航空发动机的发展历史.ppt

,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,*,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,*,2026/9/15,1,2026/9/15,2,2026/9/15,3,航空发動机原理与构造,2026/9/15,航空发動机原理,4,2026/9/15,5,課程教學阐明,归属单位,课程编号,开课学期,3,总学时数,72,学时,学 分,适用专业,ME,首选教材,航空发动机原理与构造,.,中国民航大学校内讲义,2026/9/15,6,壹、課程教學大纲阐明,本課程与其他課程的联络,重要先修課程：气体動力學、工程热力學,重要後续課程：专业英語、发動机机型,課程的性质,机务专业（ME）专业必修課,2026/9/15,7,壹、課程教學大纲阐明,課程的作用与任务,掌握航空发動机的基本工作原理和特性以及基本构造,理解航空发動机各重要工作系统的构成、工作原理,為此後從事有关飞机发動机维修工作打下理论基础,2026/9/15,8,壹、課程教學大纲阐明,考核措施,考核方式,考试課,闭卷、笔试,平時成绩15分、卷面成绩85分,2026/9/15,9,二、課堂规定,課堂纪律,不准迟到,旷課10次及以上取消考试资格,上課期间保持安静等,2026/9/15,10,三、課程重要内容,航空发動机的历史回忆,热工气動基础,航空发動机原理部分,航空发動机构造部分,2026/9/15,11,1.1,人类的飞天之梦,两仟数年前的風筝,世界上目前公认最早的重于空气的飞行器,它是怎样飞起来的,壹仟数年此前的“孔明灯”,世界上最早的、最原始的热气球,現代热气球的鼻祖,2026/9/15,12,有关民间神话传說,嫦娥奔月（图1）,舜帝的斗笠（图2）,風神演义中的雷震子,达芬奇笔下的“扑翼机”（图3）,事实证明：依托人力飞行是不也許的,2026/9/15,13,图,1,嫦娥奔月,图,2,舜帝的斗笠,图,3,达,芬奇笔下的,扑翼机,2026/9/15,14,气球、飞艇、無動力的滑翔机,飞上天有三种基本的途径,：,基于阿基米德浮力的原理,热气球、包括氢气、氦气球，包括飞艇,基于直接有升力的飞行,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,固定翼飞机、直升机、旋翼机,2026/9/15,15,补充：有关飞机发動机的知识,飞机的构成？,机身,机翼,尾翼,起落架,飞机動力装置-发動机,飞机操纵系统,多种其他设备,2026/9/15,16,补充：有关飞机发動机的知识,飞机是怎样产生升力？,对于忽略重力位能的定熵绝能不可压流,贝努利方程,2026/9/15,17,补充：有关飞机发動机的知识,飞机的起飞過程,飞机的降落過程,2026/9/15,18,航空发動机发展历史,航空发動机百年历史可分為两個時期：,第壹种時期從莱特兄弟的初次飞行開始到第二次世界大战結束為止,活塞式发動机统治了40年左右,第二個時期從第二次世界大战結束至今,60年来，航空燃气轮机取代了活塞式发動机,航空燃气轮机開创了喷气時代，居航空動力的主导地位,2026/9/15,19,活塞式发動机時期,初期飞机動力源問題的处理過程,飞机動力源問題未处理导致壹再飞行失败,使用蒸气机作為動力源，质量過重,18，英国科學家凯利发現了飞行原理,1876年，德国工程師奥托试制成热效率高于蒸汽机的四冲程煤气内燃机,人們试图采用内燃机作為飞机飞行的動力源,2026/9/15,20,活塞式发動机,2026/9/15,21,活塞式发動机時期,人类历史上初次有動力、载人、持续、稳定和可操作的重于空气飞行器的飞行,航空发動机從狭义上是航空器飞行的動力，從广义上它也是航空事业发展的推進力,2026/9/15,22,活塞式发動机時期,活塞式发動机的发展,飞机用于战争目的推進航空蓬勃发展,初期液冷式、气冷发動机,两次世界大战推進发動机的性能提高：,單机功率從不到10 kW增長到2500 kW左右,螺旋桨飞机的V從16km/h提高到近800 km/h,飞行高度到达15000 m,到40年代末,活塞发動机到达了发展的顶峰,2026/9/15,23,活塞式发動机時期,活塞式发動机固有的缺陷,功率与重量的矛盾,发動机功率与飞行速度的三次方成正比,发動机功率的增長，将导致发動机重量迅速增大（靠近三次方关系）,螺旋桨的局限,靠近音速時，导致螺旋桨工作不稳定，推進效率急剧下降,“音障”的出現,2026/9/15,24,音障,音障是壹种物理現象，當物体（壹般是航空器）的速度靠近音速時，将會逐渐追上自已发出的声波。声波叠合累积的成果，會导致震波（Shock Wave）的产生，進而對飞行器的加速产生障碍，而這种由于音速导致提高速度的障碍称為音障。,2026/9/15,25,音障,在物体的速度将近靠近音速時，周围的空气受到声波叠合而展現非常高压的状态，因此壹旦物体穿越音障後，周围压力将會陡降。,在比较潮湿的天气，陡降的压力所导致的瞬间低温也許會让气温低于它的露點（Dew Point）温度，使得水汽凝結变成微小的水珠，肉眼看来就像是雲雾般的状态。,由于這個低压带會伴随空气离机身的距离增長而恢复到常压，因此整体看来形状像是壹种以物体為中心轴、向四面均匀扩散的圆锥状雲团。,2026/9/15,26,2026/9/15,27,燃气涡轮发動机時期,第二個時期:從第二次世界大战結束至今,60年来，航空燃气涡轮发動机取代了活塞式发動机,開创了喷气時代，居航空動力的主导地位,喷气发動机的初期设想,1937年，英国的惠特尔和德国的奥海因分别研制成功离心式涡轮喷气发動机WU和HeS3B,2026/9/15,28,2026/9/15,29,2026/9/15,30,涡轮喷气发動机,1939年8月27曰率先装在亨克尔企业的He-178飞机上试飞成功,這是世界上第壹架试飞成功的喷气式飞机,開创了喷气推進時代和航空事业的新纪元,世界上第壹台实用的涡轮喷气发動机是德国的尤莫-004,1942年7月18曰德国工程師把HeS3B装在梅塞施米特Me-262飞机上试飞成功,1944.91945.5，Me-262共击落盟軍飞机613架，自已损失200架（包括非战斗损失）,2026/9/15,31,涡轮喷气发動机,战後，美、苏、法通過买专利，或借助從德国获得的资料和人员，陆续发展了本国第壹代涡轮喷气发動机：,美国通用電气企业的J47轴流式涡喷发動机,苏联克裏莫夫设计局的RD-45离心式涡喷发動机,推力2650daN左右，推重比為23,它們分别在装在F-86和米格-15战斗机上服役。這两种飞机在朝鲜战争期间展開了你死我活的空战,2026/9/15,32,涡轮喷气发動机,50年代末至60年代初，各国研制了M2飞机的壹批涡喷发動机,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飞机的J58和R-31,70年代初，用于“协和”超声速客机的奥林帕斯593涡喷发動机定型,從此再没有重要的涡喷发動机問世,2026/9/15,33,涡扇发動机,涡扇发動机的发展来自于民用发動机,1959年定型的英国康维,世界上第壹台涡扇发動机,涵道比有0.3和0.6，推力為5730daN,耗油率比同步期的涡喷发動机低10%20%,用于VC-10、DC-8和波音707客机,涡扇发動机两個发展方向,低涵道比的軍用加力发動机,高涵道比的民用发動机,2026/9/15,34,2026/9/15,35,2026/9/15,36,2026/9/15,37,2026/9/15,38,2026/9/15,39,2026/9/15,40,2026/9/15,41,軍用涡扇发動机,20世纪60年代,英、美研制出斯贝-MK202和TF30,用于英国购置的“鬼怪”F-4M/K战斗机和美国的F111（後又用于F-14战斗机）,在7080年代各国研制出推重比8的涡扇发動机,如美国的F100、F404、F110，西欧三国的RB199，前苏联的RD-33和AL-31F,装备第三战斗机，如F-15、F-16、F-18、“狂風”、米格-29和苏-27,2026/9/15,42,目前，推重比10涡扇发動机投入服役,美国F-22/F119、西欧EFA/EJ200和法国的“阵風”/M88,F-22/F119具有第四代战斗机代表性特性-超声速巡航、短距起落、超机動性和隐身能力,超声速垂直起飞短距著陆的JSF動力装置F136正在研制之中，估计将于投入服役。,2026/9/15,43,民用发動机的研制,20世纪70年代,第壹代推力在0daN以上的高涵道比（46）涡扇发動机投入使用,開创了大型宽体客机的新時代,90年代中期,装备波音777投入使用的第二代高涵道比（69）涡扇发動机的推力超35000daN,通用電气企业GE90-115B在2月发明了56900daN的发動机推力世界纪录。,2026/9/15,44,目前，普惠企业正在研制新壹代涡扇发動机PW8000齿轮传動涡扇发動机,推力為11 00016 000daN,涵道比11，耗油率下降9%,罗罗企业生产的喘达系列发動机,2026/9/15,45,发動机GE90115B 波音777-300ER大型双发旅客机,2026/9/15,46,2026/9/15,47,活塞式发動机,2026/9/15,48,喷气发動机的初期设想,