飞机结构与系统：11-3 航空燃气涡轮发动机性能

11.3航空燃气涡轮发动机的性能

本节主要介绍：

¾发动机的推力及其影响因素¾发动机的经济性

¾发动机的加速性

¾发动机的常用工作状态

1、推力的表征参数：

―风扇转速N1，如CFM56，GE90

―EPR（Engine Pressure Ratio），如V2500，PW4000

发动机外涵EPR=P 5*Ⅱ/P 1

*

1、推力的表征参数：

―EPR（Engine Pressure Ratio），如V2500，PW4000

发动机转速n

n↑ ,R↑、sfc↓发动机转速对推力和燃油消耗率的影响

燃

油

消

耗

率推力

R SFC

n 慢车n 最大转速n

2、推力的影响因素：

飞行马赫数M

飞行M数对推力的影响

R

1.0

Y=0

1

2M

2、推力的影响因素：

大气压力P 0

0P P

R R

=

大气湿度

湿度增加，推力降低

大气温度T 0

2

00⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=T T R R 0

0T T sfc sfc =

2、推力的影响因素：

2、推力的影响因素：

2、推力的影响因素：飞行高度H

飞行高度对推力和燃油消耗率的影响

SFC R (米）

2，0006，000000

10，14，000 0.2 0.6 1.0

燃油消耗率相对值

推力

相

对

值飞行高度H

11.3.2 发动机的经济性

发动机的经济性指标：

—从发动机耗油的角度－－耗油率—从能量转换的角度－－总效率

总效率

燃料的化学能

发动机气流的动力增量

飞机的推进功

发动机的有效效率（热效率）

定义：

气流的动能增量与加入的燃料的理论放热量之比

意义

描述了发动机将热能转换成气体动能增量过

程中能量的损失，评定了作为热机的经济性。

目前：一般为25～40％。

推进效率

定义：

发动机的推进力与速度的乘积和气流动力增量的比值意义：

描述了发动机将气体动能增量转变成

飞机推进功过程中能量损失的大小，

评定了发动机作为推进器的经济性。

总

η 定义：

推进功与理论放热量之比

意义：

热能转变成机械功过程中总的能量损失大小

用来衡量发动机作为动力装置的经济性。

目前约为20～32％

发动机的耗油

座舱中使用燃油流量简介的反映发动机的耗油率 大气温度T 0

200⎟⎠⎞⎜⎝⎛=T T R R 0

0T T sfc sfc =

发动机转速n

n↑ ,R↑、sfc↓发动机转速对推力和燃油消耗率的影响

燃

油

消

耗

率推力

R SFC

n 慢车n 最大转速n

发动机的耗油的影响因素

飞行高度H

飞行高度对推力和燃油消耗率的影响

SFC R (米）

2，0006，000000

10，14，000 0.2 0.6 1.0

燃油消耗率相对值

推力

相

对

值飞行高度H

发动机的耗油的影响因素

11.3.3 发动机的加速性

—指推油门杆时转速上升的快慢程度

—影响飞机的起飞越障能力和复飞性能

11.3.4 发动机常见的工作状态

1、最大工作状态

在这一状态下，发动机的转速和涡轮前燃气温度都达到最大值，因而推力最大。最大工作状态一般用于起飞和复飞，但工作时间有严格限制，一般不超过5～10 分钟，否则将烧坏热端部件。

2、额定工作状态

通常规定推力为最大推力的85～90%的状态。额定工作状态一般用于爬升，此时由于发动机的机械负荷和热负荷仍较大，所以工作时间一般限制为30～60分钟。

3. 巡航工作状态

一般规定发动机最大推力的60～75%的状态为巡航工作状态。巡航工作状态可连续地长时间使用。巡航状态时发动机推力范围较宽，可根据飞行手册选择正常巡航，远距巡航和最长时间巡航。

4. 慢车状态

慢车状态是能够保持发动机稳定工作的最小转速状态。慢车状态主要是飞机着陆时用，对现代大型民用运输所用的涡扇发动机，也用慢车状态冷、暖机。一般慢车状态时，转速约为最大转速的25～35%，推力约为最大推力的3～5%。各种不同的发动机可能设置的状态不同。

本节小结

主要问题：

z喷气发动机推力的表征参数及影响因素z喷气发动机的效率

z燃油消耗率的影响因素。

z加速性的意义及影响因素

z喷气发动机常见工作状态及使用