • 航空发动机的维护与保养 • 未来航空发动机的发展趋势
01
航空发动机概述
航空发动机的定义与分类
总结词
航空发动机是用于产生飞行器所需动力的装置，根据工作原理和结构特点，可分 为活塞式发动机、燃气涡轮发动机和冲压发动机等。
空气经过多级压缩，最终达到较高的压力水平，为燃 烧做准备。
压缩比
压气机出口的空气压力与进口空气压力的比值，影响 发动机性能。
航空发动机的涡轮原理
涡轮工作
涡轮叶片在燃气作用下旋转，将燃气中的能量转 化为机械能。
动力输出
涡轮输出的机械能通过传动轴传递给压气机和其 他部件，驱动发动机运转。
涡轮效率
推力
推力是航空发动机产生的主要动力，用于克服飞机前进时所 受的阻力。推力的大小取决于发动机的转速和进气压力。
功率
功率表示发动机在单位时间内所做的功，是衡量发动机性能 的重要参数。功率与转速和扭矩有关，通常用千瓦（kW）或 马力（hp）表示。
燃油消耗率
燃油消耗率
燃油消耗率是指发动机每产生一定推 力或功率所消耗的燃油量。低燃油消 耗率意味着发动机效率高，经济性好 。
为了平衡性能和可靠性，涡轮进口温度需要进行严格控制。现代发动机采用先进的冷却技术、耐高温 材料和热管理系统来控制涡轮进口温度。
发动机排气温度
发动机排气温度
发动机排气温度是指航空发动机中燃烧 后废气的出口温度。排气温度是衡量发 动机性能和运行状态的重要参数之一。
VS
排气温度的控制
排气温度过高可能导致发动机部件的热损 伤，而排气温度过低则可能影响发动机性 能。因此，需要对发动机排气温度进行监 测和控制，以确保其在正常范围内。
航空发动机工作原理课件
目 录
• 航空发动机概述 • 航空发动机工作原理 • 航空发动机的主要部件 • 航空发动机的性能参数 • 航空发动机的维护与保养 • 未来航空发动机的发展趋势
01
航空发动机概述
航空发动机的定义与分类
总结词
航空发动机是用于产生飞行器所需动力的装置，根据工作原理和结构特点，可分 为活塞式发动机、燃气涡轮发动机和冲压发动机等。
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• Feff
Feff Fin Fout
01
9
qmgV9 qmaV0 p0 A0 pdA p9 A9 pdA X f
0
01
qmgV9 qmaV0 (p9 p0 )A9
推力
01
9
(p p0 )dA (p p0 )dA X f 阻力
0
01
附加阻力 压差阻力 摩擦阻力
18
一、性能指标
1、推力
如果v0=0，则为地面台架试验 F qmav9
F119 qma=125kg/s v9=1200m/s F=150000N
2020年9月27日
19
一、性能指标
• 示例： • 进行发动机地面台架试车，其中发动机进
口流量100kg/s，进口速度120m/s，排气速 度800m/s，尾喷管完全膨胀，则发动机产 生的推力是多少？ • A 68000N • B 80000N
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
Fs F qma
每秒钟流过发动机的每公斤空气产生的推力. 忽略进出口流量变化，完全膨胀：Fs V9 V0 又进行地面台架试验： Fs V9
2020年9月27日
22
一、性能指标
2、单位推力 大涵道比民用涡扇：300 高性能小涵道比军用涡扇：700-1200
单位推力越大，迎头面积越小。
2020年9月27日
23
一、性能指标
3、推重比 FW = F / W
• 无量纲量 • 综合性指标： 反映气动热力循环的设计水平（如高单位推 力），反映结构设计水平。 • 统计：W增加1kg导致飞机重量增加2.5kg。
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
2020年9月27日
14
第三节 性能指标和基本要求
一、性能指标 1、推力 • 单位：N、daN、kgf
F qmgV9 qmaV0 (p9 p0 )A9
Fm
2020年9月27日
9
二、推力公式推导
• 推力 • 附加阻力 • 压差阻力 • 摩擦阻力
F qmgV9 qmaV0 (p9 p0 )A9
01
Xa (p p0 )dA
0
9
X p (p p0 )dA 01
Xf
2020年9月27日
10
二、推力公式推导
• Feff与F
F FX X X
第一章
航空燃气涡轮发动机 工作原理
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 第一节 涡轮喷气发动机热力循环 • 第二节 推力公式 • 第三节 性能指标和基本要求 • 第四节 能量转换与效率 • 第五节 发展方向
2020年9月27日
2
第二节 推力公式
一、有效推力及推力分布
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。
Fp
2020年9月27日
15
一、性能指标
1、推力（动量变化） • 空气：Fa qma (V9 V0 ) • 燃油： Ff qmf (V9 0)
Fm Fa Ff qmgV9 qmaV0
qma qmf 排出燃气流量 排出进口空气流量 • 大涵道比（民用）涡扇 燃油/空气 几/ ‰ • 小涵道比（军用）涡扇 燃油/空气 几/%
提供推动力的作用：
(1) 克服飞行阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力俯仰（偏航）力矩
推力分布
2020年9月27日
3
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
2020年9月27日
4
二、推力公式推导
eff
a
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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!
2020年9月27日
11
二、推力公式推导
• Feff与F
非安装推力
F FX X X
eff
a
p
f
安装推力
安装损失
• 安装位置
• 飞机机体设计必须与发动机工作相匹配， 以减小安装损失。
2020年9月27日
12
二、推力公式推导
• 推力 F q V q V ( p p )A
mg 9
ma 0
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
发动机推力＝空气流量进排气速度差
2020年9月27日
13
第一章 航空燃气涡轮发动机工作原理
• 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
F F F ef f 2020年9月27日
in
out 5
二、推力公式推导
• Fout
9
F pdA X
out
f
01
• dA — 短舱外表面微元面积在垂直于轴向
2020年9月27日
20
一、性能指标
1、推力 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 例如: GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
D=0.3m
2020年9月27日
2020年9月27日
16
一、性能指标
1、推力（压力变化）
Fp p9 A9 p0 A9
2020年9月27日
17
一、性能指标
1、推力 推力： F qmgV9 qmaV0 (p9 p0 )A9 尾喷管完全膨胀：p9=p0 忽略进出口流量差异 qmg=qma
F qma (v9 v0 )
2020年9月27日
2020年9月27日
7
二、推力公式推导
• Feff
Feff Fin Fout
01
9
qmgV9 qmaV0 p0 A0 pdA p9 A9 pdA X f
0
01
9
p0dA p0 A9 p0 A0
0
9
p0 A0 = p0dA p0 A9
0
2020年9月27日
8
二、推力公式推导
方向上的投影；
• X f — 摩擦阻力 • 因与飞行方向相反，故均为负。
2020年9月27日
6
二、推力公式推导
• Fin
01
qmgV9 qmaV0 p0 A0 pdA Fin p9 A9
0
• 动量定理：
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。