北航航空燃气涡轮发动机燃烧特性课件

获得πTH =const 共同工作方程
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T4* KH 1 1 const * 1 T23 KH (1 )TH eTH
qmcor .23 KH
1
1 KHΒιβλιοθήκη KH CH11
高低压涡轮共同工作
流量连续条件
高压涡轮导向器喉道 截面流量与低压涡轮 导向器喉道截面流量 引入多变指数 nT
1 g 1 g
流量连续
KH
T4* const * qmcor .23 T23
核心机共同工作方程
联立消去温度比 当： πTH =const
(证明见下一页)
KH
T4* const * qmcor .23 T23
1
g 1
eTH THg

几何尺寸固定
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WTHm WKH
功平衡方程
1 * eKH 1 c T (1 )TH c pT23 ( ) eTH KH
* pg 4
T4* eKH 1 1 const * T23 KH (1 1 ) TH eTH eKH KH ，eTH TH
图3-3
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核心机共同工作线
共同工作线
几何不变的核心机，当低压 涡轮处于临界工作状态时： 无论飞行条件或发动机工作 转速如何变化 核心机的共同工作点总在共 同工作线上移动
共同工作线与每一条等相似 转速线（ n Hcor =const）有唯
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KH
* T4* qm 23 T23 T4* const * const * qmcor .23 * T23 P23 T23
const
K A23 1 K g ANH B NH
6
KH
T4* const * qmcor .23 T23
当温 度 比取 某 一等 值 时， 核 心机 流 通能 力 与增压比成正比 温度 比 越高 ， 等值 线 越陡 当进 气 温度 一 定时 ， 高压 涡 轮前 温 度升 高 将导 致 压气 机 工作 点 移向喘振边界
* g 4
]THm
( TH )
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g
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高压压气机与高压涡轮功率平衡
WKH Cp T [1
* g 4
1
g 1
]THm
( TH )
g
高压压气机压缩功与高压涡轮前温度、 高压涡轮膨胀比的关系
当高压压气机进口条件变化引起压缩功变化时，必 须改变高压涡轮前温度或高压涡轮膨胀比来维持功 的平衡，否则将导致转子转速变化
核心机
由高压压气机、主燃 烧室、高压涡轮组成
图3-1
核心机各部件必须满足的共同工作条件： 气体质量流量平衡 高压压气机与高压涡轮功率平衡 高压压气机与高压涡轮物理转速相等 压力平衡
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高压压气机与高压涡轮流量平衡
高压压气机进口空气流 量与高压涡轮导向器喉 道燃气流量的关系
第三章 各部件共同工作和控制规律
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1
航空发动机性能
设计点性能
选择发动机的设计参数（高度、M数、循环参数、 部件设计参数） 确定满足发动机设计要求的性能（推力、单位推 力、耗油率等）和几何尺寸
非设计性能
一台已完成设计的发动机，当它的使用条件偏离 设计状态时的性能，即推力、耗油率、燃油流量 随使用条件的变化称作为非设计性能 包括：稳态特性、过渡态特性
转速、温度以及可调几何部件位置（如通道面积、可调叶片角度） 的变化规律
高空飞行时低雷诺数的影响 进气畸变的影响
发动机的非设计问题的特点：
已知非设计使用条件和发动机几何尺寸，确定各部件的气 流参数和发动机性能参数随使用条件的变化
研究发动机的非设计问题，必须先从各部件共同 工作关系入手
3.1 发动机各部件共同工作
* ANL NL q(NL ) p4 * p45 ANH NH q (NH )
2 nT nT 1
TH=常数
qmcor .23 KH 1
1
KH
KH
CH
核心机共同工作方程
式中均为高压压气机 特性图上的参数
连接高压压气机特性 图上所有使共同工作 方程得到满足的点 共同工作线
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导致发动机偏离设计状态的主要原因：
飞行条件：飞行高度H和M数 环境条件：非标准大气温度、压力和湿度
海拔高度、气候、季节等
发动机油门位置，即发动机工作状态：
油门稳定在一个给定位置（对应稳态特性） 油门从一个位置移动到另一个位置的过程（对应过渡态特性）
发动机控制规律：
* p4 NH * p45 NL * T45
ANH
T4*
q(NH ) ANL
nT 1 nT
q(NL )
当两个涡轮处于临 界状态或超临界状 态时： q(NH)=1；q(NL) =1 ANH、ANL固定不变
* T4* p4 * * T45 p45
TH
图3-2
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高压压气机与高压涡轮功率平衡
* 单位压气机功率 WKH CpT23 [( KH )
1
1)] / KH
g 1
单位涡轮功率
WTH Cp T [1
* g 4
1 ( TH )
g
]TH 1
g 1
功率平衡
WTHm WKH Cp T [1
发动机的每一各部件都有自身的特性，当这些 部件组合成整台发动机共同工作时，各部件的 工作要受到其他部件的制约和限制 这些相互制约和相互限制的条件就是发动机的 共同工作条件 不论发动机在设计点或非设计点工作，均应满 足共同工作条件
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3.1.1核心机各部件 共同工作方程和共同工作线
高压涡轮导向器当处于临界 或超临界时:
qm 23 qmcol qmf qmgNH qm 23 qmgNH qm 23 A23 K
* P23
T
* 23
q (23 ) q (NH )
qmgNH ANH K g
P4* NH T
* 4
q(NH)=1 获得： 增压比～温度比和流 通能力 的关系