飞机与发动机-1

级： 风扇 4级低压压气机(LPC) 11级高压压气机(HPC)
环形燃烧室 2级高压涡轮(HPT) 4级低压涡轮(LPT)
1.4 工作原理及其特点
A319, A320, A321、MD90
V2500
IAE是一家多国航空发动 机合作公司，其股东公司有 美、英、日、意和德五国航 空发动机公司。
级： 风扇 3级低压压气机(LPC) 9级高压压气机(HPC)
环形燃烧室 单级高压涡轮(HPT) 4级低压涡轮(LPT)
1.4 工作原理及其特点
B747、767、 A300、A310
JT9D
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） 22242 推重比 5.63
巡航耗油率（kg/daN.h）
扑翼机
1.1 引言
喷气发动机早期设想
1.1 引言
后果:
由于没有后续的动力，一次次人类飞行失败之 后，飞行便转向轻于空气的航空器：气球、飞艇、 无动力的滑翔机。经过长期的探索和不懈的追求， 终于发现实现飞上天有三种基本的途径： 基于阿基米德浮力的原理。就是轻于空气的飞行， 包括热气球、包括氢气、氦气球，包括飞艇。 基于直接有升力的飞行。像火箭、垂直起落的飞机。 基于柏努利定律，以速度换取升力的飞行。这就需 要动力，如固定翼飞机、直升机、旋翼机都包括在 内。
1.1 引言
1900年，德国人齐白林 1929年最豪华的“齐白林伯爵”号飞艇用 21天5小时完成了环球飞行
“齐白林伯爵”号飞 艇
1.1 引言
1763年瓦特改良了蒸汽机，推动了工业革命 的发展。但是由于蒸汽机太重，它没有办法 装到飞机上，所以一百四十年以后莱特兄弟 才把飞机飞上天。 1810年英国科学家凯利发现了飞行原理。 1883年发明内燃机 莱特兄弟经过了改进，装到第一架“飞行者1 号”上，最后飞上了天空，完成一个伟大的 创举！！ 第1次飞行时间约12秒，飞行距离约36米，其 中一次持续飞行59秒，飞行距离达260米左右
涡喷与活塞式加螺旋桨式比较 1) 推力： ——涡喷：随着飞行速度增大而增加 ——活塞式：取决于气缸的数目和尺寸 2) 工作过程连续性 3) 经济性
工 作 原 理 及 其 特 点
涡喷、活塞式加螺旋桨发动机工作原理比较
1.4 工作原理及其特点
1.5.2 涡轮螺旋桨发动机(简称涡浆发动机)
涡桨发动机是在涡喷发动机的基础上，吸 取航空活塞式发动机的优点发展而来的。20 世纪50年代研制的旅客机、运输机采用涡桨 发动机较多，目前支线用的旅客机仍以涡桨 发动机作为主要动力。
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） 巡航耗油率[kg/（daN.h）] 推重比 涵道比 11130 0.592 4.93 5.40 总增压比 质量（kg） 空气流量（kg/s） 涡轮进口温度（℃） 29.4 2303 355.5 1427
风扇直径（mm）
1613
长度（mm）
3200
级： 风扇 4级低压压气机(LPC) 10级高压压气机(HPC)
1.4 工作原理及其特点
PW2037
B757-200
级： 风扇 4级低压压气机(LPC) 12级高压压气机(HPC)
环形燃烧室 2级高压涡轮(HPT) 5级低压涡轮(LPT)
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） 最大巡航推力（daN） 巡航耗油率[kg/(daN.h）] 总增压比 PW2037 PW2037 PW2037 PW2037 17010 3670 0.574 27.60 PW2040 PW2040 PW2040 PW2040 18550 3670 0.574 27.60
1.2 航空发动机作用、要求
推进力
升力
1.2 航空发动机作用、要求
1.2.3 要求 发动机推力大、质量小 发动机燃油消耗率低 发动机结构尺寸要小 可靠性要好，使用寿命要长 环境污染要小（排气污染和噪音污染） 不同用途的发动机，其要求的侧重点也不同： ——战斗机发动机要求推力大、重量轻、 加速性好； ——对于旅客机，要求有低的耗油率
1.1 引言
飞行者1号
1.2 航空发动机作用、要求
1.2.1 定义
发动机是将燃料燃烧释放出的热能转变 为机械能的装置。动力装置除了包括发动机 本体及必需的工作系统（如燃油系统、滑油 系统、 起动点火系统）外，还包括有防冰系 统、反推系统、冷却系统和外壳体等。
1.2.2 作用
航空燃气涡轮发动机是现代飞机与直升 机的主要动力（少数轻型、小型飞机和直升 机采用航空活塞式发动机），为飞机提供推 进力，为直升机提供升力。
结合下图：
功能
涡轮喷气发动机工作情形图
1.4 工作原理及其特点
涡喷发动机是20世纪50、60年代应用最为广泛 的航空燃气涡轮发动机，当时不仅是高速歼击机 的唯一动力，而且也为许多轰炸机、旅客机所采 用。 国产的歼六、歼七、歼八等歼击机上，均采用 了带加力燃烧室的涡喷发动机。
加力涡轮喷气发动机
1.4 工作原理及其特点
CFM56
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） 8900 巡航推力（daN） 2070
巡航耗油率(kg/daN.h)
空气流量（kg/s） 涡轮前燃气温度（℃） 风扇直径（mm） 质量（kg）
0.678
297.4 1266 1524 1941
推重比
涵道比 总增压比 长度（mm）
4.90
5.00 22.6 2362
1.4 工作原理及其特点
1.4.3 涡轮轴发动机（简称涡轴发动机） 工作原理
涡轴发动机
1.4 工作原理及其特点
特点： 涡轴发动机是用于直升机上的，基本同于涡 桨发动机，主要区别： 一是燃气发生器排出的燃气能量，几乎全 部在涡轮中膨胀作功，尾喷管排气速度较低， 几乎不产生推力；二是输出轴转速较高。 涡轴发动机也可以作为非航空领域中的动力， 如地面发电机、油泵、水泵等的动力，舰船 用的动力等。
主要特点：
适用于高速飞行；不需要受速度限制的螺 旋桨作为推进器；带加力燃烧室的涡喷发 动机突破音速。 耗油率较高 由于涡喷发动机的推力是由高速排出高 温燃气所获得的，所以在得到推力的同时， 有不少由燃料燃烧所获得的能量以燃气的 动能和热能的形式排出发动机，能量损失 较大，因此耗油率较高。
1.4 工作原理及其特点
遄达900发动机
在目前8家已做出发动机选择决定的航空运营商 中，有5家选择了遄达900发动机。 新加坡航空公司 （10架确认订单+15架意向订单） 澳大利亚快达航空公司 （12架确认订单） 英国维珍航空公司 （6架确认订单+6架意向订单） 德国汉莎航空公司 （15架确认订单+10架意向订单） 马来西亚航空公司 （6架确认订单） 共计：80架飞机（安装320台发动机） 市场占有率：50%（确认订单和意向订单之和）
1.4 工作原理及其特点
活塞式发动机工作原理
1.4 工作原理及其特点
1.4.1 组成 单转子涡轮喷气发动机是由进气道、压气 机、燃烧室、涡轮和喷管五大部件组成。
涡轮喷气发动机
1.4 工作原理及其特点
1.4.2 燃气涡轮喷气发动机
工作原理及其特点
涡轮喷气发动机
1.4 航空燃气涡轮发动机特点及其应用
主要特点:
耗油率低、起飞推力大、噪音低、迎风面积大。 适用于较高的飞行速度，且在很广的飞行速度范 围内，都能满足推力和经济性的要求。
1.4 工作原理及其特点
1.4 工作原理及其特点
1.4 工作原理及其特点
B737、A320、 A340-200/300 CFM公司是由法国斯奈 克玛发动机公司和通用 电气公司各出资一半成 立的合资企业
1.3 航空发动机的分类
活塞式
航空发动机
冲压式
喷气式 涡轮式
涡轮风扇发动机 涡轮喷气式发动机 涡轮螺旋桨发动机
单转子 (M53)、 双转子、多转子 （RB119、RB211）
涡轮轴发动机
1.3 航空发动机的分类
幻影战斗机
1.3 航空发动机的分类
双转子
三转子
1.4 工作原理及其特点
活塞式发动机
5.71
569 5.90 1425 2154 3729
1.4 工作原理及其特点
PW4000
B747-400、B767-200/300、MD-11、A300-600、 A310-300
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） PW4056 25274 总增压比 PW4056 30.0
PW4156
巡航耗油率[kg/ （daN.h）] 空气流量（kg/s） 涡轮进口温度（℃） 长度（mm） PW4000 PW4000 PW4000 PW4000
24940
0.602 802 1301 3901 推重比 涵道比 最大直径 （mm）
PW4156
PW4000 PW4000 PW4000
30.0
5.50 5.00 2469
涡轮进口温度（℃） （正常工作）
涵道比 空气流量（kg/s） 质量（kg）
级： 风扇 6级中压压气机(IPC) 6级高压压气机(HPC)
环形燃烧室 1级高压涡轮(HPT) 1级中压涡轮(IPT) 3级低压涡轮(LPT)
1.4 工作原理及其特点
A380 遄达900Hale Waihona Puke Baidu
1.4 工作原理及其特点
1.1 引言
在中国：
风筝(楚汉时期) ——世界上目前公认最早的重于空 气的飞行器 孔明灯（五代时期） ——世界上最早的、最原始的热气 球，也是现代热气球的鼻祖 文学作品：《西游记》《封神演义》
1.1 引言
嫦娥奔月
舜帝的斗笠
起花
1.1 引言
在西方： 达· 芬奇笔下的“扑翼机” 、天使、 飞毯传说、小说以及电影
环形燃烧室 2级高压涡轮(HPT) 5级低压涡轮(LPT)
1.4 工作原理及其特点
B757-200 RB211-535E
1.4 工作原理及其特点
起飞推力（daN） 最大巡航推力（daN, H=10670m,Ma=0.8 ） 17859～ 19200 3783 1149 4.3 522.5 3297 最大爬升推力 （10670m,Ma=0.8,daN） 最大巡航耗油率 [kg/（daN· h）] 总增压比 风扇直径（mm） 推重比 长度（mm） 4057 0.609 25.8 1882 5.52～ 5.93 2995
推重比
空气流量（kg/s） 涵道比 涡轮进口温度（℃） 最大直径（mm） 长度（mm）
PW2037
PW2037 PW2037 PW2037 PW2037 PW2037
5.24
549 6.00 1405 2154 3729
PW2040
PW2040 PW2040 PW2040 PW2040 PW2040
飞机与发动机
A Brief Introduction to Aero-engine
(发动机部分）
(20学时) 飞行学院 飞机与发动机
内 容
1.了解航空燃气发动机的作用以及其要求 2.掌握航空燃气涡轮发动机的分类、工作原 理、特点以及其应用（重难点） 3.了解航空燃气涡轮发动机的发展历史以及 其发展展望
1.4 工作原理及其特点
1.4.4 涡轮风扇 发动机（简称 涡扇发动机） 工作原理
涡扇发动机
1.4 工作原理及其特点
PW4000
1.4 工作原理及其特点
JT9D
1.4 工作原理及其特点
涡扇发动机是在双转子涡喷发动机的基础 上，吸取涡桨发动机的优点发展起来的。其 性能介于涡喷发动机和涡桨发动机之间。 涡扇发动机是目前应用最为广泛的一种。 较大型民航机几乎都采用涡扇发动机作为动 力，带加力燃烧室的涡扇发动机则适合作高 超音速（M≥2.3）作战飞机的动力装置。
空气流量（kg/s） 涡轮前燃气温度（℃） 最大直径（mm）
0.706
701 1312 2428
涵道比
总增压比 总长度（mm） 质量（kg）
5.10
24.16 3256 4014
级： 风扇 3级低压压气机(LPC) 11级高压压气机(HPC)
环形燃烧室 2级高压涡轮(HPT) 4级低压涡轮(LPT)
工作原理
1.4 工作原理及其特点
涡桨发动机
1.4 工作原理及其特点
主要特点： 适用于低、中速飞行 由于涡桨发动机以直径较大的螺旋桨作为 推进器，飞行速度受到限制，M=0.5～0.7。 耗油率低 燃气中的大部分能量（ 85% ～ 90% ）在动 力涡轮中膨胀作功，驱动螺旋桨旋转产生大 部分拉力，剩下的很少能量（10%～15%）在 尾喷管中膨胀，产生一小部分推力。由于排 气能量损失小，推进效率高，所以耗油率低。