北航航空燃气涡轮发动机燃烧特性课件

进气道特性
内流特性
总压恢复系数σin
外流特性
作用在进气道外表面 所受气动阻力沿飞行 方向分力的变化
2012/12/3
分类
亚音进气道 超音进气道
6
进气道在机身的位置
亚音飞机
吊装机翼下的短舱 飞机尾部
超音飞机
头部、机身两侧、翼 根、腹部等 后三种采用较多，起 遮蔽即隐身作用 遮蔽会使进气不同于 外界大气并可能引起 畸变风扇/压气机 喘振
2012/12/3 7
亚音进气道
1.结构形式 皮托管式 2.流动模型
飞行M数 发动机工作状态
流量系数大小决定于
K
* p0 A0 q (0 )
T
* 0
K
* p01 A01q (01 )
T
* 01
0 <<
为适应 的变化，减少分 离，具有钝圆形唇口
2012/12/3
A0 q(01 ) A01 q(0 )
第八章
推进系统性能
2012/12/3
1
第一节 推进系统及安装推力
推进系统组成
进气道、发动机和排气装置
安装推力Fa
整个推进系统所能提供的推力称为发动机 安装推力，或称为可用推力
非安装推力F
发动机未安装到飞机前产生的推力
2012/12/3 2
Fa 和F的区别
① 进气道总压恢复系数σin 计算非安装推力F时，σin按标准曲线或标准公式确定， 或令σin等于某个定值 计算安装推力 Fa时， σin用进气道和发动机匹配后的
实际值
②喷管损失系数
计算非安装推力F时，通常按喷管完全膨胀和给定的 排气速度损失系数计算 计算安装推力 Fa 时，按喷管实际的几何参数和喷管 压比计算喷管膨胀程度，并采用安装后的实际喷管 推力系数CFG来计算喷管损失
①和②为进气和排气装置的内流损失
2012/12/3 3
F和Fa的区别
③ 安装推力还应考虑飞机从发动机引气和 提取功率对发动机推力的影响 用FR表示考虑了①、②、③项后的推力
8
飞机以攻角飞行
2012/12/3 9
超音速进气道
2012/12/3
10
三、超音速进气道
将气流从Ma>1 Ma<1滞止过程中， 不可避免产生激波损失 如何利用激波的性质设计超音速进气道， 使滞止过程激波损失尽可能小？
2012/12/3
11
激
内凹壁面（a） 楔形物和锥形物(b) 流向高压区（c）
来流Ma1数＝2.0
激波波系 正激波 楔板角1＝2044 正激波 二道斜激波正激波 楔板角1＝1036 楔板角2＝1239 正激波
波后M数 0.577 1.16 0.868 1.617 1.12 0.8965
0.72 0.87 0.996 0.98 0.947 0.9982
用经过激波的总压恢复系数表示激波损失

* P波后 * 波前
P
1.0
激波的性质
不同类型激波的共性
强压缩波：经激波后静参数突变，总压下降 波前Ma1越高，激波越强，参数变化越剧烈
个性
经正激波，波后Ma2<1；经斜激波，波后一般仍为Ma2>1 对相同超音速来流，经正激波的总压损失大于斜激波 例如：来流（波前）Ma1＝1.5 正激波：s=0.92 Ma2=0.7 斜激波： (楔形物＝108’,=57), s=0.986，Ma2=1.107 对于斜激波，越大， 越大，激波越强，损失越大 经正激波，气流方向不变；经斜激波气流向波面转折 相交与反射
波
产生：超音速气流受到压缩产生的强压缩波
a b 分类：正激波、斜激波、弓形波
气体速度方向与激波波面夹角＝90 ° 气流速度方向与激波波面夹角90 ° 激波波面为弧形
c
激波的性质
气流受强烈压缩，分子间摩擦剧烈，经激波的流动 为绝能不等熵流动 经激波气流总温不变，但气流的熵增加、总压下降 强压缩波：经激波后静参数突变，静压、静温和密 度突升，且波前M数越高，激波越强，参数变化越 剧烈
0.12/12/3

* P 波后 * P 波前
15
波系最高总压恢复系数—Ma0
2012/12/3
16
超音速进气道
1、气动设计原理 利用激波的性质，设计为多波系结构，即先 利用损失小的斜激波，逐步将高超音流滞止 为低超音流，再利用一道弱的正激波将超音 流滞止为亚音流。 目的：减小因激波引起的总压损失 波系结构
气流经激波转折，外罩唇口设计 与之相适应 多道激波汇交外罩唇口，激发更 强的激波
2012/12/3 22
混压式超音进气道
超音亚音：介乎于 前两者之间
超声速来流在进口外 经若干道斜激波减速 在进口内再经过若干 斜激波和结尾正激波 滞止为亚音流
外罩平直，外阻小 结尾正激波可自动调 节，工作稳定 起动较容易
Ath q (0 ) A01
超音亚音：全部在口内完成 理想状况：总压损失小 因需要喉道面积大小随来流Ma数变化进行调节，引发 起动问题，较少实用
2012/12/3 21
外压式超音进气道
超音气流经过若干道斜激波后， 气流速度减小，压力提高，再 经过一道位于进口处的正激波 降为亚音流，在口内的扩张通 道内进一步减速增压 超音亚音：全部在口外完成 外阻较大
2012/12/3
17
F15 超音速进气道
2012/12/3
18
超音速进气道基本几何类型
轴对称 二元（矩形）
2012/12/3
19
超音速进气道气动原理
M>1M<1 收敛—扩张 三种类型
dA dV 2 ( M 1) A V
混压式 外压式 内压式
2012/12/3
20
内压式超音进气道
④ Fa计入了与发动机状态有关的进气道外 阻力增量△Xin和飞机后体阻力增量△Xn Fa = FR-△Xin-△Xn
2012/12/3 4
第二节 进气道和喷管/后体特性
2012/12/3
5
进气道功能及设计要求
功能
引入空气 高亚音或超音速飞行 时减速
设计要求
损失小（内流、外阻） 工作稳定性好 高流通能力 出口流场尽量均匀 • 温度畸变:吸入热气流 • 压力畸变:来流方向与发动机轴 线夹角0 • 提高压气机对抗畸变能力