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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,航空发动机原理与构造,*,11/20/2025,1,航空发动机原理与结构,1/42,11/20/2025,2,航空发动机原理与结构,2/42,11/20/2025,3,航空发动机原理与结构,3/42,航空发动机原理与结构,4/42,1.1 人类飞天之梦,两千多年前,风筝,世界上当前公认最早重于空气飞行器,它是怎样飞起来,一千多年以前“孔明灯”,世界上最早、最原始热气球,当代热气球鼻祖,11/20/2025,5,航空发动机原理与结构,5/42,关于民间神话传说,嫦娥奔月,（图1）,舜帝斗笠,（图2）,风神演义中雷震子,达芬奇笔下“扑翼机”,（图3）,事实证实：依靠人力飞行是不可能,11/20/2025,6,航空发动机原理与结构,6/42,图1,嫦娥奔月,图2 舜帝斗笠,图3,达芬奇笔下扑翼机,11/20/2025,7,航空发动机原理与结构,7/42,气球、飞艇、无动力滑翔机,飞上天有三种基本路径,：,基于阿基米德浮力原理,热气球、包含氢气、氦气球，包含飞艇,基于直接有升力飞行,火箭、垂直起落飞机,基于柏努利定律，以速度换取升力飞行,固定翼飞机、直升机、旋翼机,11/20/2025,8,航空发动机原理与结构,8/42,补充：关于飞机发动机知识,飞机组成？,机身,机翼,尾翼,起落架,飞机动力装置-发动机,飞机操纵系统,各种其它设备,11/20/2025,9,航空发动机原理与结构,9/42,补充：关于飞机发动机知识,飞机是怎样产生升力？,对于忽略重力位能定熵绝能不可压流,贝努利方程,11/20/2025,10,航空发动机原理与结构,10/42,补充：关于飞机发动机知识,飞机起飞过程,飞机降落过程,11/20/2025,11,航空发动机原理与结构,11/42,航空发动机发展历史,航空发动机百年历史可分为两个时期：,第一个时期从莱特弟兄首次飞行开始到第二次世界大战结束为止,活塞式发动机统治了40年左右,第二个时期从第二次世界大战结束至今,60年来，航空燃气轮机取代了活塞式发动机,航空燃气轮机开创了喷气时代，居航空动力主导地位,11/20/2025,12,航空发动机原理与结构,12/42,活塞式发动机时期,早期飞机动力源问题处理过程,飞机动力源问题未处理造成一再飞行失败,使用蒸气机作为动力源，质量过重,18,，,英国科学家凯利发觉了飞行原理,1876年，德国工程师奥托试制成热效率高于蒸汽机四冲程煤气内燃机,人们试图采取内燃机作为飞机飞行动力源,11/20/2025,13,航空发动机原理与结构,13/42,活塞式发动机,11/20/2025,14,航空发动机原理与结构,14/42,活塞式发动机时期,人类历史上首次有动力、载人、连续、稳定和可操作重于空气飞行器飞行,航空发动机从狭义上是航空器飞行动力，从广义上它也是航空事业发展推进力,11/20/2025,15,航空发动机原理与结构,15/42,活塞式发动机时期,活塞式发动机,发展,飞机用于战争目标推进航空蓬勃发展,早期液冷式、气冷发动机,两次世界大战推进发动机性能提升：,单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右,螺旋桨飞机V从16km/h提升到近800 km/h,飞行高度到达15000 m,到40年代末,活塞发动机到达了发展顶峰,11/20/2025,16,航空发动机原理与结构,16/42,活塞式发动机时期,活塞式发动机固有缺点,功率与重量矛盾,发动机功率与飞行速度三次方成正比,发动机功率增加，将造成发动机重量快速增大（靠近三次方关系）,螺旋桨局限,靠近音速时，造成螺旋桨工作不稳定，推进效率急剧下降,“音障”出现,11/20/2025,17,航空发动机原理与结构,17/42,音障,音障是一个物理现象，当,物体,（通常是,航空器,）速度靠近,音速,时，将会逐步追上自己发出,声波,。声波叠合累积结果，会造成,震波,（Shock Wave）产生，进而对飞行器加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度障碍称为音障。,11/20/2025,18,航空发动机原理与结构,18/42,音障,在物体速度快要靠近音速时，周围空气受到声波叠合而展现非常高压状态，所以一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。,在比较潮湿,天气,，陡降压力所造成瞬间低温可能会让气温低于它,露点,（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小水珠，肉眼看来就像是云雾般状态。,因为这个低压带会伴随空气离机身距离增加而恢复到常压，所以整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四面均匀扩散圆锥状,云团,。,11/20/2025,19,航空发动机原理与结构,19/42,11/20/2025,20,航空发动机原理与结构,20/42,燃气涡轮发动机时期,第二个时期:从第二次世界大战结束至今,60年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,开创了喷气时代，居航空动力主导地位,喷气发动机早期构想,1937年，英国惠特尔和德国奥海因分别研制成功离心式涡轮喷气发动机WU和HeS3B,11/20/2025,21,航空发动机原理与结构,21/42,11/20/2025,22,航空发动机原理与结构,22/42,11/20/2025,23,航空发动机原理与结构,23/42,涡轮喷气发动机,1939年8月27日率先装在亨克尔企业He-178飞机上试飞成功,这是世界上第一架试飞成功喷气式飞机,开创了喷气推进时代和航空事业新纪元,世界上第一台实用涡轮喷气发动机是德国尤莫-004,1942年7月18日德国工程师把HeS3B装在,梅塞施米特Me-262飞机,上试飞成功,1944.91945.5，Me-262共击落盟军飞机613架，自己损失200架（包含非战斗损失）,11/20/2025,24,航空发动机原理与结构,24/42,涡轮喷气发动机,战后，美、苏、法经过买专利，或借助从德国取得资料和人员，陆续发展了本国第一代涡轮喷气发动机：,美国通用电气企业J47轴流式涡喷发动机,苏联克里莫夫设计局RD-45离心式涡喷发动机,推力2650daN左右，推重比为23,它们分别在装在F-86和米格-15战斗机上服役。这两种飞机在朝鲜战争期间展开了你死我活空战,11/20/2025,25,航空发动机原理与结构,25/42,涡轮喷气发动机,50年代末至60年代初，各国研制了M2飞机一批涡喷发动机,如J79、J75、埃汶、奥林帕斯、阿塔9C、R-11和R-13,推重比已达56,60年代中期用于M3飞机J58和R-31,70年代初，用于“协和”超声速客机奥林帕斯593涡喷发动机定型,从此再没有主要涡喷发动机问世,11/20/2025,26,航空发动机原理与结构,26/42,涡扇发动机,涡扇发动机发展来自于民用发动机,1959年定型英国康维,世界上第一台涡扇发动机,涵道比有0.3和0.6，推力为5730daN,耗油率比同时期涡喷发动机低10%20%,用于VC-10、DC-8和波音707客机,涡扇发动机两个发展方向,低涵道比军用加力发动机,高涵道比民用发动机,11/20/2025,27,航空发动机原理与结构,27/42,11/20/2025,28,航空发动机原理与结构,28/42,11/20/2025,29,航空发动机原理与结构,29/42,11/20/2025,30,航空发动机原理与结构,30/42,11/20/2025,31,航空发动机原理与结构,31/42,11/20/2025,32,航空发动机原理与结构,32/42,11/20/2025,33,航空发动机原理与结构,33/42,11/20/2025,34,航空发动机原理与结构,34/42,军用涡扇发动机,20世纪60年代,英、美研制出斯贝-MK202和TF30,用于英国购置“鬼怪”F-4M/K战斗机和美国F111（后又用于F-14战斗机）,在7080年代各国研制出推重比8涡扇发动机,如美国F100、F404、F110，西欧三国RB199，前苏联RD-33和AL-31F,装备第三战斗机，如F-15、F-16、F-18、“狂风”、米格-29和苏-27,11/20/2025,35,航空发动机原理与结构,35/42,当前，推重比10涡扇发动机投入服役,美国F-22/F119、西欧EFA/EJ200和法国“阵风”/M88,F-22/F119含有第四代战斗机代表性特征-超声速巡航、短距起落、超机动性和隐身能力,超声速垂直起飞短距着陆JSF动力装置F136正在研制之中，预计将于投入服役。,11/20/2025,36,航空发动机原理与结构,36/42,民用发动机研制,20世纪70年代,第一代推力在0daN以上高涵道比（46）涡扇发动机投入使用,开创了大型宽体客机新时代,90年代中期,装备波音777投入使用第二代高涵道比（69）涡扇发动机推力超35000daN,通用电气企业,GE90-115B,在2月创造了56900daN发动机推力世界纪录。,11/20/2025,37,航空发动机原理与结构,37/42,当前，普惠企业正在研制新一代涡扇发动机PW8000齿轮传动涡扇发动机,推力为11 00016 000daN,涵道比11，耗油率下降9%,罗罗企业生产喘达系列发动机,11/20/2025,38,航空发动机原理与结构,38/42,发动机GE90115B 波音777-300ER大型双发旅客机,11/20/2025,39,航空发动机原理与结构,39/42,11/20/2025,40,航空发动机原理与结构,40/42,活塞式发动机,11/20/2025,41,航空发动机原理与结构,41/42,喷气发动机早期构想,11/20/2025,42,航空发动机原理与结构,42/42,
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