燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)(1)

1、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī) （ME-TA , TH ME-TA , TH ） 主講：劉成英主講：劉成英 第一章：基礎(chǔ)知識(shí)和工作原理 1.1 1.1 基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí) 1.1.1 1.1.1 力學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)基礎(chǔ) 1. 1. 物質(zhì)物質(zhì) 電子電子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 問：水分子式問：水分子式H H2 2O O表示什么？表示什么？ 原子分子物質(zhì) 水分子圖 物態(tài)： 氣態(tài)氣態(tài) 液態(tài)液態(tài) 固態(tài)固態(tài) 相變：相變： 物質(zhì)由一種物態(tài)向另一種物態(tài)轉(zhuǎn)變物質(zhì)由一種物態(tài)向另一種物態(tài)轉(zhuǎn)變 幾個(gè)概念：幾個(gè)概念： 汽化汽化 飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓 絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度 相對(duì)濕度相對(duì)濕度 概念： 熔點(diǎn) 升華 結(jié)晶 相變曲線相變曲線 O

2、 p T B D C A 液 固 汽 AD:汽化曲線 BD：熔解曲線 CD：升華曲線 2. 空氣的主要成分 氮?dú)猓ǖ獨(dú)猓∟ ），占容積百分比），占容積百分比78.03% 氧氣氧氣 （O ），占容積百分比），占容積百分比20.99% 氬氣（氬氣（Ar），占容積百分比），占容積百分比0.98% 什么是燃?xì)?？什么是燃?xì)猓?空氣與燃料進(jìn)行燃燒后的氣體產(chǎn)物空氣與燃料進(jìn)行燃燒后的氣體產(chǎn)物 3. 運(yùn)動(dòng) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)：速度機(jī)械運(yùn)動(dòng)：速度 V=S/t V=S/t 加速度加速度a= v a= v t t 運(yùn)動(dòng)定律：牛頓三大定律運(yùn)動(dòng)定律：牛頓三大定律 牛頓第一定律（慣性定律）：牛頓第一定律（慣性定律）：任何一個(gè)物體在不

3、受外任何一個(gè)物體在不受外 力或受平衡力的作用時(shí)（力或受平衡力的作用時(shí)（Fnet=0Fnet=0），總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)），總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。動(dòng)狀態(tài)，直到有作用在它上面的外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律 ：物體的加速度跟物體所受的合外力物體的加速度跟物體所受的合外力 成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 公式：公式：F F合合=ma =ma 或或 M=J M=Jdd/dt 牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：

4、兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力， 在同一直線上，大小相等，方向相反。表達(dá)式在同一直線上，大小相等，方向相反。表達(dá)式F=-F F=-F 4. 4. 常見的力常見的力 重力：重力： W=mg W ：重力：重力 m ： 質(zhì)量質(zhì)量 g ：重力加速度：重力加速度 彈力：彈力： F=k F ：彈力：彈力 k ：彈簧剛性：彈簧剛性 ：位移：位移 摩擦力摩擦力 ：靜摩擦力：靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力：滑動(dòng)摩擦力：f =N N：正壓力：正壓力 ：動(dòng)摩擦因數(shù)：動(dòng)摩擦因數(shù) 1.1.2 熱力學(xué)基礎(chǔ) 1. 1. 熱力學(xué)概念熱力學(xué)概念 系統(tǒng)系統(tǒng) 外界外界 平衡態(tài)平衡態(tài) 熱力循環(huán)熱力循環(huán) 2. 2

5、. 基本狀態(tài)參數(shù)基本狀態(tài)參數(shù) 溫度溫度T T 壓力壓力p p 比容比容v v等等 比容比容v=V/m v=V/m （V V：氣體的容積：氣體的容積 m m：氣體的質(zhì)量）：氣體的質(zhì)量） 氣體密度氣體密度 =m/V （V V：氣體的容積：氣體的容積 m m：氣體的質(zhì)量）：氣體的質(zhì)量） 攝氏溫度與華氏溫度的關(guān)系：攝氏溫度與華氏溫度的關(guān)系： C=C=（F F3232）5/95/9 F=9/5F=9/5C+32C+32 絕對(duì)溫度坐標(biāo)絕對(duì)溫度坐標(biāo) ： T（K）=tC+273 3. 理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程 1.在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)格遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫理在任何溫度和任何壓強(qiáng)下都能嚴(yán)

6、格遵循氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體叫理 想氣體。想氣體。 2. 理想氣體的狀態(tài)方程為：理想氣體的狀態(tài)方程為： p1v1/T1=p2v2/T2=R 3. 一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積與熱力學(xué)溫度成一定質(zhì)量的氣體在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積與熱力學(xué)溫度成 正比。正比。 4. 功和熱功和熱 W=Fs （功是力和沿著力的方向所移動(dòng)的距離的乘積）（功是力和沿著力的方向所移動(dòng)的距離的乘積） p=w/t （單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為功率）（單位時(shí)間內(nèi)所做的功稱為功率） 5. 熱力學(xué)定律 第一定律第一定律: : 能量是永恒的，他不會(huì)被誰制造出來，也不會(huì)被誰消滅。但是熱能可以給能量是永恒的，他不會(huì)被誰制造出來，

7、也不會(huì)被誰消滅。但是熱能可以給 動(dòng)能提供動(dòng)力，而動(dòng)能還能夠再轉(zhuǎn)化成熱能。動(dòng)能提供動(dòng)力，而動(dòng)能還能夠再轉(zhuǎn)化成熱能。 Q=U+A Q=U+A 解釋解釋 ：內(nèi)能的增量：內(nèi)能的增量UU應(yīng)等于在此過程中外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量應(yīng)等于在此過程中外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量Q Q 和系統(tǒng)和系統(tǒng) 對(duì)外界作功對(duì)外界作功A A之差之差 第二定律：第二定律： 熱永遠(yuǎn)只能由熱處傳到冷處（在自然狀態(tài)下）。熱永遠(yuǎn)只能由熱處傳到冷處（在自然狀態(tài)下）。 第三定律第三定律 ： 你無法在低于你無法在低于-273.15-273.15攝氏度的溫度下變得更冷攝氏度的溫度下變得更冷這一溫度被稱為絕對(duì)零這一溫度被稱為絕對(duì)零 度。度。 一一 個(gè)個(gè) 典典

8、 型型 的的 熱熱 力力 學(xué)學(xué) 系系 統(tǒng)統(tǒng) 1.1.3 氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 氣體動(dòng)力學(xué)：氣體動(dòng)力學(xué)： 研究氣體在流動(dòng)過程中，氣體與氣體，氣體與固體之間相互作用所遵循研究氣體在流動(dòng)過程中，氣體與氣體，氣體與固體之間相互作用所遵循 的規(guī)律以及參數(shù)變化的規(guī)律。的規(guī)律以及參數(shù)變化的規(guī)律。 幾個(gè)概念：幾個(gè)概念： 氣體壓縮性氣體壓縮性 黏性黏性 層流層流 紊流紊流 雷諾數(shù)雷諾數(shù) 臨臨 界雷諾數(shù)界雷諾數(shù) R Re e=D/=D/ R Re e： ： 雷諾數(shù)雷諾數(shù) ：流體密度：流體密度 ：平均速度：平均速度 D D：特征尺寸：特征尺寸 ： 流體的動(dòng)力黏性系數(shù)流體的動(dòng)力黏性系數(shù) 連續(xù)方程：連續(xù)方程： 1 1A A1

9、 11 1=2 2A A2 22 2= =常數(shù)常數(shù) ：氣體密度 A：面積 v： 速度 3. 動(dòng)量方程： F=qm2v2qm1v1 qm : 流體的質(zhì)量流量流體的質(zhì)量流量 動(dòng)量是質(zhì)量和速度的乘積 4. 伯努力方程 p + v2/2 = 常數(shù) （p*） 不可壓流中任意一點(diǎn)流體的靜壓與動(dòng)壓之和保持不變 5. 音速音速 音速與氣體狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系：音速與氣體狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系： a = a = k ：比熱比；：比熱比； R ：氣體常數(shù)；：氣體常數(shù)； T ：氣體靜溫；：氣體靜溫； p ：靜壓：靜壓; ? : 密度；密度； 馬赫數(shù)：流場(chǎng)中任一點(diǎn)處的流速馬赫數(shù)：流場(chǎng)中任一點(diǎn)處的流速v與該點(diǎn)處氣體的音速與該

10、點(diǎn)處氣體的音速a的比值，叫該點(diǎn)的比值，叫該點(diǎn) 處處 氣流的馬赫數(shù)，用氣流的馬赫數(shù)，用Ma表示，即表示，即 Ma = v/a 亞音速流動(dòng)：亞音速流動(dòng)：Ma 1.0 音速流動(dòng)：音速流動(dòng)：Ma =1.0 超音速流動(dòng)：超音速流動(dòng)：Ma1.0 臨界狀態(tài)：臨界狀態(tài)：Ma =1.0 kRT ddp/ 6. 激波（shock wave ） 概述：概述： 超聲速氣流中的強(qiáng)壓縮波。氣體中微弱擾動(dòng)是以當(dāng)?shù)匾羲傧蛩闹軅鞑サ?。超聲速氣流中的?qiáng)壓縮波。氣體中微弱擾動(dòng)是以當(dāng)?shù)匾羲傧蛩闹軅鞑サ摹?飛行器以亞音速飛行時(shí)，擾動(dòng)傳播速度比飛行器飛行速度大，所以擾動(dòng)集中不起來，飛行器以亞音速飛行時(shí)，擾動(dòng)傳播速度比飛行器飛行速度大，所

11、以擾動(dòng)集中不起來， 這時(shí)整個(gè)流場(chǎng)上流動(dòng)參數(shù)（包括流速、壓強(qiáng)等）的分布是連續(xù)的。而當(dāng)飛行器以超音這時(shí)整個(gè)流場(chǎng)上流動(dòng)參數(shù)（包括流速、壓強(qiáng)等）的分布是連續(xù)的。而當(dāng)飛行器以超音 速飛行時(shí)，擾動(dòng)來不及傳到飛行器的前面去，結(jié)果前面的氣體受到飛行器突躍式的壓速飛行時(shí)，擾動(dòng)來不及傳到飛行器的前面去，結(jié)果前面的氣體受到飛行器突躍式的壓 縮，形成集中的強(qiáng)擾動(dòng)，這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)壓縮過程的界面，稱為激波。激波是微擾動(dòng)縮，形成集中的強(qiáng)擾動(dòng)，這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)壓縮過程的界面，稱為激波。激波是微擾動(dòng) （如弱壓縮波）的疊加而形成的強(qiáng)間斷，帶有很強(qiáng)的非線性效應(yīng)。經(jīng)過激波，氣體的（如弱壓縮波）的疊加而形成的強(qiáng)間斷，帶有很強(qiáng)的非線性效應(yīng)。經(jīng)

12、過激波，氣體的 壓強(qiáng)、密度、溫度都會(huì)突然升高，流速則突然下降。壓強(qiáng)的躍升產(chǎn)生可聞的爆響。如壓強(qiáng)、密度、溫度都會(huì)突然升高，流速則突然下降。壓強(qiáng)的躍升產(chǎn)生可聞的爆響。如 飛機(jī)在較低的空域中作超音速飛行時(shí)，地面上的人可以聽見這種響聲，即所謂音爆。飛機(jī)在較低的空域中作超音速飛行時(shí)，地面上的人可以聽見這種響聲，即所謂音爆。 激波損失：激波損失： 氣體經(jīng)過激波時(shí)，速度和溫度都發(fā)生突躍變化，粘性和導(dǎo)熱作用很大。氣體經(jīng)過激波時(shí)，速度和溫度都發(fā)生突躍變化，粘性和導(dǎo)熱作用很大。 在氣體溫度很高，激波很強(qiáng)的情況下，甚至氣體的熱力學(xué)平衡狀態(tài)也會(huì)遭到破壞。這在氣體溫度很高，激波很強(qiáng)的情況下，甚至氣體的熱力學(xué)平衡狀態(tài)也會(huì)

13、遭到破壞。這 種破壞過程是不可逆過程，按熱力學(xué)第二定律，氣體的熵增加，同時(shí)有很大一部分機(jī)種破壞過程是不可逆過程，按熱力學(xué)第二定律，氣體的熵增加，同時(shí)有很大一部分機(jī) 械能轉(zhuǎn)化為熱能，這就是所謂激波損失。在超聲速流動(dòng)中，一般總會(huì)產(chǎn)生激波。對(duì)于械能轉(zhuǎn)化為熱能，這就是所謂激波損失。在超聲速流動(dòng)中，一般總會(huì)產(chǎn)生激波。對(duì)于 作超聲速運(yùn)動(dòng)的飛行器，激波的出現(xiàn)會(huì)引起很大的阻力；對(duì)于超聲速風(fēng)洞（見風(fēng)洞）、作超聲速運(yùn)動(dòng)的飛行器，激波的出現(xiàn)會(huì)引起很大的阻力；對(duì)于超聲速風(fēng)洞（見風(fēng)洞）、 進(jìn)氣道和壓氣機(jī)等內(nèi)流設(shè)備，在氣流由超聲速降為亞聲速時(shí)出現(xiàn)的激波，會(huì)降低風(fēng)洞進(jìn)氣道和壓氣機(jī)等內(nèi)流設(shè)備，在氣流由超聲速降為亞聲速時(shí)出現(xiàn)的

14、激波，會(huì)降低風(fēng)洞 和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。所以，減弱激波強(qiáng)度以減小激波損失是實(shí)際工作中的一項(xiàng)重要課題。和發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。所以，減弱激波強(qiáng)度以減小激波損失是實(shí)際工作中的一項(xiàng)重要課題。 基本分類：基本分類： 激波就其形狀來分有正激波、斜激波。在超聲速來流中，尖頭體頭部通常形成附激波就其形狀來分有正激波、斜激波。在超聲速來流中，尖頭體頭部通常形成附 體激波，在鈍頭體前部常形成脫體激波。體激波，在鈍頭體前部常形成脫體激波。 人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在飛行速度達(dá)到音速的十分之九，即馬赫數(shù)M0.9空中時(shí)速約 950公里時(shí)，局部氣流的速度可能就達(dá)到音速，產(chǎn)生局部激波，從而使氣動(dòng)阻力劇 增。要進(jìn)一步提高速度，就需要發(fā)動(dòng)機(jī)有更

15、大的推力。更嚴(yán)重的是，激波能使流經(jīng) 機(jī)翼和機(jī)身表面的氣流，變得非常紊亂，從而使飛機(jī)劇烈抖動(dòng)，操縱十分困難。同 時(shí)，機(jī)翼會(huì)下沉、機(jī)頭往下栽；如果這時(shí)飛機(jī)正在爬升，機(jī)身會(huì)突然自動(dòng)上仰。這 些討厭的癥狀，都可能導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。這就是所謂“音障”問題。由于聲波的傳遞 速度是有限的，移動(dòng)中的聲源便可追上自己發(fā)出的聲波。當(dāng)物體速度增加到與音速 相同時(shí)，聲波開始在物體前面堆積。如果這個(gè)物體有足夠的加速度，便能突破這個(gè) 不穩(wěn)定的聲波屏障，沖到聲音的前面去.突破音障時(shí)，由于物體本身對(duì)空氣的壓縮無 法迅速傳播，逐漸在物體的迎風(fēng)面積累而終形成激波面，在激波面上聲學(xué)能量高度 集中。這些能量傳到人們耳朵里時(shí)，會(huì)讓人感受到

16、短暫而極其強(qiáng)烈的爆炸聲，稱為 音爆(Sonic Boom)。 超 音 速 飛 機(jī) 突 破 音 障 激波的應(yīng)用：激波的應(yīng)用： 飛行器在飛行中，激波的產(chǎn)生和它的形狀，對(duì)飛行器空氣動(dòng)力有很大影響，一些國(guó)家 對(duì)高速飛行的飛行器作了大量的試驗(yàn)和研究，以便采用合適外形，推遲激波產(chǎn)生或減小波 阻。激波可使氣體壓強(qiáng)和溫度突然升高，因此，在氣體物理學(xué)中常利用激波來產(chǎn)生高溫和 高壓，以研究氣體在高溫和高壓下的性質(zhì)。利用固體中的激波，可使固體壓強(qiáng)達(dá)到幾百萬 大氣壓（1大氣壓等于101325帕），用以研究固體在超高壓下的狀態(tài)。 1.1.4 傳熱學(xué)基礎(chǔ)傳熱學(xué)基礎(chǔ) 傳熱學(xué)是研究不同溫度的物體或同一物體的不同部分之間熱量傳

17、遞規(guī)律的學(xué)科。 傳熱的基本方式有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。 熱傳導(dǎo)是指在不涉及物質(zhì)轉(zhuǎn)移的情況下，熱量從物體中溫度較高的部位傳遞給相鄰 的溫度較低的部位，或從高溫物體傳遞給相接觸的低溫物體的過程，簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。 熱對(duì)流是指不同溫度的流體各部分由相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的熱量交換。 熱輻射是指物體因自身具有溫度而輻射出能量的現(xiàn)象。 練習(xí)題 1 1 。 具有物質(zhì)原有特性的最小粒子稱為。具有物質(zhì)原有特性的最小粒子稱為。 A A分子分子 B B 原子原子 C C質(zhì)子質(zhì)子 D D 電子電子 2 2 。絕對(duì)溫度。絕對(duì)溫度300K300K等于。等于。 A 27C B 12 C 149C D 572C A 27C B 12

18、C 149C D 572C 3 3 。 氣流馬赫數(shù)氣流馬赫數(shù)( )( )時(shí)，為亞音速流動(dòng)。時(shí)，為亞音速流動(dòng)。 A A小于小于l Bl B小于小于0 C 0 C 大于大于l D l D 不等于不等于l l 4 4 。 亞音速氣流在光滑擴(kuò)張形管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，氣流參數(shù)的變化規(guī)律是亞音速氣流在光滑擴(kuò)張形管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，氣流參數(shù)的變化規(guī)律是( (。 A A速度下降，壓力升高速度下降，壓力升高 B B速度下降，壓力下降速度下降，壓力下降 C C速度上升，壓力下降速度上升，壓力下降 D D速度升，壓力升高速度升，壓力升高” 5. 5. 用流體流動(dòng)的用流體流動(dòng)的( ( 來判別流體流動(dòng)的狀態(tài)是層流流動(dòng)狀態(tài)還是紊流流

19、動(dòng)狀態(tài)。來判別流體流動(dòng)的狀態(tài)是層流流動(dòng)狀態(tài)還是紊流流動(dòng)狀態(tài)。 A A 馬赫數(shù)馬赫數(shù) B B 雷諾數(shù)雷諾數(shù) C C 普朗特?cái)?shù)普朗特?cái)?shù) D D付立葉數(shù)付立葉數(shù) 回答正確，晉級(jí)下一節(jié)學(xué)習(xí)回答正確，晉級(jí)下一節(jié)學(xué)習(xí) 1.2 1.2 工作原理工作原理 簡(jiǎn)單概述 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吸入大量的空氣，燃燒后高速噴出，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生反作用力，推噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吸入大量的空氣，燃燒后高速噴出，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生反作用力，推 動(dòng)飛機(jī)向前飛行。動(dòng)飛機(jī)向前飛行。 渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)屬于熱機(jī)，做功原則同樣為：高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。 工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)首先從進(jìn)氣道吸入空氣， 壓氣機(jī)提高吸入的空氣的的壓力。壓 氣機(jī)主要為扇葉形式，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)氣流做功，

20、使氣流的壓力、溫度升高。 隨后 高壓氣流進(jìn)入燃燒室。燃燒室的燃油噴嘴射出油料，與空氣混合后點(diǎn)火，產(chǎn)生 高溫高壓燃?xì)?，向后排出?高溫高壓燃?xì)庀蚝罅鬟^高溫渦輪，部分內(nèi)能在渦輪 中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。由于高溫渦輪同壓氣機(jī)裝在同一條軸上， 因此也驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而反復(fù)的壓縮吸入的空氣。 從高溫渦輪中流出的高 溫高壓燃?xì)?，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速?gòu)奈膊繃娍谙蚝笈懦?。這一速度比 氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的速度大得多，從而產(chǎn)生了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的反作用推力，驅(qū)使飛機(jī) 向前飛行。 渦渦 輪輪 噴噴 氣氣 式式 發(fā)發(fā) 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 渦輪 螺槳發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪渦輪 螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳組成。由于螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)

21、由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和螺旋槳組成。由于 渦輪軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于螺旋槳，它們之間裝有減速器。在渦渦輪軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于螺旋槳，它們之間裝有減速器。在渦 輪輪 螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪輸出功率帶動(dòng)螺旋槳，使其產(chǎn)生拉螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪輸出功率帶動(dòng)螺旋槳，使其產(chǎn)生拉 力，而從噴管噴出的燃?xì)猱a(chǎn)生的推力對(duì)整個(gè)推進(jìn)力占很力，而從噴管噴出的燃?xì)猱a(chǎn)生的推力對(duì)整個(gè)推進(jìn)力占很 小的份額小的份額 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)由風(fēng)扇、低壓壓氣機(jī)( (髙髙涵比渦扇特有涵比渦扇特有) )、高壓壓氣機(jī)、燃燒、高壓壓氣機(jī)、燃燒 室、驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的高壓渦輪、驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪和排氣系統(tǒng)組成。其中高室、驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)的高壓渦輪、

22、驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪和排氣系統(tǒng)組成。其中高 壓壓氣機(jī)、燃燒室和高壓渦輪三部分統(tǒng)稱為核心機(jī)，由核心機(jī)排出的燃?xì)庵袎簤簹鈾C(jī)、燃燒室和高壓渦輪三部分統(tǒng)稱為核心機(jī)，由核心機(jī)排出的燃?xì)庵?的可用能量，一部分傳給低壓渦輪用以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，余下的部分在噴管中用于的可用能量，一部分傳給低壓渦輪用以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，余下的部分在噴管中用于 加速排出的燃?xì)?。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子實(shí)際上是加速排出的燃?xì)?。風(fēng)扇轉(zhuǎn)子實(shí)際上是 1 1級(jí)或幾級(jí)葉片較長(zhǎng)的壓氣機(jī)，空氣流級(jí)或幾級(jí)葉片較長(zhǎng)的壓氣機(jī)，空氣流 過風(fēng)扇后，分成兩路過風(fēng)扇后，分成兩路: :一路是內(nèi)涵氣流，空氣繼續(xù)經(jīng)壓氣機(jī)壓縮，在燃燒室一路是內(nèi)涵氣流，空氣繼續(xù)經(jīng)壓氣機(jī)壓縮，在燃燒室 和燃油混合燃燒，

23、燃?xì)饨?jīng)渦輪和噴管膨脹，燃?xì)庖愿咚購(gòu)奈矅娍谂懦?，產(chǎn)生和燃油混合燃燒，燃?xì)饨?jīng)渦輪和噴管膨脹，燃?xì)庖愿咚購(gòu)奈矅娍谂懦觯a(chǎn)生 推力，流經(jīng)路程為經(jīng)低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦推力，流經(jīng)路程為經(jīng)低壓壓氣機(jī)、高壓壓氣機(jī)、燃燒室、高壓渦輪、低壓渦 輪，燃?xì)鈴膰姽芘懦?；另一路是外涵氣流，風(fēng)扇后空氣經(jīng)外涵道直接排入大輪，燃?xì)鈴膰姽芘懦?；另一路是外涵氣流，風(fēng)扇后空氣經(jīng)外涵道直接排入大 氣或同內(nèi)涵燃?xì)庖黄鹪趪姽芘懦觥u輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合了渦輪噴氣和渦輪螺氣或同內(nèi)涵燃?xì)庖黄鹪趪姽芘懦觥u輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合了渦輪噴氣和渦輪螺 槳發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換大部分的燃?xì)饽芰砍沈?qū)動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機(jī)的槳發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

24、。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換大部分的燃?xì)饽芰砍沈?qū)動(dòng)風(fēng)扇和壓氣機(jī)的 扭矩，其余的轉(zhuǎn)換成推力。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的總推力是核心發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇產(chǎn)生的扭矩，其余的轉(zhuǎn)換成推力。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的總推力是核心發(fā)動(dòng)機(jī)和風(fēng)扇產(chǎn)生的 推力之和。這種有內(nèi)外二個(gè)涵道的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)。也推力之和。這種有內(nèi)外二個(gè)涵道的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)。也 就是說，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可以是分開排氣的或混合排氣的，可以是短外涵的或長(zhǎng)就是說，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可以是分開排氣的或混合排氣的，可以是短外涵的或長(zhǎng) 外涵外涵( (全涵道全涵道) )的。的。 風(fēng)扇可作為低壓壓氣機(jī)的第風(fēng)扇可作為低壓壓氣機(jī)的第1 1級(jí)由低壓渦輪驅(qū)動(dòng)，也可以級(jí)由低壓渦輪驅(qū)動(dòng)，也可以

25、 由單獨(dú)的渦輪驅(qū)動(dòng)。由單獨(dú)的渦輪驅(qū)動(dòng)。 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力由兩部分組成：內(nèi)涵產(chǎn)生的推力和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力由兩部分組成：內(nèi)涵產(chǎn)生的推力和 外涵產(chǎn)生的推力。對(duì)于高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇產(chǎn)生的推力占外涵產(chǎn)生的推力。對(duì)于高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇產(chǎn)生的推力占78%78%以上。以上。 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 在構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室和尾噴管等燃?xì)獍l(fā)生器基本構(gòu)在構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室和尾噴管等燃?xì)獍l(fā)生器基本構(gòu) 造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級(jí)普通渦輪，它帶動(dòng)壓氣機(jī)，造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級(jí)普通渦輪，它帶動(dòng)壓氣機(jī)， 維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作

26、，后面的二級(jí)是自由渦輪，燃?xì)庠谄渲凶鞴Γㄟ^傳動(dòng)軸專門用來帶維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作，后面的二級(jí)是自由渦輪，燃?xì)庠谄渲凶鞴?，通過傳動(dòng)軸專門用來帶 動(dòng)直升機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃?xì)猓?jīng)過尾噴管噴出，動(dòng)直升機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，使它升空飛行。此外，從渦輪流出來的燃?xì)?，?jīng)過尾噴管噴出， 可產(chǎn)生一定的推力，由于噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率可產(chǎn)生一定的推力，由于噴速不大，這種推力很小，如折合為功率，大約僅占總功率 的十分之一左右。有時(shí)噴速過小，甚至不產(chǎn)生什么推力。為了合理地安排直升機(jī)的結(jié)的十分之一左右。有時(shí)噴速過小，甚至不產(chǎn)生什么推力。為了合理地安排直升機(jī)的結(jié) 構(gòu)，渦輪軸

27、發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口，可以向上，向下或向兩側(cè)，不象渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)那樣非向構(gòu)，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口，可以向上，向下或向兩側(cè)，不象渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)那樣非向 后不可。這有利于直升機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的總體安排。后不可。這有利于直升機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的總體安排。 槳扇發(fā)動(dòng)機(jī) 槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)槳扇發(fā)動(dòng)機(jī) propfan enginepropfan engine，unducted fan engine unducted fan engine 又稱無涵道風(fēng)扇發(fā)又稱無涵道風(fēng)扇發(fā) 動(dòng)機(jī)。燃?xì)馔ㄟ^動(dòng)力渦輪輸出軸功率傳動(dòng)槳扇的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。它既可動(dòng)機(jī)。燃?xì)馔ㄟ^動(dòng)力渦輪輸出軸功率傳動(dòng)槳扇的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)。它既可 看作帶先進(jìn)高速螺旋槳的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，又

28、可看作除去外涵道的超高看作帶先進(jìn)高速螺旋槳的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，又可看作除去外涵道的超高 涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率低和渦輪風(fēng)扇發(fā)涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率低和渦輪風(fēng)扇發(fā) 動(dòng)機(jī)飛行速度高的優(yōu)點(diǎn)，其有效涵道比為動(dòng)機(jī)飛行速度高的優(yōu)點(diǎn)，其有效涵道比為25256060。先進(jìn)高速螺旋槳是這種先進(jìn)高速螺旋槳是這種 發(fā)動(dòng)機(jī)的特有關(guān)鍵部件發(fā)動(dòng)機(jī)的特有關(guān)鍵部件，它帶有多個(gè)寬弦、薄葉型的后掠槳葉，能在較高，它帶有多個(gè)寬弦、薄葉型的后掠槳葉，能在較高 的飛行速度下保持較高的效率。螺旋槳可以是單排的或雙排的。雙排螺旋的飛行速度下保持較高的效率。螺旋槳可以是單排的或雙排的。

29、雙排螺旋 槳往往采用對(duì)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，后排螺旋槳可以校直前排螺旋槳出口的旋流，從而槳往往采用對(duì)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，后排螺旋槳可以校直前排螺旋槳出口的旋流，從而 提高效率。傳動(dòng)方式分為通過減速器傳動(dòng)和直接傳動(dòng)。槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)尚未被提高效率。傳動(dòng)方式分為通過減速器傳動(dòng)和直接傳動(dòng)。槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)尚未被 廣泛采用，唯一投入生產(chǎn)的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)是用于安廣泛采用，唯一投入生產(chǎn)的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)是用于安-70-70運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸機(jī)的D-27D-27發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)。 1.2.2 工作原理 單轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管單轉(zhuǎn)子渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管 組成。組成。 各部件功用： 進(jìn)氣

30、道：通過可調(diào)管道，將來流調(diào)整為合適的速度輸送到壓氣機(jī) 壓氣機(jī)壓氣機(jī)：專門用來提高氣流的壓力的，空氣流過壓氣機(jī)時(shí)，壓氣機(jī)工作葉片對(duì)氣 流 做功，使氣流的壓力，溫度升高。 燃燒室：燃燒室：空氣和燃油混合，燃燒，將燃油化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，生成高溫燃?xì)狻?渦輪：渦輪：燃?xì)獾牟糠謨?nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)壓氣機(jī)和附件旋轉(zhuǎn)。 尾噴管：尾噴管：從渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)?，在尾噴管中繼續(xù)膨脹，以高速沿發(fā)動(dòng)機(jī) 軸向從噴口向后排出。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的速度大得多，使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得了 反作用的推力。 壓氣機(jī)，燃燒室，渦輪稱為燃?xì)獍l(fā)生器，也稱為核心機(jī)。 2. 發(fā)動(dòng)機(jī)的站立 （參考教材Page13） 3.發(fā)動(dòng)機(jī)

31、的一些重要參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比：發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比：壓力比是發(fā)動(dòng)機(jī)上兩個(gè)不同地點(diǎn)之間的壓力關(guān)系，一般指低壓壓力比是發(fā)動(dòng)機(jī)上兩個(gè)不同地點(diǎn)之間的壓力關(guān)系，一般指低壓 渦輪出口總壓與低壓壓氣機(jī)進(jìn)口總壓之比，用渦輪出口總壓與低壓壓氣機(jī)進(jìn)口總壓之比，用EPREPR表示。表示。 發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比：發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比：旁通比（旁通比（Bypass ratioBypass ratio，也稱涵道比）是不經(jīng)過燃燒室的空氣，也稱涵道比）是不經(jīng)過燃燒室的空氣 質(zhì)量與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。質(zhì)量與通過燃燒室的空氣質(zhì)量的比例。 排氣溫度：排氣溫度：用用EGTEGT表示。表示。 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：用用n n1 1表示。表示。 4. 4

32、. 熱力循環(huán)熱力循環(huán) （參考教材（參考教材page1415page1415） 1.2.3 推力的產(chǎn)生 1. 1. 靜推力和總推力靜推力和總推力 靜推力靜推力F Fn n=q=qma ma(v (vj j v va a) + A) + Aj j(p(pj j p pamam) ) q qma ; ma ; 通過發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量 通過發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量 v vj j : : 排氣速度排氣速度 v va a ：進(jìn)氣速度 ：進(jìn)氣速度 A Aj j ：噴口面積 ：噴口面積 p pj j ：噴口排氣 ：噴口排氣靜壓靜壓 p pam am：環(huán)境空氣靜壓 環(huán)境空氣靜壓 總推力總推力F Fg g=q=qma ma(v (vj j ） + + A Aj j(p(pj j p pamam) ) 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推力分布圖見教材渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)推力分布圖見教材page16 page16 圖圖1 11515 2. 影響推力的因素：影響推力的因素： 沖壓沖壓 空氣溫度空氣溫度 空氣速度空氣速度 空氣壓力空氣壓力 飛行高度飛行高度 見教材見教材page17 圖圖116 1.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)的效率