航空发动机的发展历史及工作原理

2020/3/19航空发动机原理1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2020/3/19航空发动机原理2发动机飞机发动机火箭发动机固体燃料火箭发动机液体燃料火箭发动机活塞式喷气式冲压式涡轮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2020/3/19航空发动机原理3燃气涡轮发动机涡轮喷气发动机（turbojetengine）五大部件（component）的简单工作原理进气道（inletduct）压气机（compressor）燃烧室（burner）涡轮（burbine）尾喷管（nozzle）热机－将热能转换为动能推进器－气流喷出获取反作用力2020/3/19航空发动机原理4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2020/3/19航空发动机原理5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2020/3/19航空发动机原理6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2020/3/19航空发动机原理7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2020/3/19航空发动机原理82020/3/19航空发动机原理9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2020/3/19航空发动机原理102020/3/19航空发动机原理112020/3/19航空发动机原理12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2020/3/19航空发动机原理132020/3/19航空发动机原理142020/3/19航空发动机原理15涡轮喷气发动机相比活塞发动机（pistonengine）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2020/3/19航空发动机原理16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2020/3/19航空发动机原理172020/3/19航空发动机原理182020/3/19航空发动机原理19涡轮螺旋桨发动机turbopropengine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2020/3/19航空发动机原理20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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2020/3/19航空发动机原理21涡轴发动机pistonengine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2020/3/19航空发动机原理22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2020/3/19航空发动机原理23航空发动机的应用2020/3/19航空发动机原理241.2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2020/3/19航空发动机原理252020/3/19航空发动机原理262.1.3几个重要的参数涡轮前燃气总温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。3T2020/3/19航空发动机原理27发动机排气温度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4T2020/3/19航空发动机原理28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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N127ttppEPR2020/3/19航空发动机原理29桨扇发动机D-272020/3/19航空发动机原理30实习基地使用涡桨发动机的飞机2020/3/19航空发动机原理31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