航空发动机的发展历史及工作原理

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压气机
是发动机中最为重要 的部件 由转子和静子组成
转子：
在发动机轴的带动下高 速旋转 带动叶片对空气作功 压缩空气, 提高空气的 压力
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压气机（静子）
静子作用：
主要由机匣和导流叶片 组成 使气流进一步减速，增 加气体的压力
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涡轮喷气发动机
相比活塞发动机（piston engine）
结构简单、 重量轻、 推力大、 推进效率高 一定飞行速度范围内, V↑，F ↑
加力燃烧室（afterburner）
只有军用飞机使用 位于涡轮和尾喷管之间 进一步喷油、增大发动机推力、提高机动性 燃油消耗率急剧增大，发动机效率降低
热机－将热能转换为动能 推进器－气流喷出获取反作用力
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进气道功能
将足够的空气量, 以 最小的流动损失顺利 地引入压气机; 当飞行速度大于压气 机进口处的气流速度 时, 可以通过冲压压 缩空气, 提高空气的 压力。
进气道
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НК-93高涵道桨扇发 动机
目前世界上最大的桨 扇，三转子结构、两 级对转式涵道桨扇 较开式桨扇和单级桨 扇的推进效率要高出 7% 1800kgf推力中的87% 是由桨扇发出的
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航空发动机的应用
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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
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涡轮
高温燃气作用下旋转做功的部件 由静子和转子组成 能量交换方式与压气机正好相反
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发动机排气温度 T4
用符号EGT表示-低压涡轮后燃气的总温 它是发动机中一个重要的监控参数 EGT的变化反映发动机性能的变化
发动机在同样的工作状态下EGT增高，则表明发 动机的性能下降 EGT的变化反映发动机的故障
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第1.1节 燃气涡轮发动机的分类
定义
将燃油燃烧释放的热能转变为机械能的装置 既是热机，又是推进器
发动机分类
根据氧化剂的来源划分 根据有无压气机来划分 划分简单示意图
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固体燃料火箭发动机
火箭发动机 发 动 机 飞机发动机 喷气式 涡轮式 液体燃料火箭发动机
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涡扇（turbofan）发动机
涡扇发动机的产生 分为不加力式涡轮风扇发动机和加力式涡 轮风扇发动机 涵道比B的概念 简单工作原理
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涡轮螺旋桨发动机
活塞式
冲压式 涡轮喷气发动机 涡轮螺旋桨发动机 涡轮风扇发动机 桨扇发动机 涡轴发动机
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燃气涡轮发动机
涡轮喷气发动机 （turbojet engine）
五大部件（component）的简单工作原理
进气道（inlet duct） 压气机（compressor） 燃烧室（burner） 涡轮（burbine） 尾喷管（nozzle）
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尾喷管
使燃气加速，将一部分焓转换为动能，提 高燃气速度，产生很大的推力 改变燃气喷气方向，反推 降低噪声 改变临界面积来改变发动机的工作状态
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1.2 喷气发动机的工作原理
组成
发动机站位 五大部件 各部件功能
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2.1.3 几个重要的参数
涡轮前燃气总温
T3
燃气涡轮发动机中最重要，最关健的一个参 数，也是受限制的一个参数。 涡轮前燃气总温的高低表示了发动机性能的 高低，在使用过程中它不应超过允许的最高 值，否则应对发动机进行检查和维修。
turboprop engine示意图1、示意图2 组成
航空燃气轮机、螺旋桨、减速器
简单工作原理
进气道、压气机、燃烧室工作与涡轮喷气发 动机工作相同 涡轮带动压气机和螺旋桨
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涡轮螺旋桨发动机
特点：
涡轮输出的功率大于压气机所消耗的功率, 大 出的部分传给螺旋桨 涡桨发动机的总推力由两部分组成
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发动机的压力比EPR
定义
低压涡轮后的总压与低压压气机进口处的总压之比
pt 7 EPR pt 2 它是表征发动机推力的参数之一，用以调定发动机的 工作状态
另一个表征发动机推力的参数是低压转子的转速 N1
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桨扇发动机D-27
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实习基地使用涡桨发动机的飞机
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本节课重点
掌握涡喷、涡扇、涡桨、涡轴、桨扇发动 机之间的区别以及它们的工作原理 掌握涡喷发动机的五大部件组成及其工组 原理 掌握涡喷发动机的五个占位及几个重要参 数的定义 其它内容了解
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螺旋桨产生的拉力，占85∽90％ 反作用推力，占10∽15％
在一定亚音速范围内，具有较好的经济性， 发动机工作效率比turbojet高的多
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涡轴发动机
piston engine
广泛的应用于直升机和垂直／短距起落飞机 在工作和构造上，涡轮轴发动机同涡轮螺桨发动机相 近，螺旋桨变成了旋翼 装有自由涡轮(即不带动压气机，专为输出功率用的 涡轮)，用来驱动旋翼 驱动力几乎全部来自于依靠旋翼，喷出燃气产生反作 用力可忽略（十分之一左右） 轴向转动通过齿轮装置转换为垂直于轴向的转动