1航空燃气涡轮发动机概述97页
航空燃气涡轮发动机概述
航空燃气涡轮发动机概述航空燃气涡轮发动机是现代航空工业中最重要的动力装置之一、它具有高效率、高功率密度和高可靠性等优点，被广泛应用于各类飞机中。
本文将概述航空燃气涡轮发动机的工作原理、结构组成、分类、性能指标以及未来发展方向等内容。
航空燃气涡轮发动机的工作原理基于燃烧室内的燃气推动涡轮。
它由压气机、燃烧室和涡轮组成。
首先，压气机将空气压缩，提高其温度和压力。
然后，压缩空气进入燃烧室，与燃料混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
最后，高压燃气通过涡轮使其旋转，产生推力，并从尾喷管排出。
可见，航空燃气涡轮发动机的工作原理是通过涡轮驱动压气机，提供压缩空气并将其推向尾喷管。
航空燃气涡轮发动机的结构组成包括压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管和附属系统等。
压气机主要通过叶片的旋转将空气压缩，提高其温度和压力。
燃烧室用于将燃料与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。
涡轮通过燃气的膨胀驱动压气机，使其继续工作，并产生推力。
尾喷管用于将高压燃气排出，并产生反作用力。
附属系统包括供油系统、冷却系统和控制系统等，用于保证发动机的正常运行。
航空燃气涡轮发动机可以根据压气机的工作循环分类为单转子和双转子发动机。
单转子发动机只有一个压气机和一个涡轮，如连杆式发动机。
双转子发动机具有两个对称的压气机和涡轮，如军用飞机上常用的分段式发动机。
根据尾喷管的形式，航空燃气涡轮发动机还可分为直喷式和径向喷管式。
航空燃气涡轮发动机的性能指标主要包括推力、燃油消耗率、比功率、绕程推力比和起动性能等。
推力是发动机提供的推动力量，决定飞机的加速能力和最大速度。
燃油消耗率是单位推力下消耗的燃油量，直接影响飞机的航程和经济性。
比功率是单位发动机质量下产生的推力，用于衡量发动机的功率密度。
绕程推力比是发动机在巡航状态下产生的推力与起飞推力的比值，用于衡量发动机的高空巡航性能。
起动性能包括发动机的起动时间和起动能力，在冷启动和热启动时对飞机的起飞和复飞具有重要影响。
燃气涡轮发动机01-基础知识
混流式涡轮发动机
总结词
混流式涡轮发动机是一种结合了轴流式和离心式特点的燃气涡轮发动机，具有较高的效率和较广泛的适用范围。
详细描述
混流式涡轮发动机的结构介于轴流式和离心式之间，其压气机采用轴流式设计，而涡轮机则采用离心式设计。这 种设计使得混流式涡轮发动机在低速和高速飞行时都能保持良好的性能。此外，混流式涡轮发动机的适用范围较 广，可以用于多种不同类型的飞行器。
清洁发动机外部和内部的灰尘、污垢等，保持发动机的清洁度。
紧固件检查
检查并紧固发动机上的螺栓、螺母等紧固件，确保其牢固可靠。
定期保养与维修
01
02
03
油液更换
定期更换发动机的润滑油、 燃油等油液，保证发动机 的正常运转。
滤清器更换
定期更换空气滤清器、机 油滤清器等滤清器，防止 杂质进入发动机，影响其 正常运转。
管路是否漏油等。
05
燃气涡轮发动机的发展趋势与未 来展望
技术创新与改进
材料工艺
采用更先进的材料和制造工艺，提高燃气涡轮发动机的性能和耐 久性。
冷却技术
研究和发展更有效的冷却技术，以应对高温、高压的工作环境。
控制系统
改进和优化燃气涡轮发动机的控制系统，提高其稳定性和可靠性。
应用领域的拓展
航空领域
部件检查与更换
定期检查发动机的部件， 如轴承、密封圈等，如有 损坏或磨损严重应及时更 换。
常见故障诊断与排除
发动机过热
01
检查冷却系统是否正常工作，散热器是否清洁，风扇是否正常
运转等。
发动机振动过大
02
检查发动机安装是否牢固，轴承、齿轮等部件是否磨损严重，
北航航空燃气涡轮发动机课件(全集)
对应点速度方向相同， 大小成比例
f1 ( M a , M u ) f1 (
* K
qm 2
2 2
n , ) 2 n , ) 2
动力相似
轴向Ma相等 切向Mu相等
K f2 (M a , M u ) f2 ( 2 P2* /101325 2 T2* / 288
+i
扭速
后果：强烈振动、熄火
V1a +i Wu
喘振现象
压气机喘振的现象是气流发生低频大 幅度脉动，产生爆音 压气机出口压力迅速下降，排气温度 T*4迅速升高，转速nL、nH下降，发动 机振动加大 仪表指示摆动，严重时发动机停车 应采取必要的防喘措施，尽可能避免 压气机工作不稳定、发生喘振
2k 2
2k 几何出口角 2 出口气流角
通用特性线的变化原因
当相似转速一定、减少相似 流量将引起 PA 正攻角、叶背分离 扭速增加，增压比增加 效率先升后降 严重时喘振
低频、高振幅脉动 放“炮声” “吐火” 出口压力迅速降低，涡轮前温 度迅速提高，转速迅速下降
2012/10/31 8
引起性能参数变化的原因
外界条件：进气总温和总压 工作转速 压气机空气流量
f1 (qm , n, p , T )
* K * 2 * 2
K f 2 (qm , n, p , T )
* 2 * 2
2012/10/31 9
压气机通用特性线
相似理论 相似准则
20
可转动静子导流叶片防喘
通过调节静子叶片角度，使动叶进口气流的绝 对速度向转动方向偏斜，相对速度的方向与设 计状态相接近，进气攻角恢复到“零”，消除 了叶背分离，因此防止了喘振发生
1航空燃气涡轮发动机概述共97页PPT资料
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
航空燃气涡轮发动机原理,王琴芳
航空燃气涡轮发动机原理引言航空燃气涡轮发动机（Gas Turbine Engine）是一种利用燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮，从而产生推力的发动机。
它广泛应用于现代航空领域，是飞机的主要动力装置之一。
本文将详细解释航空燃气涡轮发动机的基本原理，包括工作循环、组成部分以及运行过程。
工作循环航空燃气涡轮发动机的工作循环主要包括压缩、燃烧和膨胀三个过程。
1.压缩（Compression）：在这个过程中，来自外部的空气经过进气口进入发动机，并经过多级压缩器（Compressor）进行压缩。
压缩器由多个转子和定子组成，通过旋转运动将空气逐渐压缩，并提高其温度和压力。
2.燃烧（Combustion）：在这个过程中，经过压缩后的空气进入到燃烧室（Combustion Chamber），与喷入的燃料混合并点燃。
燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷向涡轮（Turbine）。
3.膨胀（Expansion）：在这个过程中，高温高压气体经过涡轮的作用，使其旋转并释放出能量。
涡轮与压缩机共用一根轴，因此涡轮的旋转也会带动压缩机的旋转。
同时，涡轮还通过输出轴将剩余的能量传递给飞机的推进系统，产生推力。
组成部分航空燃气涡轮发动机由多个组成部分构成，下面将对每个部分进行详细解释。
1.进气系统（Inlet System）：进气系统负责将外界空气引入发动机内部，并通过滤清器去除杂质。
进气口通常位于飞机的前部，并采用特殊设计以确保稳定流量和适当压力。
2.压缩系统（Compression System）：压缩系统由多级压缩器组成，其中的转子和定子通过旋转运动将空气逐渐压缩。
这样做不仅提高了空气的密度和温度，也为燃烧提供了必要的条件。
3.燃烧室（Combustion Chamber）：燃烧室是将压缩空气与喷入的燃料混合并点燃的地方。
在燃烧过程中，释放出的能量会使气体温度和压力升高，为后续的膨胀提供动力。
4.涡轮（Turbine）：涡轮是航空燃气涡轮发动机中最重要的组成部分之一。
燃气涡轮发动机1
激波损失：
气体经过激波时，速度和温度都发生突跃变化，粘性和导热作用很大。
在气体温度很高，激波很强的情况下，甚至气体的热力学平衡状态也会遭到破坏。这
种破坏过程是不可逆过程，按热力学第二定律，气体的熵增加，同时有很大一部分机
械能转化为热能，这就是所谓激波损失。在超声速流动中，一般总会产生激波。对于
作超声速运动的飞行器，激波的出现会引起很大的阻力；对于超声速风洞（见风洞）、
运动定律：牛顿三大定律 牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或
受平衡力的作用时（Fnet=0），总是保持静止状态或匀速直线运动状态 ，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第二运动定律 ：物体的加速度跟物体所受的合外力成
正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
不可压流中任意一点流体的静压与动压之和保持不变
5. 音速
音速与气体状态参数之间的关系：
a = kRT
a = dp / d
k ：比热比； R ：气体常数； T ：气体静温； p ：静压;
ῤ : 密度；
马赫数：流场中任一点处的流速v与该点处气体的音速a的比值，叫该点 处 气流的马赫数，用Ma表示，即
Ma = v/a 亚音速流动：Ma 《1.0 音速流动：Ma =1.0
进气道和压气机等内流设备，在气流由超声速降为亚声速时出现的激波，会降低风洞
和发动机的效率。所以，减弱激波强度以减小激波损失是实际工作中的一项重要课题。
基本分类：
激波就其形状来分有正激波、斜激波。在超声速来流中，尖头体头部通常形成附 体激波，在钝头体前部常形成脱体激波。
人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数M0.9空中时速约 950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧 增。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经 机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同 时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这 些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递 速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速 相同时，声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个 不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去.突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无 法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度 集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为 音爆(Sonic Boom)。
发动机原理：第一章2、3、4、5节航空燃气涡轮发动机工作原理
2021年1月18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
2021年1月18日
qmf=1kg/s，Hu=42900kJ/kg，求th 、p 、 0 。
2021年1月18日
44
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
2021年1月18日
45
第五节 发展方向
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
2021年1月18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
2021年1月18日
4
二、推力公式推导
Hale Waihona Puke 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
2021年1月18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
2021年1月18日
第一讲 燃气涡轮发动机概述
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
51
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+1 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0
授课人 贾斯法
52
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
授课人
贾斯法
40
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)
2006年3月
航空发动机结构设计
2024年航空燃气涡轮机培训资料
应急程序示意图
01 燃油泄漏
立即切断燃油供应，开启灭火器
02 燃气轮机失速问题
减小推力，控制飞机姿态
03
总结
航空燃气涡轮发动机的维护与故障排除是飞行安 全的重要环节，只有严格依照维护流程和故障排 除原则，以及严谨的紧急情况处理和安全意识培 训，才能确保飞机的安全飞行。
● 04
第四章 未来航空燃气涡轮发 动机技术发展趋势
● 06
第六章 总结与展望
技术总结
航空燃气涡轮发动 机技术的重要性
航空燃气涡轮机是飞机的 关键部件之一，直接影响 着飞行安全和效率。 其技术的发展水平直接关 系到飞机的性能和经济效 益。
发动机维护的要点
定期检查涡轮机叶片的磨 损情况，及时更换受损部 件。 保持涡轮机内部的清洁， 防止杂质对发动机性能造 成影响。
头
常用方法和 技巧
掌握故障排除的 有效方法和技巧
紧急情况处理
燃油泄漏
立即采取应急措施 隔离泄漏源头 通知地面人员
燃气轮机失速问题
稳定飞行姿态 尽快寻找原因 及时采取应对措施
安全意识培训
安全规定和 操作流程
严格遵守安全规 定，正确操作发
动机
紧急情况下 的应对措施
快速反应，按照 紧急处理流程执
行
● 03
第3章 航空燃气涡轮发动机 的维护与故障排除
维护流程
航空燃气涡轮发动机 的维护流程包括定期 检查和保养，确保发 动机处于良好状态， 以提高性能和延长使 用寿命。同时，故障 预防和处理也是维护 流程中重要的环节， 及时发现并解决潜在 问题，保障飞行安全。
故障排除原则
故障分类和 诊断
准确判断故障类 型，找到故障源
自动诊断故障，提高效率
民用航空燃气涡轮发动机简介
《民航概论》课程作业民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理姓名：***学院(系)：民航（飞行）学院专业：*************班级：0710103学号：******************二О一二年十二月二十四日民用航空涡轮喷气发动机各部件简介及其工作原理民用航空自开始以来，随着时代的变迁和人们生活水平的提升，正处于高速发展状态。
各经济发展较迅速的国家均争相发展自己的航空航天产业，民用航空则是一个关系民生的重要组成部分。
我国自1920年开通第一条航线以来，民航正处于跨越式发展阶段，无论是投入还是硬件设施，足以与发达国家相聘美。
然而发动机作为飞机的心脏，一直是遏制民航发展的一个瓶颈。
作为南京航空航天大学民航学院的一名学生，在学习了民航概论，飞行原理等课程后，通过参考各种文献和书籍，我在这仅其中的很小一部分，即航空涡轮喷气发动机发表自己的一些浅薄认知。
民用航空发动机作为飞机的核心，关系着整架飞机的运行及安全。
喷气涡轮发动机共由五部分组成：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。
每一个部分各自发挥着作用，又相互影响，相互制约。
1.进气道在民用航空中发动机一般是一个独立的整体，进气道也几乎与机身有一定间隔，并非作为一体化设计，当然也有将发动机与机身进行一体化设计的，一般在军用飞机中较为常见。
进气道作为发动机的起始部分，有着非常重要的作用，对整台发动机的工作有着重要的影响，甚至可以说，如果进气道出问题，整台发动机都不能工作甚至毁坏。
进气道的作用大致为：在各种状态下，将足量的空气以最小的流动损失，顺利地引入压气机；当压气机进口处的气流马赫数小于飞行马赫数时，通过冲压压缩空气，提高空气的压力；在所有飞行条件和发动机工作状态下，进气道的增压过程避免过大的空间和时间上的气流不均匀性，以减少风扇或压气机喘振和叶片振动的危险；进气道的外阻力应尽可能小。
进气道有两种，分别是亚音速进气道和超音速进气道。
在民用航空中，安全始终是放在首要地位，因此绝大部分民用客机是工作在亚音速阶段。
1燃气涡轮发动机01基础知识93.pptx
4
1.2 物体的运动--惯性参考系
• 牛顿运动定律
–惯性参考系
• 运动只有相对于一定的参考系才有意义 • 在这种参考系中观察，一个不受力作用的物体或处于受
力平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动的 状态不变，这样的参考系称为惯性参考系 • 并非任何参考系都是惯性系 • 对一般力学现象来说，地面参考系是一个足够精确的惯 性系
同。
F
dM
dt
13
1.3 热力学基础
• 1.3.1 热力学的基本概念 – 系统（热力系）：在热力学中将研究对象的物质及其所在
的空间称为系统。 –外界：系统之外能够以某种方式与系统发生相互作用的局部
区域内的物质称为外界。 –界面：系统与外界之间的分界面称为界面。
• 界面可以是真实的, 也可以是假想的; • 可以是固定的, 也可以是运动的。 • 系统与外界之间的相互作用是指能量（包括热量和功）交
– 三相点
• 物质的汽化曲线，熔解曲线和升华曲线的交点称为三相点。或是 物质的固态，液态和气态共存的温度点。
3
1.2 物体的运动--牛顿第一定律
• 牛顿运动定律
–一、牛顿第一定律
• 任何物体都保持静止的或沿一直线作匀速运动的状态， 直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止
• 牛顿第一定律指明了任何物体都具有惯性 • 所谓惯性，就是物体所具有的保持其原有运动状态不变
换和质量交换。
14
1.3 热力学基础
• 系统的分类：
–闭口系：与外界无质量交换的系统称为闭口系。
• 特点是系统中包含工质的质量保持不变。
–开口系：与外界有质量交换的系统称为开口系。
• 特点是系统的容积保持不变。
典型航空燃气涡轮发动机PPT课件
Typical aero gas turbine engines
精品ppt
1
主要内容
• 燃气涡轮发动机的发明 • 航空燃气涡轮发动机的作用和要求 • 航空燃气涡轮发动机的基本类型 • 典型航空燃气涡轮发动机介绍
精品ppt
2
燃气涡轮喷气发动机的发明
弗兰克·惠特尔 (Frank Whittle) 英国航空工程师、 发明家、喷气 推进技术的先驱、空军准将。1907年6月1日生于英国考文垂的伊 尔斯顿。1923年加入皇家空军，入克伦威尔皇家空军学院学习并 接受飞行训练。1928年在一篇《关于燃气涡轮和喷气反作用飞机》的论 文中，首次提出了喷气热力学的基本公式。同年，惠特尔以优异成绩毕业， 成为皇家空军的战斗机驾驶员。1930年又取得第一个涡轮喷气发动机设计 的专利。1931—1932年任新型飞机试飞员。后到皇家空军工程学校和剑桥 大学进修。
6
航空燃气涡轮发动机的作用和要求
设计要求
军用发动机
民用发动机
1. 性能：推力、耗油率、起动等 2. 适用性：稳定性、加力、吸烟 3. 结构和安装 4. 可靠性 5. 维修性 6. 隐身性、矢量推力
1. 起飞推力和推重比 2. 巡航耗油率 3. 结构和安装 4. 可靠性、寿命和维护性 5. 污染物排放 6. 低噪声
英国在第二次世界大战后期和战后使用的各型喷气战斗机，大都是 根据惠特尔的设计而研制成的。50年代初，惠特尔又先后研制成世界上第 一种涡轮螺旋桨旅客机“子爵号”和第一架涡轮喷气客机“彗星号”。 1953年出版了《喷气机：开拓者的精故品事ppt》。1996年8月9日去世，享年3 89岁。
燃气涡轮喷气发动机的发明
1. 涡轮喷气发动机 Turbo-jet engine
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
航空燃气涡轮发动机结构
航空燃气涡轮发动机结构航空燃气涡轮发动机是现代飞机所使用的主要动力装置之一。
它的结构复杂且精密，由多个部件组成，各个部件相互配合，协同工作，以提供强大的推力和高效的燃烧效率。
本文将对航空燃气涡轮发动机的结构进行详细介绍。
一、总体结构航空燃气涡轮发动机的总体结构可以分为压气机、燃烧室和涡轮三大部分。
其中，压气机负责将空气压缩，提高空气密度；燃烧室将压缩后的空气与燃料混合并燃烧；涡轮则利用燃烧产生的高温高压气体的动能驱动压气机和燃烧室，并产生推力。
二、压气机压气机是航空燃气涡轮发动机的核心部件之一，它负责将空气进行压缩，提高空气密度，为燃烧提供充足的氧气。
压气机通常由多级叶轮和定子组成，通过叶轮的旋转将空气进行逐级压缩。
叶轮上的叶片形状精确设计，使得空气在经过时能够受到最大限度的压缩和加速。
定子则起到引导空气流动的作用，使得空气能够顺利通过叶轮。
三、燃烧室燃烧室是航空燃气涡轮发动机中进行燃烧的部分，它负责将压缩后的空气与燃料混合并燃烧，产生高温高压气体。
燃烧室通常由燃烧室壁、喷油器和火花塞等组件组成。
燃烧室壁采用耐高温材料制成，能够承受高温高压气体的冲击和腐蚀。
喷油器负责将燃料喷入燃烧室，确保燃烧过程的稳定和充分。
火花塞则用于点火，引燃燃料和空气的混合物。
四、涡轮涡轮是航空燃气涡轮发动机中的另一个重要部分，它负责将燃烧室中产生的高温高压气体的动能转化为机械能，驱动压气机和燃烧室。
涡轮通常由高压涡轮和低压涡轮组成，它们分别与压气机和燃烧室相连。
高压涡轮叶片上的喷嘴将高温高压气体喷向叶片，使其旋转；低压涡轮则通过高压涡轮的轴传递动力，进一步提供推力。
五、其他部件航空燃气涡轮发动机还包括多个其他重要的部件，如燃油系统、冷却系统、起动系统和控制系统等。
燃油系统负责将燃料供给给燃烧室，确保燃烧过程的持续和稳定。
冷却系统则通过向关键部件供给冷却剂，降低其温度，保护部件不受高温的影响。
起动系统用于启动发动机，提供起动能量。
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后
慕课航空燃气涡轮发动机结构设计课后总结本课程主要介绍了航空燃气涡轮发动机的结构设计，包括发动机的基本组成部分、工作原理、主要零部件、材料选择等方面。
通过学习，我们可以了解到航空燃气涡轮发动机的复杂性和重要性，以及相关技术和制造工艺的发展历程。
一、航空燃气涡轮发动机概述1.1 航空燃气涡轮发动机的定义和分类1.2 航空燃气涡轮发动机的工作原理1.3 航空燃气涡轮发动机的优点和缺点1.4 航空燃气涡轮发动机在航空运输中的应用二、航空燃气涡轮发动机基本组成部分2.1 压气机2.2 燃烧室2.3 高压涡轮2.4 低压涡轮2.5 推力装置三、航空燃气涡轮发动机主要零部件3.1 叶片和叶盘3.2 涡轮盘和转子盘3.3 齿轮箱和传动系统3.4 燃烧室和喷嘴3.5 油系统和润滑系统四、航空燃气涡轮发动机材料选择4.1 叶片材料4.2 转子盘材料4.3 涡轮盘材料4.4 燃烧室材料4.5 推力装置材料五、航空燃气涡轮发动机的制造工艺5.1 铸造工艺5.2 焊接工艺5.3 加工工艺5.4 表面处理工艺六、航空燃气涡轮发动机的维护与保养6.1 发动机检修周期和标准6.2 发动机故障诊断和排除方法6.3 发动机保养方法和注意事项七、航空燃气涡轮发动机的发展趋势与前景7.1 航空燃气涡轮发动机技术的新进展7.2 航空燃气涡轮发动机的节能环保特点7.3 航空燃气涡轮发动机在未来的应用前景结语航空燃气涡轮发动机是现代航空运输的关键技术之一，其结构设计和制造工艺的优化和改进对于提高飞行安全和经济效益具有重要意义。
通过本课程的学习，我们可以更好地了解航空燃气涡轮发动机的基本知识和发展趋势，为未来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
航空燃气涡轮发动机概述
§ 定压放热过程只有热损失，没有流动损失，所 以，实际的放热过程与理想循环的放热过程相 同。
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
•摩擦降低了总压，热阻损失降低了总
温
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
第三节 涡轮喷气发动机推力和 效率（*）
航空燃气涡轮发动机概述
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
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。
PPT文档演模板
航空燃气涡轮发动机概述
一、推力的产生
气流流过发动机时，发动机的内壁及各部件对气体 施加作用力，使其动量发生变化，而气体必然同时 给予发动机及各部件以反作用力。这些反作用力在 轴向分力的合力，即推力。
§ 推力：提供给飞机，克服飞机前进阻力或使飞机 加速而作功的力。
§ 有效推力＝发动机内推力 － 短舱的阻力
航空燃气涡轮发动机概述
§ 燃气涡轮喷气发动机的理想化条件
Ø 假设工质完成的是一个封闭的热力循环
Ø 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
燃气涡轮发动机概述
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
4
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
5
四代机对发动机的要求
授课人 贾斯法
2
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
3
4.涡轮喷气发动机—燃烧室
❖ 作用、特点、构造
授课人 贾斯法
4
4.涡轮喷气发动机—涡轮
❖作用： ❖燃气膨胀作功驱动压气机
授课人 贾斯法
8
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
授课人 贾斯法
9
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
0
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
1
2006年3月 航空发动机发展特点
航空发动机结构设计
❖对产品的设计要求 ❖适用性、可靠性、维修性 ❖经济性、耐久性
1航空燃气涡轮发动机概述
1航空燃气涡轮发动机概述航空燃气涡轮发动机是一种常用于商用飞机、军用飞机和直升机的发动机类型。
它的核心部件是一个由高速旋转的轴上的叶片构成的压气机和一个由燃烧室和涡轮组成的烟尘，以及用于传递动力给飞机的推力装置。
下面将对航空燃气涡轮发动机的工作原理、组成部分和应用进行详细的概述。
航空燃气涡轮发动机的工作原理基于牛顿第三定律，即每个动作都有一个相等且相反的反作用力。
在航空燃气涡轮发动机中，空气经过压气机被压缩，然后与燃料混合并点燃，产生高温高压的气流。
这个气流推动涡轮旋转，在经过燃气涡轮之后，一部分动能被传递给了高速旋转的轴，使得轴和涡轮一起旋转。
最后，涡轮的旋转运动转化为向后的推力，推动飞机前进。
航空燃气涡轮发动机通常由几个主要组成部分组成。
首先是压气机，它由多个叶片组成，旋转时将空气压缩，增加了气体的压力和密度。
接着是燃烧室，它是一个容纳燃料和空气混合物并进行燃烧的区域。
在燃烧室中，燃料通过喷嘴喷入，并在点燃器的作用下点燃。
燃烧的产物是高温高压的气流。
这个气流通过与旋转的涡轮接触，使得涡轮旋转并将动能传递给后方的轴。
最后，涡轮的旋转运动产生的推力由推力装置传递给飞机。
航空燃气涡轮发动机具有许多优点，使其成为航空领域中最常用的发动机类型之一、首先，它具有较高的功率密度，可以为飞机提供足够的推力，以实现高速飞行。
其次，它的反应速度非常快，能够迅速响应飞行任务的要求。
此外，航空燃气涡轮发动机还具有良好的可靠性和耐久性，能够在艰苦的环境条件下进行长时间的工作。
航空燃气涡轮发动机主要应用于商业航空和军事航空中。
在商业航空领域，它被广泛用于大型客机和货机，为它们提供强大的动力和较高的巡航速度。
在军事航空领域，航空燃气涡轮发动机被用于战斗机、轰炸机和直升机等各种类型的飞机上，以提供超音速飞行和快速加速的能力。
总而言之，航空燃气涡轮发动机是一种在航空领域中广泛应用的发动机类型。
它的工作原理基于牛顿第三定律，通过利用空气的压缩和燃烧产生的气流来产生推力，驱动飞机飞行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
T4 (p4)kk1 T3 p3
代入上式，得：
T1 T4 T2 T3
T3 T4 T2 T1
代入得：
T
1T1 T2
1(p21)kk1
1
1
k1
k
p1
为工质被压缩后的压力p2与压缩前的压力p1的比值，
并称为增压比。
燃气涡轮喷气发动机的理想化条件
假设工质完成的是一个封闭的热力循环
冲压式发动机：在起飞时推力为零，低速时性能不好
脉冲式发动机：空气和燃料间歇地供入燃烧 室，靠燃烧压缩工质
2、燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机的四种基本类型： 涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺旋浆发动机 涡轮轴发动机
（1）涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机结构
特点：涡轮只带动压气机压缩空气，发动机的 全部推力来自喷出气流的反作用力。
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。
核心机
它完成了发动机将热能转变为机械能的工作； 对燃气发生器所获得的机械能进行不同的分配，就形
成不同型式的发动机；
涡桨发动机的螺旋桨，涡扇发动机的风扇，涡轴发动 机的悬翼的躯动力都来自燃气发生器。
燃气涡轮发动机其他分类（P4）
民航方面的情况(p5)
第二节 涡轮喷气发动机的工作 过程
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
燃气涡轮喷气发动机
燃气发生器后的燃气可用能全部用来在喷管内 继续膨胀, 加速燃气, 提高燃气的速度, 使燃气 以较高的速度喷出, 产生推力。
航空燃气涡轮喷气发动机既是热机又是推进器
与航空活塞发动机相比
结构简单,重量轻, 推力大, 推进效率高 在很大的飞行速度范围内, 发动机的推力随飞行速
适用于低空低速的运输机和民航机
定轴式：具有大减速臂的减速器（黑色部分） 大大增加了发动机的重量
自由涡轮式：自由涡轮转速较低，可以采用 小减速比的减速器来减轻发动机的重量
涡轮螺旋浆发动机特点：
推力主要靠螺旋浆产生的拉力，燃气中 剩下的很少能量在尾喷管中膨胀，产生一 小部分推力（约10％）
（4）涡轮轴发动机
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
度的增加而增加
（2）涡轮风扇发动机（内外涵发动机）
涵道比：外涵道空气流量/内涵道空气流量
高涵道比涡扇发动机 低涵道比涡扇发动机
涡轮风扇发动机
由进气道, 低压压气机,高压压气机,燃烧室,高 压涡轮,低压涡轮,喷管,风扇和外涵道组成
涡扇发动机推力：
内、外涵道气流反作用力的总和。
优点：
在等压加热过程2-3中，加给工质的热量为：
q1= Cp(T3 - T2) 在等压放热过程4-1中，工质放出的热量为：
q2= Cp(T4 - T1) 由于理想循环 w0 = q1- q2 所以，布莱顿循环的理想循环作功为：
w0 = Cp(T3- T2)- Cp(T4- T1) 式中：T1、T2、T3、T4分别为工质状态 1、2、3、4时的温度。
（一）火箭发动机
特点： 自己携带燃料和氧化剂，靠燃烧压缩工质。
分类： 固体燃料、液体燃料、混合燃料
（二）空气喷气发动机
空气喷气发动机：利用空气中的氧气与燃料 进行混合燃烧，作为工质的动力装置。
分类：无压气机的发动机 燃气涡轮发动机（有压气机的发动机）
1、无压气机机。
组成 ：进气道，压气机，燃烧室，涡轮，喷管。
进气道：将足够的空气量, 以最小的流动损失顺利
地引入压气机。
压气机：通过高速旋转的叶片对空气作功, 压缩空
气, 提高空气的压力。
燃烧室：高压空气和燃油混合, 燃烧, 将化学能转变
为热能, 形成高温高压的燃气。
涡轮：高温高压的燃气在涡轮内膨胀, 向外输出功,
涡轮轴发动机
燃气发生器后的燃气可用能全部用于驱动动力 涡轮而不在喷管内膨胀产生推力
动力涡轮轴上输出的功率可以用来带动直升机 的旋翼
涡轮轴发动机与涡桨发动机的不同之处 ： 燃气几乎全部在动力涡轮中膨胀，由尾喷
管排出时，气流速度较低。
小结
燃气发生器
压气机, 燃烧室, 涡轮 产生高温高压燃气 又称为发动机的核心机
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。
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
喷入的燃油的质量忽略不计, 而且假定工质是定质量的定 比热容的完全气体
布莱顿循环的理想循环效率为：
T w q10 1qq12
1T4T1 T3T2
改写为：
T
1T4 T1 T3 T2
1 T1(T4T1 1) T2(T3T2 1)
因为１－２和３－４为绝热过程，所以：
T1 (p1)kk1 T2 p2
而 p1 = p4 ，p2 = p3