发动机原理课件完整版：总结.

2019年8月24日
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部件工作原理
尾喷管
• 收敛型
– 三种工作状态（取决于喷管压比与临界压比的关系）；
– 喷管出口Ma最大为1；
– 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
• 收敛-扩张型
– 三种工作状态（取决于喷管压比和面积比）
– 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
• 示例：若喷管工作于亚临界状态，保持喷管内总温
– 定义、单位、计算公式
– 推力公式的简化条件
• 能量转换及效率
– 热效率
– 推进效率
– 总效率
• 示例1：推力公式 F qm（a V9 - V0）需要哪些假设条件？
• 示例2：若发动机飞行速度为200m/s，排气速度为
600m/s，那么该发动机的推进效率为
。
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部件工作原理
Wf T3* C 2019A年88月24日n C

A8
Var

Wf T3* C A8 nL C

A8
,
nH
Var

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单轴涡喷发动机
• 多级（高增压比）压气机前后级不匹配现象
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部件工作原理
压气机
压气机的绝热效率定义
k*

等熵压缩功 实际压缩功
=
L adk Lk
h*
p* k
k
k ad
L* ad k
p* 1
L* k
1
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s
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部件工作原理
涡轮 • 基元级叶栅、通道形式及速度三角形 • 热力过程及主要参数
• 高度特性
– 定义 – 典型参数变化曲线及参数变化原因
• 大气压力、大气温度影响
– 气压低，推力小； – 温度高，推力低，耗油率高。
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发动机特性
• 过渡状态特性
– 加速过程
• 加速性 • 提高加速性措施及受到的限制
– 起动过程
• 地面起动（外动力源，分三个阶段） • 空中起动
– 是否全部气体都参与燃烧？ – 温度最高的区域？
• 主要零组件在燃烧中的作用
– 扩压器 – 喷油嘴 – 火焰筒
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各部件的共同工作
• 共同工作条件
– 流量连续
• 涡轮导向器流通能力正比于增压比，反比于加热比； • T3*/T1*等值线物理意义，应用条件 • 膨胀比与A8的关系
不变，增加喷管内的总压，其排气速度
，排
气的质量流量
。
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部件工作原理
压气机
• 基元级叶栅、通道形式及速度三角形
– 绝对速度、相对速度的变化
• 总温、静温、总压、静压、速度的变化； • 气动不稳定现象：失速和喘振 • 特性及通用特性
– 等转速线、稳定边界线（防喘）、效率变化 – 由设计点沿4个方向移动，压气机工作状态的变化 – 相似转速、相似流量的表达式；
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热力循环
• 理想循环
– 循环功（增压比、加热比） 最佳增压比 – 循环热效率（增压比）
• 实际循环
– 循环功（增压比、加热比、部件效率…） 最佳增压比
– 循环热效率（增压比、加热比、部件效率… ） 最经济增压比
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基本工作原理
• 性能指标
– 推力、单位推力、耗油率
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发动机特性
• 节流特性
– 典型参数变化曲线及参数变化原因 – 典型工作状态
• 最大（加力）、额定、巡航、慢车、风车（特殊）； • 各工作状态耗油率、耗油量、涡轮前温度的高低比
较； • 有无时间限制，why?
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发动机特性
• 速度特性
– 定义 – 典型参数变化曲线及参数变化原因
– 涡轮效率的定义
• 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
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涡轮
部件工作原理
h
3
P3*
实际膨胀功
t 等熵膨胀功
理想膨胀功Ltad
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4 4i
实际膨胀功Lt P4*
S
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部件工作原理
百度文库
燃烧室
• 基本要求
– 油气比、余气系数的概念 – 对出口温度场的要求
• 工作过程
• 例如：n=const时，环境温度、环境压力、 A8对工作点的影响
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调节规律
• 什么是调节规律? 为什么要对发动机进行调 节?
• 常用调节规律
– n=const, A8=const – T3*=const, A8=const – n=const, T3*=const
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• 功率平衡
– 压气机功、涡轮功的影响因素
• 压力平衡
– 相邻部件之间
• 转速相等
– 同一个转子的压气机和涡轮
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各部件的共同工作
• 各部件的共同工作
– 共同工作线的由来及意义 – 飞行条件变化引起共同工作点在工作线上移动 – A8变化对共同工作线位置的影响 – 飞机引气的影响 – 双转子发动机自动防喘机理
（被调参数和调节中介分别只有一个）
Wf nL C nH ,T3* Var
Wf nH C nL ,T3* Var
Wf T3* C nL , nH Var
Wf
nL T1*
C
nL , nH ,T3* Var
几何可调：（A8可调）
（被调参数和调节中介均有两个）
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对比
单轴涡喷发动机
双轴涡喷发动机
几何不可调
（被调参数和调节中介分别只有一 个）
Wf n C T3 Var
Wf T3* C n Var
Wf
n C T1*
T3*, n Var
几何可调：（A8可调）
（被调参数和调节中介均有两个）
几何不可调：
进气道
• 性能参数
– 总压恢复系数、冲压比的定义；
• 亚音
– 流道结构形式； – 总温、静温、总压、静压、速度的变化；
• 超音
– 气动设计原理-增加激波波系； – 三种结构形式； – 总温、静温、总压、静压、速度的变化； – 总压恢复系数、冲压比随飞行Ma的变化； – 超音速区与亚音速区
• 示例：由于绝能流动的气体总温不变，因此，进气道出口总温 等于环境温度 （X）
课程总结
绪论
主要发动机类型 • 涡喷发动机（早期飞机）
– 单轴 – 双轴
• 涡扇发动机
– 混合排气（以格斗为主的歼击机） – 分别排气（大中型民航飞机或军用运输机）
• 涡轴发动机
– 用于直升机
• 涡桨发动机
– 低空、低速军用运输机或民航机
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基础知识
• 马赫数、速度系数、密流函数的物理意义 • 流量公式