1航空燃气涡轮发动机概述97页
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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
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。
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
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ຫໍສະໝຸດ Baidu度范围内, 发动机的推力随飞行速
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：
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
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
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
（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、无压气机的发动机
分类：冲压式发动机、脉冲式发动机。
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。
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
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。
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
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
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。
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
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ຫໍສະໝຸດ Baidu度范围内, 发动机的推力随飞行速
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：
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
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
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
（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、无压气机的发动机
分类：冲压式发动机、脉冲式发动机。
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。
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
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。
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