航空发动机的发展历史PPT课件.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,*,.,*,4/13/2025,1,.,4/13/2025,2,.,4/13/2025,3,.,航空发动机原理与构造,4/13/2025,4,.,课程教学说明,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,4/13/2025,5,.,一、课程教学大纲说明,本课程与其它课程的联系,主要先修课程：气体动力学、工程热力学,主要后续课程：专业英语、发动机机型,课程的性质,机务专业（ME）专业必修课,4/13/2025,6,.,一、课程教学大纲说明,课程的作用与任务,掌握航空发动机的基本工作原理和特性以及基本结构,了解航空发动机各主要工作系统的组成、工作原理,为今后从事相关飞机发动机维修工作打下理论基础,4/13/2025,7,.,一、课程教学大纲说明,考核方法,考核方式,考试课,闭卷、笔试,平时成绩15分、卷面成绩85分,4/13/2025,8,.,二、课堂要求,课堂纪律,不准迟到,旷课10次及以上取消考试资格,上课期间保持安静等,4/13/2025,9,.,三、课程主要内容,航空发动机的历史回顾,热工气动基础,航空发动机原理部分,航空发动机构造部分,4/13/2025,10,.,1.1 人类的飞天之梦,两千多年前的风筝世界上目前公认最早的重于空气的飞行器,它是如何飞起来的,一千多年以前的“孔明灯”,世界上最早的、最原始的热气球,现代热气球的鼻祖,4/13/2025,11,.,关于民间神话传说,嫦娥奔月,（图1）,舜帝的斗笠,（图2）,风神演义中的雷震子,达芬奇笔下的“扑翼机”（图3）,事实证明：依靠人力飞行是不可能的,4/13/2025,12,.,图1,嫦娥奔月,图2 舜帝的斗笠,图3,达芬奇笔下的扑翼机,4/13/2025,13,.,气球、飞艇、无动力的滑翔机,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,4/13/2025,14,.,补充：关于飞机发动机的知识,飞机的组成？,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,4/13/2025,15,.,补充：关于飞机发动机的知识,飞机是如何产生升力？,对于忽略重力位能的定熵绝能不可压流,贝努利方程,4/13/2025,16,.,补充：关于飞机发动机的知识,飞机的起飞过程,飞机的降落过程,4/13/2025,17,.,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：,第一个时期从莱特兄弟的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，居航空动力的主导地位,4/13/2025,18,.,活塞式发动机时期,早期飞机动力源问题的解决过程,飞机动力源问题未解决导致屡次飞行失败,使用蒸气机作为动力源，质量过重,1810年，英国科学家凯利发现了飞行原理,1876年，德国工程师奥托试制成热效率高于蒸汽机的四冲程煤气内燃机,人们试图采用内燃机作为飞机飞行的动力源,4/13/2025,19,.,活塞式发动机,4/13/2025,20,.,活塞式发动机时期,人类历史上首次有动力、载人、持续、稳定和可操作的重于空气飞行器的飞行,航空发动机从狭义上是航空器飞行的动力，从广义上它也是航空事业发展的推动力,4/13/2025,21,.,活塞式发动机时期,活塞式发动机的发展,飞机用于战争目的推动航空蓬勃发展,早期液冷式、气冷发动机,两次世界大战推动发动机的性能提高：,单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右,螺旋桨飞机的V从16km/h提高到近800 km/h,飞行高度达到15000 m,到40年代末,活塞发动机达到了发展的顶峰,4/13/2025,22,.,活塞式发动机时期,活塞式发动机固有的缺陷,功率与重量的矛盾,发动机功率与飞行速度的三次方成正比,发动机功率的增加，将导致发动机重量迅速增大（接近三次方关系）,螺旋桨的局限,接近音速时，导致螺旋桨工作不稳定，推进效率急剧下降,“,音障,”的出现,4/13/2025,23,.,音障,音障是一种物理现象，当,物体,（通常是,航空器,）的速度接近,音速,时，将会逐渐追上自己发出的,声波,。声波叠合累积的结果，会造成,震波,（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。,4/13/2025,24,.,音障,在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。,在比较潮湿的,天气,，陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的,露点,（Dew Point）温度使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。,由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状,云团,。,4/13/2025,25,.,4/13/2025,26,.,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，居航空动力的主导地位,喷气发动机的早期设想,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动机WU和HeS3B,4/13/2025,27,.,4/13/2025,28,.,4/13/2025,29,.,涡轮喷气发动机,1939年8月27日率先装在亨克尔公司的He-178飞机上试飞成功,这是世界上第一架试飞成功的喷气式飞机,开创了喷气推进时代和航空事业的新纪元,世界上第一台实用的涡轮喷气发动机是德国的尤莫-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（包括非战斗损失）,4/13/2025,30,.,涡轮喷气发动机,战后，美、苏、法通过买专利，或借助从德国取得的资料和人员，陆续发展了本国第一代涡轮喷气发动机：,美国通用电气公司的J47轴流式涡喷发动机,苏联克里莫夫设计局的RD45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的空战,4/13/2025,31,.,涡轮喷气发动机,50年代末至60年代初，各国研制了M2飞机的一批涡喷发动机,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涡喷发动机定型,从此再没有重要的涡喷发动机问世,4/13/2025,32,.,涡扇发动机,涡扇发动机的发展来自于民用发动机,1959年定型的英国康维,世界上第一台涡扇发动机,涵道比有0.3和0.6，推力为5730daN,耗油率比同时期的涡喷发动机低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,低涵道比的军用加力发动机,高涵道比的民用发动机,4/13/2025,33,.,4/13/2025,34,.,4/13/2025,35,.,4/13/2025,36,.,4/13/2025,37,.,4/13/2025,38,.,4/13/2025,39,.,4/13/2025,40,.,军用涡扇发动机,20世纪60年代,英、美研制出斯贝-MK202和TF30,用于英国购买的“鬼怪”F-4M/K战斗机和美国的F111（后又用于F-14战斗机）,在7080年代各国研制出推重比8的涡扇发动机,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、“狂风”、米格-29和苏-27,4/13/2025,41,.,目前，推重比10涡扇发动机投入服役,美国F-22/F119、西欧EFA2000/EJ200和法国的“阵风”/M88,F-22/F119具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的JSF动力装置F136正在研制之中，预计将于20102012年投入服役。,4/13/2025,42,.,民用发动机的研制,20世纪70年代,第一代推力在20000daN以上的高涵道比（46）涡扇发动机投入使用,开创了大型宽体客机的新时代,90年代中期,装备波音777投入使用的第二代高涵道比（69）涡扇发动机的推力超35000daN,通用电气公司,GE90-115B,在2003年2月创造了56900daN的发动机推力世界纪录。,4/13/2025,43,.,目前，普惠公司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%,罗罗公司生产的喘达系列发动机,4/13/2025,44,.,发动机GE90115B 波音777-300ER大型双发旅客机,4/13/2025,45,.,4/13/2025,46,.,活塞式发动机,4/13/2025,47,.,喷气发动机的早期设想,4/13/2025,48,.,