发动机原理(第一章1讲).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,*,*,发动机原理,讲课教师:唐海龙,讲义,:,朱之丽,2025年10月31日,课程特点及教学要求,教学目的和要求,熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适用范围；,掌握发动机特性及其应用条件；,了解发动机性能变化原因特点。,课程特点,内容多,工程性强,先、后修关系密切,教材,航空燃气涡轮发动机（尚义主编）,第二、三、四、六、八（部分）,2025/10/31 周五,航空发动机是飞机的,“,”,ENGINE(,引擎),为克服飞行阻力提供推动力,飞机在发动机推力作用下达到一定速度时，机翼才能产生足够的升力。,2025/10/31 周五,人类实现飞行,可靠的内燃机出现,1903年莱特兄弟飞上蓝天,1903年,2025/10/31 周五,喷气发动机成功的使用,飞行速度超过声速,活塞式,喷气式,2025/10/31 周五,飞机的动力装置,燃气涡轮发动机,。,以空气为介质的，将热能转换为机械能的一种动力装置。,它于1939年首次在德国,He178,飞机上使用。,广泛应用于：航空、航天、航海、能源、交通等领域。,涉及学科：流体力学、固体力学、热力学、传热学、燃烧学、转子动力学、控制理论、气动声学等。,2025/10/31 周五,在航空上的应用类型,涡轮喷气发动机,涡轮螺桨发动机,涡轮轴发动机,涡轮风扇发动机2025/10/31 周五,类型发展及演变,由5个主要部件组成。,相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小。,使人类实现超音速飞行,适用范围：超音速飞行的飞机,优点：高速下性能优越,缺点：低速下经济性差,2025/10/31 周五,复燃加力涡喷发动机,由5个主要部件和加力燃烧室组成,适用范围：超音速飞行的飞机,复燃加力使推力增加5070,扩大飞行包线、提高机动性能；,缺点：加力使发动机经济性更差。,2025/10/31 周五,类型发展及演变,由5个主要部件和螺旋桨组成,低速飞行时具有优越的经济性,适用范围：,Ma 40000,kg,B777,2025/10/31 周五,军用涡轮风扇发动机,特点,小涵道比、混合排气、带加力,优点,加力比大，亚声巡航经济性好,适用,超音速飞机,2025/10/31 周五,军用小涵道比涡扇发动机,高推重比矢量喷管发动机研制成功（,F119）,高机动性战斗机即将装备部队,2025/10/31 周五,民用飞机发动机,亚音运输机,进一步降低耗油率,超大涵道比、浆扇,超音运输机,实现环球更快捷飞行,低涵道比涡扇发动机 变循环发动机,2025/10/31 周五,第四代战斗机的特点,高敏捷性,隐身性,短距起飞着陆(,STOL),能力,不加力超声速巡航能力,2025/10/31 周五,2025/10/31 周五,发动机设计参数变化,设计参数包括：,压气机增压比：83840,涡轮前温度：1200,18502000,加力温度：1800,2150,风扇增压比：区别于军用或民用,涵道比：区别于军用或民用,2025/10/31 周五,典型亚音飞机发动机,2025/10/31 周五,典型军用发动机,2025/10/31 周五,问 题,发动机是如何产生推力的?,各部件是如何工作的?对产生推力起什么作用?,为什么不同类型发动机具有不同的适用范围？,发动机性能随飞行条件等发生怎样的变化？,？,2025/10/31 周五,本课程主要学习内容:,第一章.燃气涡轮发动机的工作原理,第二章.燃气涡轮发动机部件,第三章.涡轮喷气发动机,第四章.涡轮风扇发动机,第五章.其它类型发动机,2025/10/31 周五,第一章燃气涡轮发动机工作原理,第一节 涡轮喷气发动机热力循环,一、组成,五大部件组成：,进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管,2025/10/31 周五,附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等),2025/10/31 周五,进气道将工质引入,压气机增压 燃烧室喷油燃烧加热 涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速 以高速排气到体外,工作过程,进气道,压气机,燃烧室,涡轮,排气喷管,2025/10/31 周五,沿发动机流程参数变化,2025/10/31 周五,二、产生推力的基本原理,牛顿定律原理：,流经发动机的气流受到力的作用产生加速度，气流必定产生一个大小相等方向相反的反作用力作用于发动机。,反作用力推力,三、理想循环,布莱顿（,Braton,）,循环，1872年提出。,发动机工作时，不断从外界吸入空气，经过一系列热力过程，最后高速喷出，排出气体在外界逐步散失能量最终达到与外界大气平衡，构成一个不断循环的过程。,假设：,(1)工质为空气；,(2)忽略流动损失；,(3)气流在尾喷管达到完全膨胀。,2025/10/31 周五,发动机特征截面,2025/10/31 周五,理想循环,由四个热力过程组成,0,2,i：,等熵压缩2,i 3i：,等压加热3,i 9i：,等熵膨胀9,i 0：,等压放热,2025/10/31 周五,2025/10/31 周五,描述循环过程的参数,增压比,加热比,压缩功,W,C,膨胀功,W,p,加热量,q,1,放热量,q,2,2025/10/31 周五,增压比,2025/10/31 周五,加热比,2025/10/31 周五,压缩功和膨胀功,压缩功,:“,a02iba,”,所包围的面积,膨胀功,:“,a9i3iba,”,所包围的面积,2025/10/31 周五,压缩功与膨胀功,压缩功,W,C,膨胀功,W,P,2025/10/31 周五,加热量,q,1,大小,加热过程2,i,3i,以下面积,2025/10/31 周五,放热量,q,2,大小,放热过程9,i,0,以下面积,2025/10/31 周五,理想循环功和热效率,循环功,热效率,2025/10/31 周五,理想循环功循环过程所包围的面积,2025/10/31 周五,理想循环热效率理想循环功占加热量的比,2025/10/31 周五,如何获得尽可能大的循环功？,如何获得尽可能高的循环热效率？,2025/10/31 周五,1.理想循环热效率,2025/10/31 周五,理想循环热效率,理想循环热效率只与循环增压比有关，且与循环增压比成正比。,2025/10/31 周五,2.理想循环功,2025/10/31 周五,理想循环功,理想循环功与循环加热比成正比；,存在有使理想循环功达最大的循环增压比，,称为最佳增压比,opt,。,原因：,循环增压比1时因热效率为0，循环功为0；,循环增压比增高到使,e=,时因循环加热量为0，循环功再次为0。,2025/10/31 周五,理想循环功最佳增压比,由理想循环功的公式，求循环功对增压比的偏导数，并令其等于零，获最佳增压比得：,2025/10/31 周五,四、实际循环,各部件损失和热力过程的不可逆性,组成：,多变（不等熵）压缩过程,不等压加热过程,多变（不等熵）膨胀过程,等压放热过程（当,P,9,P,0,时）,2025/10/31 周五,实 际 循 环,2025/10/31 周五,实 际 循 环,2025/10/31 周五,实 际 循 环,循环功,热效率,2025/10/31 周五,实 际 循 环,由于热力过程损失的存在：,实际循环效率除受增压比影响外，还受加热比以及压缩过程和膨胀过程效率影响，且比理想循环热效率低；,实际循环功低于理想循环功。,2025/10/31 周五,重要结论,为提高,循环热效率,，应尽可能提高,循环增压比,；,为提高,循环功,，应尽可能提高,循环加热比,；,存在有,最佳增压比,，增压比过大将使循环功减小；,提高循环加热比，使循环最佳增压比增加；,提高部件效率，有利于提高循环功和热效率。,2025/10/31 周五,