发动机性能参数与工作过程参数的关系
《飞机推进系统原理》教学大纲
《飞机推进系统原理》课程教学大纲一、适用专业本大纲适用于本科班飞行器动力工程专业。
二、课程的性质、地位和任务《飞机推进系统原理》是本专业的一门专业基础课，它是从系统的观点出发，研究飞机推进系统各主要部件的工作原理与特性，各主要部件之间的匹配工作及系统性能变化规律的课程。
通过本课程的教学应完成的任务是：使学生正确建立飞机推进系统的有关概念，深刻理解飞机推进系统工作原理，掌握性能分析的理论知识和基本方法，具备分析、判断、预防使用过程中常遇性能故障以及初步进行发动机性能论证的能力，为后续专业课程和将来从事专业技术工作打好扎实的理论基础。
三、章节学时分配和作业量四、教学要求及内容提要第一章飞机推进系统概论（一）教学要求了解飞机推进系统发展概况，了解涡扇发动机在飞机推进系统中所处的地位与发展现状，了解高、新技术在飞机推进系统中的应用与现代设计思想，了解涡扇发动机的分类及基本工作情形，理解发动机推力的产生原理、计算方法和公式，了解发动机效率的概念及其计算，了解发动机各种性能的评定指标。
（二）内容提要飞机推进系统的发展概况，喷气发动机的分类，涡轮风扇发动机的分类和基本工作情形，发动机的推力和效率及性能评定指标。
（三）重点难点重点：涡扇发动机在飞机推进系统中所处的地位与发展现状，涡轮风扇发动机的分类和基本工作情形，发动机产生推力的原理、推力的计算。
难点：发动机的效率。
第二章进气系统的工作原理与特性（一）教学要求了解进气系统的功用与要求，理解外压式超音速进气道的工作原理与特性，理解超音速进气道的调节方法与原理，了解进气系统与飞机、发动机相互影响的概念。
（二）内容提要对进气系统的要求和进气道的基本性能参数，超音速进气道的工作原理与特性，超音速进气道的调节。
（三）重点难点重点：进气道的基本性能参数，外压式超音速进气道的工作原理与特性，超音速进气道的调节方法与原理。
难点：外压式超音速进气道的节流特性及不稳定工作。
第三章压气机的工作原理与特性（一）教学要求了解轴流式压气机的组成及其研究方法和有关基本几何参数，理解压气机（风扇）的基本工作原理，深刻理解压气机（风扇）的通用特性，理解压气机（风扇）的不稳定工作及其调节措施，了解当代压气机（风扇）设计中的新思想、采用的新技术概况。
第一章 发动机的工作循环和性能指标
②驱动附属机构的损失
③泵气损失
2、有效扭矩 内燃机工作时，由功率输出轴输出的扭矩，称为有效扭矩。
Pe M e
2 nM e M en 3 Pe 0.1047 M e n 10 (kw) 60 1000 9550
3、平均有效压力 发动机在单位气缸工作容积中所做的有效功，称为平均 We 有效压力。
四、指示热效率
指示热效率ηi ：实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。
Wi i Q1
通常： 柴油机i
汽油机i
五、指示燃油消耗率
指示燃油消耗率 gi：单位指示功的耗油量。
gi GT 103 ( g / kw.h) Pi
Q1
gi h 1000
(kJ )
W1 i Q1
有效指标
3. 平均有效压力
4. 转速和活塞平均速度 二、经济性指标
1. 有效热效率
2. 有效燃料消耗率（简称耗油率) 三、发动机强化指标
1.升功率和比重量
2.强化系数
一、动力性指标 1、有效功率
内燃机的指示功率不能完全对外输出，它须扣除一部分 功率损失后才能变为曲轴的有效功输出。
P e P i P m (kw)
pme Vh ,We pmeVh
Wein pmeVhin pmeVhin n 2 Pe We i ( w) 103 (kw) 60 30 30 30
pmeVh in 103 (kw) 对四行程发动机:Pe 120
p V in 由 Pe me h 103 (kw) 30
燃料的化学能 热能
柴油机因为压缩比高，燃烧最高爆发压力很高，但因相对于燃 油的空气量大，所以最高燃烧温度反而比汽油机低。
第2章发动机的性能与性能指标
③泵气损失，占机械损失的10-20%，是指进排气过 程所消耗的功等。
2.机械损失功率和机械损失压力
与pmi和pme类似，机械损失功率Pm为：
Pm
pmmVhin
30
[kW]
pmm与pmi和pme之间的关系为： pmm =pmi-pme
me
m Pe
[kg/kW]
Pl，me 发动机强化程度高。 实际中，汽油机的强化程度要比柴油机高。
强化系数pme • Cm （MPa • m/s
）
汽油机
PL 30-70
汽车柴油机 18-30
拖拉机柴油机 9-15
me 1.1-4.0
2.5-9.0 5.5-16
pmeCm 8-17
e,汽0.20~0.30 ，ge,汽21~8410[g/kW·h]。
由此可见，柴油机的热效率比汽油机高，经济
性比汽油机好。
三、发动机强化指标
1、升功率
——单位气缸工作容积所发出的有效功率。
Pl
P e
iV h
p3[m0kenW/1L0]3
2、比质量
——发动机的质量m与所给出的标定功率 的比值。
则：
Pi
pmi[VkWhin]
300
3、指示燃油消耗率bi（gi）
指示燃油消耗率：单位指示功率的耗油量，也称 指示比油耗。
b i
B P
[g1/k0W3 ·h]
i
式中：B为每小时耗油量[ kg/h ]。
柴油发动机的特性介绍
柴油发动机的特性一、柴油机的工况所谓柴油机工况是指柴油机的工作状况或运行状况，如转速的高低、负荷的大小等。
概括起来，可以归纳为以下三类：（1）要求柴油机的转速n始终不变或变化很小，而负荷可根据需要从零变化到最大。
柴油机带动发电机工作时，按这种工况工作。
（2）要求柴油机的负荷和转速都能在一定的范围内变化，而它们之间的变化有一定的规律。
柴油机作主机带动螺旋桨工作时按此工况工作。
（3）柴油机的负荷及转速都可以在较大的范围内各自任意变化，它们之间没有相互的依赖关系。
如船上用来带动应急空气压缩机或应急消防泵的柴油机以及陆上的车用柴油机都是属于这种工况。
二、柴油机的特性柴油机的主要性能指标和工作参数随工况而变化的规律叫柴油机的特性。
表征柴油机性能的有效指标主要有：平均有效压力pe、有效功率Pe、有效转矩Me、有效耗油率ge、有效热效率ηe等。
表征柴油机运行状态的工作参数主要有：转速n、进气压力pa、增压压力pk、最高爆发压力pz、排气温度tr、冷却水温度tw、增压器转速nT等。
通常用试验的方法把在不同工况下所测得的上述性能指标和工作参数之间的关系用平面直角坐标系表示出来。
这些性能指标及工作参数之间的关系曲线就叫做柴油机的特性曲线。
柴油机的特性是柴油机固有的性能，是合理使用柴油机的重要依据，有以下作用：（1）评价柴油机性能。
（2）确定柴油机工况。
（3）分析影响特性的状态。
（4）检测柴油机的状态。
第二节柴油机的负荷特性一、负荷特性曲线及其制取负荷特性是指柴油机在转速固定不变时，其主要性能指标及工作参数随负荷而变化的规律。
将这些变化规律在平面直角坐标图上表示出来，就叫负荷特性曲线。
负荷特性曲线的测取，通常是在专门的试验台上进行的。
在有条件的船厂或实船上，也可以测取。
其具体步骤如下：（1）首先按柴油机开动起来，并逐渐将转速加至标定转速nb，再通过测功器稍加外负荷，使柴油机达到稳定的热状态。
（2）依此将负荷从零加至标定负荷的25%→50%→75%→100%→110%。
汽车发动机原理第六章 发动机的特性
三、有效功率的测量 有效功率是发动机最重要的性能参数之一，在发动机 试验参数中大都需要测量有效功率。发动机有效功率的测 定属于间接测量，即测定发动机的输出转矩和转速后，由
公式Pe=Ttpn/9550求出功率。
发动机在台架试验中通常用测功器来测量发动机输出 的转矩。测功器是用来吸收试验发动机发出的功，改变其 负荷及转速，模拟实际使用的各种工况。常用测功器有水 力测功器、直流电力测功器和电涡流测功器三种。
示
OA——最大功率线。表示不同转速、满水层时能
吸收的功率，它是转速的三次方曲线。水力测功器轴上 的转矩与转速的平方成正比。显然，在OA线上以A点 工作时转子承受的转矩最大，A点表示了转矩已达到转 子转矩强度所允许的限值转矩。 AB———最大转矩线。表示在极限转矩下，增加 转速来增加吸收的功率。此时需要相应减少测功器的水
此功率、转速应该与发动机所带动的工作机械要求
的功率、转速相适应。发动机在一定转速下按一定 功率稳定工作的条件是发动机发出的转矩与工作机 械消耗的转矩相等。
如图6-1所示，TR曲线
为工作机械所消耗转矩随
转速的变化，Ttp曲线是发 动机油量控制机构一定时， 转矩随转速的变化，此时 发动机只能在Ttp 、 TR曲 线相交的Ａ点，即转矩 TtpA = TRA、转速为nA的工
Vs——工作容积，m3；
ϕa——过量空气系数； Hu——燃料低热值，kJ/kg； L0——理论空气量，kg/kg。
根据平均有效压力pme(kPa)定义:
式中:We——每循环有效功，kJ； ηet——有效热效率。
式中:ηit——指示热效率； ηm——机械效率。
根据式(1-22)、式(1-24)和式(1-26)可写成:
功率则随发电机负荷大小，可由零
内燃机工作循环及性能要求
2004年我国公布了汽车燃油经济性法规，从2005年7月1日起实行第一阶段要求， 2008年年初实行第二阶段要求 表 l. 乘用车表燃料消耗量限值(1)单位：L／100km
如果申请车型在结构上具有以下一种或多种特征，其限值见表2： a)装有自动变速器； b)具有三排或三排以上座椅，； c)符合GB／T 15089-2001中3.5.1规定条件的M1G类汽车。 表2.乘用车燃料消耗量限值(2)单位：L／100km
我国轻型汽车（≯ 我国轻型汽车（≯3。5T） 5T） 污染物排放限值
(GB 18352.1-2001) 车辆类型
6座2.5吨以下 M1类
基准质量kg 全部 RM≤1250
1250<RM≤1700
CO（g/km） 2.72 2.72 5.17 6.90 3.5 1.2 1.1
HC+NO（g/km）
SI&IDI DI
此外从行驶的稳定性出发当车速由于外界阻力矩的增加而减少时由于外界阻力矩的增加而减少时希望动力装置能提供更大的主动力矩从而达到新的稳定运行点但内燃机的输出转矩随转速的变化特性通常比较平坦对于柴油机来说更由于柴油机供油特性和涡轮增压器特性分别随转速的降低而供油量相应减少进气增压压力相应减少使输出转矩反而下降因此必须在燃油泵中设置调速器在涡轮增压器上设置放气阀以便改善其原有特性提高发动机对工况变化的适应性
车辆需要在多种环境条件和道路工况条件下使用，因而在规定发动机设计 任务时必须考虑发动机在各种条件下能经济、正常、有效使用的适应能力。 对发动机性能有直接影响的自然环境条件包括气温、气压、沙尘等。例如， 低温起动性能是发动机的重要性能指标，对于汽油机一般要求在-10℃环境 温度下不依靠任何辅助起动装置或措施能用电动机拖转后自行点火运转； 对柴油机一般要求在-5℃环境温度下能起动。若车辆工作的环境温度更低， 则往往要考虑采用辅助起动措施来提高发动机的低温环境适应性。低温时 除了有起动问题外，还存在低温进气造成的燃烧不良和金属结构材料的低 温脆性等问题，这些也都是需要注意的。为适应高气温下工作，发动机冷 却系设计必须留有充分余量，橡胶、塑料件的耐高温性能也必须得到保证。 环境气压主要涉及高海拔下因进气密度低而引起的一系列问题。为此可考 虑通过增压提高进气密度以恢复发动机所需要的功率或通过气压控制系统 防止燃油过量造成油耗或排放过高。对于行驶在沙漠等沙尘区的车辆来说， 仅装有通常的空气滤清器是不够的，必须在其前加装初滤器，形成有效的 二级过滤装置来清除进气中的尘埃，否则将严重损害发动机的寿命。
发动机原理发动机工作循环及性能指标
※ ge、ηe是发动机旳经济性能指标。
总结
1、按评价发动机性能旳不同
使用方面常用旳性能指标：Ne, Me, ge 构造设计方面常用旳性能指标（强化程度
指标）：Pe,NL.Ge 2、发动机铭牌或产品阐明上注明旳指标，
都是在标定工况下旳指标。 3、动力性指标：Ne，Me，Pe，NL；
4）作用：评价发动机工作循环旳动力性。 5）汽油机:Pi=700-1300kpa 柴油机:Pi=650-1100kpa
增压柴油机:Pi=900-2500kpa
二、指示功率Ni
定义：单位时间内所做旳指示功，Ni, KW。 Ni=Wci/t(N.m/s)
Ni
Wci
• i • n • 2
60
五、有效燃油消耗率和有效热效率
１.有效燃油消耗率: 单位有效功率旳油耗量。
ge量,［kg/h］ Ne:有效功率[kw]
２．有效热效率：发动机旳有效功We与所消耗
旳燃油发出旳热量Q1旳比值。
ηe＝We/Q1＝3.6/ (ge ·Hu)×106 ＝Wiηm/Q1＝ηiηm
经济性指标：ge，ηe
第三节 机械效率
一、机械效率
1.机械损失功率:发动机机械损失所消耗旳功率，Nm
2.平均机械损失压力:单位气缸工作容积旳机械损失功，
Pm＝Pi-Pe
３.机械效率：指示功转变
为有效功旳程度。
Nm
Pm •Vh • i • n
30 •
103
Pe Pi Pm
m
Ne Ni
1
Nm Ni
Pe Pi
1
Pm Pi
Ne Ni •m
４ηi、ηe、ηm之间旳关系
M5.1.2发动机特性
转速特性
保持飞行高度和飞行速度不变的情况下，发动机推力和燃 油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。
从图中可以看出：推力随转速的增大一直增大，而且转速越大，推力 随转速增大而增长的越快。燃油消耗率随转速的增大而减小，到接近 最大转速时，又略有增大。
大气温度上升，空气密度减小，在同样的转速下，流过发动机的空气 流量减小，压气机增压比下降，使发动机推力减小，使燃油消耗率增 加。大气压力上升，使总压上升，造成流量和沿流程各截面上的总压 增加，推力增加，但燃油消耗率不受影响。
限制供油量增加的主要原因有如下三方面：
1）涡轮前燃气总温不能超温 涡轮前燃气总温不能超温，否则，就有烧坏涡轮叶片的危险 。
2）不能引起压气机喘振 过高的涡轮前燃气总温会使曲线穿过压气机的喘振边界曲线 ，这是不允许的。
3）不能引起富油熄火
在低转速范围内，本来就处于富油情况下工作，在加速时，加油过急 ，就有可能造成富油熄火，此外，在飞行高度较高时，也容易在加速 时出现富油熄火。
在高空更要注意。
发动机稳态下的共同工作
发动机工作时，压气机与涡轮组成的转子是在不停的转动着， 按照转子转动的具体情况，可以把发动机的工作分为稳定和过 渡两种状态。稳定工作状态是指发动机在某一转速连续工作， 即转速恒定不变的状态。
发动机特性
发动机的推力和燃油消耗率随着发动机转速、飞行速度 和飞行高度的变化规律叫做发动机特性。发动机特性包 括：转速特性、高度特性和速度特性。
发动机在最大转速和最高涡轮前温度时的状态，此时发动机可发出最大 推力（功率）。
发动机在最大状态下工作时，由于转速和涡轮前温度最高，发动机各部 件承受的负荷最大，因此，发动机在最大状态连续工作时间一般不超过 5min。使用中，要防止发动机超温、超转、超时。
第一章 发动机热力循环及性能指标
（3）假设工质的压缩与膨胀过程均为绝热过程，不考虑缸壁 的传热、漏气等热损失和补燃损失。
（4）假设工质的燃烧过程为对工质进行的定容或定压加热过 程，排出的废气带走热量用定容放热过程代替。
ηtm
1
1 ε K 1
λρK 1 ( λ 1) Kλ( ρ - 1)
式中
ρ
λ
ε 发动机的压缩比 ε Va /Vc (Vh Vc )/Vc
预膨胀比 后膨胀比 压力升高比
K 绝热指数
ρ Vz /Vz' ε/δ
δ Vb /Vz
λ pz /pc
P3 (P3 V 3 T3)
Q1P 4
(P4 V 4 T4)
(λ 1)
ηtp
1
1 ε K1
ρK 1 K (ρ 1)
2、循环平均压力 pt
单位气缸工作容积所做的循环功，用以评定发动机
的循环做功能力。
W pt Vh
1）混合加热循环的平均压力为
ptm
εK ε 1
pa λ 1
K 1
Kλρ 1ηt
式中 pa 进气终了压力（KPa）
2）定容加热循环（ ρ 1 ），循环平均压力
（5）假设循环过程为可逆过程，不考虑实际循环中存在的摩
2．发动机理论循环的评定指标
发动机的性能主要决定于两方面： （1）由燃烧一定量的燃料能够得到尽可能多的功； （2）由一定的气缸工作容积能够得到尽可能多的功。 发动机的理论循环是用循环热效率和循环平均压力来衡量和评定的。理论循环 热力分析的重点是研究循环热效率。
2.1 循环热效率：工质所做循环净功与循环加热量之比，说明每循环工质对热量的利用
第6章 发动机特性
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试验台架
① 发动机； ② 测功器；
③ 联轴节；
④ 水泥基础；
⑤ 钢底板及发动机支架。
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线分析时，首先要 单独分析 各
因素随工况参数的变化规律和 曲线，然后 叠加 在一起，再分 析Pe，be，Ttq和 B等性能指标随 工况的变化规律和走向特点，
im v B K4 n
并指出各单个因素影响的原因
和程度，作为修正特性曲线和 选择性能改进措施的依据。
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4. 发动机性能指标与发动机工作过程的关系
v Pe K1 im n v Ttq K 2 im
由于发动机稳定工作必须满足转 矩与工作机械阻力矩相等的条件， 因而发动机工况变化规律与所带 动的工作机械的工作情况有关。
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发动机的循环与性能指标
5．排气过程
排气过程的作用是排出燃烧废气，为下一循环的进 气作好准备（图中b′br线）。 在膨胀过程末期，活塞接近下止点b′时，排气门开启 ，废气高速排出。当活塞由下向上移动时，缸内废气继 续排出，直到排气门关闭，排气过程结束。由于排气系 统有阻力，排气终了的压力pr仍高于大气压po。压力差 (pr-po) 用来克服排气系统的阻力。阻力越大，排气终了 时的压力pr越大，残留在缸内的废气越多。 排气终了的压力pr与温度Tr大致范围是： pr（MPa） Tr（K） 汽油机 （1.05~1.2）po 900~1100 柴油机 （1.05~1.2）po 700~900 增压柴油机（0.75~1.0）po
在柴油机中，同样应在上 止 点 前 开 始 喷 油 （ 图 中 c′ 点），柴油微粒迅速蒸发而 与空气混合，并借助于空气 的热量而自燃。燃烧开始时， 燃烧速度很快，而气缸容积 变化很小，工质温度，压力 剧增，所以接近定容加热 （图 a 中 cz′ 段）。随后是边 喷油边燃烧，燃烧速度慢， 且随着活塞下移气缸容积增 大，所以气缸压力升高不大， 而温度继续上升，因此接近 等压加热（图中z′z段）。
1-2的压缩过程－绝热压缩； 2-3的燃烧过程－等容加热； 3-4的燃烧过程－等压加热； 4-5的膨胀过程－绝热膨胀； 5-1的排气过程－等容放热。 混合加热循环的热效率:
Q1"
Q1'
k 1 t 1 k 1 1 k 1
式中：ε=v1/v2——压缩比； λ=p3/p2 ——压力升高比； ρ=v4/v3 ——预胀比； k——绝热指数。
Q2
3、低速柴油机的理想循环--等压加热循环
1-2的压缩过程－绝热压缩； 2-3的燃烧过程－等压加热； 3-4的膨胀过程－绝热膨胀； 4-1的排气过程－等容放热。 等容加热循环的热效率：
工作原理及性能分析怎么写
工作原理及性能分析
在工程领域中，对于某一种设备或系统，理解其工作原理和性能表现是至关重要的。
本文将以汽车发动机为例，介绍如何对其工作原理和性能进行分析。
工作原理
汽车发动机是推动汽车运动的核心部件，它将油料的燃烧转化为机械能。
发动机的工作原理可以简单分为四个步骤： 1. 进气阶段：活塞向下运动，气门打开，汽油和空气混合物进入气缸。
2. 压缩阶段：气门关闭，活塞向上运动，气体被压缩。
3. 燃烧阶段：火花塞点火，混合物燃烧，产生高温高压气体。
4. 排气阶段：排气门打开，活塞向上推动气体排出气缸。
性能分析
对于发动机性能的分析通常从以下几个方面展开： 1. 功率性能：包括最大功率和最大扭矩等参数，反映了发动机的输出能力。
2. 热效率：表示发动机将燃料能量转化为有用功的能力，是衡量效率的重要指标。
3. 排放性能：排放标准日益严格，发动机的排放控制也日益重要，对环保性能的要求越来越高。
4. 耐久性能：发动机的寿命、可靠性等指标是评价其耐久性能的重要标志。
通过以上分析，我们可以全面了解汽车发动机的工作原理和性能特点，为实际使用和优化设计提供有力依据。
第5章 发动机的特性与试验(1)
第五章 发动机的特性与试验
—— 发动机运行工况 5. 1 发动机运行工况 2. 发动机稳定运行条件
有效转矩与阻力矩必须相等 Ttq1 和 Ttq2 ，不同油量控制机 构位置的有效转矩 TR1 和 TR2 ，不同的阻力矩。
A~B，转速沿着曲线Ttq1 下降，有效转矩上升，直至与
负载阻力矩达到新的平衡； A~C，加油，增加有效转矩，直至达到新的平衡。
测量是定量地观察试 验现象的基本手段。发动 机试验台架上根据试验要 求，灵活配备各种测量仪 器设备，可分为三类。
第五章 发动机的特性与试验
—— 发动机台架试验 5. 2 发动机台架试验 5. 2. 1 发动机试验台架 2. 测量系统
（1）基本测量仪器 测功机、转速表和油耗仪等。这些测量装置可以满足基 本的发动机动力性与经济性参数测量需要。 （2）监测仪器 监测仪器的主要作用是掌握试验条件，监测发动机以及 试验台的工作状态。 （3）专用测量仪器 专用测量仪器按照试验内容与要求配置。
第五章 发动机的特性与试验
—— 发动机台架试验 5. 2 发动机台架试验 5. 2. 1 发动机试验台架 1. 试验设施
包括试验台、 冷却系统、燃料供 给系统、排烟通风 装置、消声装置和 测功机等。
第五章 发动机的特性与试验
—— 发动机台架试验 5. 2 发动机台架试验
第五章 发动机的特性与试验
容积法测量
B
fV
t
B be Pe
第五章 发动机的特性与试验
—— 发动机台架试验 5. 2 发动机台架试验 5. 2. 2 发动机基本性能指标的测量 3. 指示功率
示功器测绘示功图。 传感器测量发动机气缸压力和曲轴转角 ，计算机绘制 示功图。 通过测量有效功率和机械损失功率进行间接测量。 灭缸法测量
《飞机推进系统原理》学习指南
《飞机推进系统原理》课程学习指南一、学习基础根据对本课程教学内容的分析，为达到其教学目标，要求学生具有扎实的数学、物理功底，能够用高等数学、普通物理知识去解决飞机推进系统的理论计算和性能评估等问题，而且要求学员具备扎实的《工程热力学》、《气体动力学》、《发动机构造》的知识，因此，掌握这三门课程的基本内容对于学好《飞机推进系统原理》具有重要的作用。
同时，还应具有一定的实验技能和计算机编程计算能力。
二、内容体系本课程的内容体系是按照飞机推进系统的组成及各部件的安装顺序讲解飞机推进系统各部件的工作原理与特性，在此基础上讨论研究飞机推进系统各部件的匹配工作，进而分析发动机的性能参数与工作过程参数之间的关系，再研究发动机的特性及过渡工作状态，然后研究发动机的使用特性及典型故障案例分析，最后介绍新概念发动机的知识。
教学内容设计安排，由浅入深，体现教学内容组织的科学性和系统性，对教学内容安排上的合理、优化，注重理论联系实际，提高学员分析问题和解决问题的能力。
三、学习方法正确的学习方法对于学好这门课程至关重要。
根据本门课程具有理论性强，结合装备紧密等特点，在学习中，应从打牢基础，掌握基本分析方法入手，重点要在提高分析问题和解决实际问题的能力上下功夫。
第1章主要讲授飞机推进系统的概念及发展历程、喷气发动机的分类与基本工作原理、发动机的推力和效率、发动机的性能评定指标。
该章的学习要在明确飞机推进系统的概念、组成，发动机的分类方法及各种发动机特别是涡扇（涡喷）发动机的基本工作原理、截面符号的规定，掌握发动机产生推力的原理和计算方法及性能评定指标上下功夫。
第2章-第6章主要讲授飞机推进系统各部件（进气道、压气机、主燃烧室（加力燃烧室）、涡轮、尾喷管）的工作原理与特性，根据各部件的功用、结构及工质在其中的流动特点，要善于应用《工程热力学》、《气体动力学》中的质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律去分析气体在飞机推进系统各部件中的能量转换关系和流动规律，重视对研究方法、基本性能参数、工作原理、特性、非设计状态特点的理解和掌握。
第四章-设计点热力计算
k k 1
(1)进气道
T2*＝T0*
* * p2 i p0
(2)压气机
* * p3 ＝p2 K 0.2857 1 * K LK CPT2 K
第四章 发动机设计点气动热力计算
4.1 概述
1.什么是设计点？ 2.已知条件： M 0，H ; p0 , T0 ; F , sfc;
k , T4* ;
相应的部件效率或损失系数
3. 目的：获得工作过程参数对发动机性能参数的精 确影响关系。
3.作用： 非设计点性能计算的基础； 初步选择发动机总体参数 4.方法： 从0-0截面开始到9-9截面，逐个部件依次计算各截 面的有关参数，然后计算发动机单位推力、耗油率 等性能参数。 5.工质的比热可采用： 定比热， 分段定比热， 变比热。
2.混合排气WS发动机 (1) k ～Fs
Fs.WS
变化规律
2 Le 2 c0 c0 1 B
Fs.WP 2 Le c c0
2 0
Le与B无关， (1) Fs ~ 的变化规律WS与WP一样 (2) B不影响 k .opt 值 (3) B Fs
二、 k ~ sfc
(2)原因解释
2 Fs 2 Le c0 c0
(1) Fs ~ Le；对于Le , 存在 opt 对应Le.max； (2) k i k i 1 0.2 M (3) k .opt opt / i 1 0.2M
2 3.5 0 2 3.5 0
1.WP发动机
(1)变化规律：
现代汽车发动机原理参考答案
第一章习题 参考答案一、名词解释1.理论循环：将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
2.示功图：记录相对于不同活塞位置或不同曲轴转角时气缸内工质压力的变化，有Vp -示功图或ϕ-p 示功图两种。
示功图是研究实际循环的依据，一般是由专门示功器在发动机运转条件下直接测出。
3.指示指标：指示指标是以工质对活塞做功为基础的性能指标，主要是衡量发动机工作过程的好坏。
4.有效指标：有效指标是以发动机输出轴上所得到的功率为基础的性能指标。
主要是考虑到发动机自身所消耗的机械能，用来综合评价发动机整机性能的。
5.指示热效率：是实际循环指示功与所消耗的燃料热量之比值。
6.有效热效率：是实际循环有效功与所消耗的燃料热量之比值。
7.升功率：在标定工况下，发动机单位气缸工作容积所发出的有效功率。
8.比质量：发动机的净质量m 与它所发出的额定功率e P 之比。
9.发动机强化系数：发动机平均有效压力me p 与活塞平均速度m v 的乘积称为强化系数，是评价发动机强化程度的指标。
10.机械效率：机械效率是有效功率与指示功率的比值。
是为了比较各种不同的发动机机械损失所占比例的大小，引入机械效率的概念。
11.发动机热平衡：发动机的热平衡，就是给出燃料的总发热量转换为有效功和其他各项热损失的分配比例。
从这些热量分配中，可以了解到热损失的情况，以作为判断发动机零件的热负荷和设计冷却系统的依据，并为改善发动机的性能指标指明了方向。
二、填空题1．示功2. 提高率3. 工质的影响 换气损失 传热损失 时间损失 燃烧损失 （涡流和节流损失、泄漏损失）4. 实际5. 发动机输出轴上所得到的6. 实际循环指示7. 实际循环有效8．9550/n T P tq e =9．平均有效压力me p 活塞平均速度m v10．下降11. 可靠润滑12. 有效功 其他各项热损失三、思考题1．什么是发动机的理论循环？什么是发动机的实际循环？答题要点发动机的理论循环是将发动机的实际循环进行若干简化，使其既近似于所讨论的实际 循环，而又简化了实际循环变化纷繁的物理、化学过程，从而提出一种便于作定量分析的假想循环。
探析内燃机及其零部件再制造关键技术
内燃机与配件0引言再制造技术的应用，其包含技术标准、生产工艺、加工设备、供应、销售以及售后服务等阶段，随着再制造关键技术的成熟、完整化发展，研究及分析内燃机极其零部件生产，则需要结合再制造关键技术特征，对内燃机及其零部件制造等方面展开讨论，这对实现能源节约、降低环境污染等方面有积极作用。
内燃机及其零部件再制造，缺少高校、无损拆解连接形式的技术，这对内燃机及其零部件的制造生产会产生直接的影响，所以，分析内燃机及其零部件再制造挂件技术的应用，对提高内燃机及其零部件拆解高效性以及无损性等方面有积极作用[1]。
1再制造技术的发展分析再制造技术的应用是结合内燃机及其零部件的再制造需求，对失效的内燃机及其零部件进行拆解、清洗、检测、再加工或升级、装配、再次检测等工作，从而恢复内燃机及其零部件的工艺水平以及技术性能、质量。
在对内燃机及其零部件进行再制造的过程中，其中包含发动机、变速器、起动机、转向器等零部件的再制造与优化，这对进一步提高内燃机及其零部件的再制造水平提升方面有积极作用。
再制造修复技术的实际应用，其中包含机械加工去除、传统修复处理等多种技术，在进行零部件拆除、清洗、检测与分析的过程中，通过对零部件磨损、机加工、性能等方面进行综合分析，这对实现内燃机及其零部件的再制造水平提升方面有积极作用。
结合内燃机及其零部件的结构特征以及操作工艺，在对内燃机及其零部件进行再制造与修复的过程中，则考虑环保、耐腐蚀、技术性能等指标，通过修复工艺、无损检测等多种技术的联合应用，实现内燃机及其零部件的再制造水平提升。
再制造不仅仅是对某一零部件进行再生产，还需要对零部件修复工艺进行优化与完善，提高修复精度，从而实现内燃机及其零部件的再制造水平提升。
2内燃机及其零部件再制造关键技术的不足2.1拆解技术的不足内燃机及其零部件的连接方式中包含过盈配合连接、锥花键连接以及螺栓连接、销连接四种方法，在实际应用的过程中，部分锥花键连接与销连接烧蚀以及产生的锈蚀程度相对比较严重，而且，极容易出现断头的情况，难以进行拆解。
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(1
1) e
(e
1)
c pT0 (e 1)( e 1)
（4）
最佳增压比： opt / 2( 1)，eopt
lei c pT0
(lei / cpT0 )max ( 1)2 (eopt 1)2
对于涡轮喷气发动机: B 0
lei
c92i
V 2 2
对于分开排气涡扇发动机:
lei
c92iI
最主要的性能参数 Fs， sfc f (le， ηe )
Fs， sfc = f（工作过程参数）
2. 研究目的
了解增大实际循环功和提高热效率的途径
了解选择发动机工作参数的依据
了解增加推力、减小燃油消耗率的途径
3. 研究思路 理想循环
实际循环
le、e
~ f（工作过程参数）
~ Fs , sfc
Fs , sfc = f（工作过程参数）
综合考虑内、外涵热力循环，有
i
s
混排涡扇发动机理想循环
lei q1 q2
cp (T4*i T3*i ) cp (T9'i T0 )
cpT0
TT40*i
(1
T9'i T4*i
)
(T3*i T0
1)
令
T4*i T0
、
p3*i p0
、e
1
T3*i T0
T4*i T9' i
lei
c pT0
V 2 2
B
c2 9iII
V
2
2
3. B与 f 的关系
fopt
( ,,T0 一定 ）B (BlcL ) 要求lTL
要求在内涵低压
要求TL 涡 轮中多膨胀 p6*Ⅰ p6*Ⅱ
为保持 p6*Ⅰ= p6*Ⅱ f 在 不变的条下 cH
B
理想混排涡扇发动机
fopt与 B 的关系
4. 理想循环效率—热效率 ti
第8章 发动机性能参数与工作过程参数的关系 8.1 发动机的热力循环分析
（1）不加力混合排气涡扇发动机的理想循环； （2）不加力混合排气涡扇发动机的实际循环； （3）加力混合排气涡扇发动机的理想循环； （4）加力混合排气涡扇发动机的实际循环。
重点（理解） 难点（掌握） 重点（理解） 难点（掌握）
WaⅠ
T9 af
i
)
c
T*
p 7af
[1
1 ] ' 1
( p*7i / p9 ) '
V2
/ 2 cp (T2*i
T0
)
c
pT0
(T2*i T0
1)
cpT0 (eV
1)
∴
lei ,af
c
pT0
(1
B)
af
(1
1 eV e
f
) ev
1
（8）
讨 论：
(a)
T* 7 af
af
其他参数一定
lei,af
c92i
V 2 2
lTⅡ
（a）
S
内涵理想热力循环焓－熵图
由工程热力学知识可知：
leiI q1 q2 qCM
（b）
将（a）式代入（b）式，得
leⅠi
c92i
V 2 2
lTⅡ
（2）外涵 leiII
（1）
对于外涵循环有：左=右，即
V2 2
lcⅡ qCM
/ B c92i 2
q2
qCM
/ B q2
ti
q1i q2i q1i
1
c p (T9'i c p (T4*i
T0 ) T3*i )
ti
0.6 0.4
1
T9'i T0 1 1
1
1
（5）
0.2
(T9'i T0 )
0
8 16 24 32 40 48
1. 实际循环有效功 le
i
i
内涵
外涵
s
s
le
(1
B)
c92
V 2 2
(c9 c9i )
为使 p6*Ⅰ= p6*Ⅱ f lei,af
(b) B lei,af （起主要作用）
lei,af
(c)
e 1
T3* T4*
lei,af 0 存在 opt,af 使 lei,af lei,afmax
其他参数一定 lei,af 先后
(d ) T4* B, 不变 p5* (T ) p6*Ⅰ p6*Ⅰ p6*Ⅱ p6*Ⅱ
(
1)
c
c pT0
e 1 ac p
c
e
1
1
T3*i T0
'1
, '
T4*i T9i
（6）
le c pT0
2.0 1.6
1.2 0.8
0.4
0 8 16 24 32 40 48
le 与 的关系
2. 实际循环热效率 t
t
le q1
le cp (T4* T3*)
将（6）式代入上式，得
c92i 2
V2 2
lcⅡ
同理可得
leiⅡ
qC' M
q2
c92i
V 2
2
lcⅡ
（2）
i
s
外涵理想热力循环焓－熵图
（3）整个循环 lei
lei leiI B leiⅡ
将（1）式、（2）式代入上式，并注意到 lTⅡ B lcⅡ ，得
lei
(1
B) c92i
V 2
2
（3）
为说明影响理想循环功的因素，寻找 lei 与热力过程参数关系，
《飞机推进系统原理》
发动机性能参数
F sf c FS Faf sf caf
工作过程参数
cL cH c
T4* B
Ta*f
飞行条件、几何参数 nL nH H T2* M H A8 T0 AnbL AnbH A6II / A6I
1. 为什么要研究？ 发动机的热力循环
le ,ηe = f （工作过程参数）
t
cp
e 1 ( ac p
c
e
1)
c
p
(
e
c
1
1)
（7）
t
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0 10 20 30 40 50
t 与 的关系
1. 理想循环功 lei,af
i
i
内涵
s
外涵
s
应用能量方程
lei ,af
(1
B)
c2 9af
i
V
2
2
c2 9af i 2
cp (T7*af
Wf
F
1. 假设条件及循环过程
（1）基本假设
➢ 工质为理想气体，气体常数、绝热指数均为常数，并忽略 空气与燃气热力性质的差别。
➢ 所有热力过程都是无损失的。
➢在混合器进口内、外涵气流总压相等，即 p6*II p6*I 。
➢ 忽略内涵中的空气流量与燃气流量的差别。
➢ 流过发动机内部的气流都是一元定常的，在尾喷管中，气体 完全膨胀。
（2）循环过程
混排涡扇发动机内涵理想热力循环
混排涡扇发动机外涵理想热力循环
2. 理想循环功 lei
（1）内涵 leⅠi
i
根据能量守恒，对于内涵循环有：左=右，即
V2 2
lcI
q1
lTⅠ lTⅡ qCM
c92i 2
q2
由上式可解得
q1 q2
qCM
c92i 2
V2 2
lTⅠ lcⅠ lTⅡ
i
s
涡喷发动机的实际循环
对于涡喷发动机的实际循环：
引入 p lp lad , p ，c lad ,c lc
则 le l p lc lad , p p lad ,c /c
c'p (T4* T9i )p cp (T3*i T0) c
1
c'pT4*(1
1
' 1
)
p
'
cpT0