空氣噴氣發(fā)動機講解

1、2021-8-4 小組成員： 伍思歡 張耀坤 李伊 魯喆 饒國像 2021-8-4 一一基本原理及其分類基本原理及其分類 空氣噴氣發(fā)動機是用氣體從尾部高速噴出時所產(chǎn)生反沖的推力來推動機身 前進的機械，以空氣作為工作主要組元的一種噴氣航空發(fā)動機。其特點是工作 過程中須從大氣中吸入燃燒所必需的氧氣，因此不適宜在空氣稀薄的高空飛行。 發(fā)動機工作時，空氣進入燃燒室前先行壓縮，然后進入燃燒室與霧化了的 燃料混合燃燒，成為具有很大能量的高溫燃氣，以高速從噴口向外噴出，使發(fā) 動機產(chǎn)生反作用推力。 分分 類類 1.渦輪噴氣發(fā)動機 2.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機 3.沖壓噴氣發(fā)動機 2021-8-4 渦輪噴氣發(fā)動機渦輪噴氣

2、發(fā)動機 1.離心式渦輪噴氣發(fā)動機 使用離心葉輪作為壓氣機。這種壓氣機很簡單，適合用比較差的材 料制作，所以在早期應(yīng)用很多。但是這種壓氣機阻力很大，壓縮比低， 并且發(fā)動機直徑也很大，所以現(xiàn)在已經(jīng)不再使用這種壓氣機。 2.軸流式渦輪噴氣發(fā)動機 使用扇葉作為壓氣機。這樣的發(fā)動機克服了離心式發(fā)動機的缺點，因 此具有很高的性能。缺點是制造工藝苛刻?，F(xiàn)在的高空高速飛機依然在使 用軸流式渦噴發(fā)動機。 渦輪噴氣發(fā)動機是用渦輪帶動壓氣機給空氣增壓。根據(jù)壓氣機的不 同又可以分為： 2021-8-4 渦輪噴氣發(fā)動機工作原理（以軸流式為例渦輪噴氣發(fā)動機工作原理（以軸流式為例) ) 空氣進入進氣道 壓力分布均勻的空氣進

3、入壓氣 部分空氣和高溫燃氣驅(qū)動渦輪 增壓后的空氣進入燃燒室 渦輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推力 收縮的尾噴管噴出高速氣體 2021-8-4 -進氣道 -軸流式壓氣機 -燃燒室 -兩級渦輪 -加力燃燒室 -噴管 軸流式渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu)軸流式渦輪噴氣發(fā)動機結(jié)構(gòu) 由于受到渦輪材料允許溫度的限制，渦輪前 的燃氣溫度不能太高，為了提高發(fā)動機的推力， 在渦輪后面增設(shè)加力燃燒室，再次提高燃氣能量。 2021-8-4 渦輪發(fā)動機的特性渦輪發(fā)動機的特性 1.空氣噴氣發(fā)動機的推力與空氣流量，噴氣速度和導(dǎo)彈的飛行速度有關(guān)。 而渦輪噴氣發(fā)動機具體表現(xiàn)如下： a.在高度一定的情況下，發(fā)動機的推力要隨導(dǎo)彈的飛行速度而變化，推力 存在

4、最大值。 b.飛行高度增高，推力減小，阻力也減小，飛行高度有限制。 由此可見渦輪噴氣發(fā)動機適合飛行Ma為0.73之間，飛行高度在812km 左右的導(dǎo)彈。 2.優(yōu)缺點：渦輪噴氣發(fā)動機耗油率低，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，推力重 量比小 渦輪噴氣發(fā)動機的推力公式如下： 簡化推力公式為： () a e G Pu g 2021-8-4 2.2.渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機（亦稱渦扇發(fā)動機、渦輪扇發(fā)動機）是航空發(fā)動機的 一種，由渦輪噴氣發(fā)動機發(fā)展而成，略有不同。 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機主要特點是其首級壓縮扇葉的面積大很多，除了作為壓縮 空氣的用途之外，同時也具有螺旋槳的作用，能將部分吸入的空氣通過噴氣

5、發(fā) 動機的外圍向后推。另外，為了避免噴出高溫氣體而損失能量，所以采取辦法 降低燃氣的溫度和噴氣速度。 2021-8-4 渦扇引擎的涵道比渦扇引擎的涵道比（Bypass ratio）是單位時間內(nèi)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。涵道比為零的渦扇引擎即 是渦輪噴氣發(fā)動機。 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的工作過程及原理與普通渦輪噴氣發(fā)動機大致相同。 2021-8-4 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 1.耗油率低，經(jīng)濟性好。 2.推力大。主要原因是空氣流量大，涵道比一般在0.61.5范圍內(nèi)，如果外涵 道加力燃燒，推力會增加更多。 3.噴氣速率降低，噪音小。 缺點： 發(fā)動機直徑較粗，使得迎風(fēng)面積

6、加大，增加飛行時的阻力。 2021-8-4 沖壓式噴氣發(fā)動機 沖壓式噴氣發(fā)動機原理：沖壓發(fā)動機（Ramjet, stovepipe jet, athodyd） 是利用高速氣流在速度改變下產(chǎn)生的壓力改變，達到氣體壓縮的目的原 理來運作，工作原理同樣包括空氣壓縮，空氣與燃油混合燃燒，燃氣膨 脹噴出三個基本過程。結(jié)構(gòu)上，有所改進，沒有壓氣機和渦輪那樣的轉(zhuǎn) 動部件，結(jié)構(gòu)簡單。 組成部分：進氣道，燃燒室，尾噴管，燃油供給系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 2021-8-4 沖壓式噴氣發(fā)動機的特點： 沖壓發(fā)動機本身沒有活動的部分，氣流從前端進氣口進入發(fā)動機之后，利 用涵道截面積的變化，讓高速氣流降低速度，并且提高氣體壓

7、力。壓縮過后的 氣體進入燃燒室，與燃料混合之后燃燒。由于沖壓發(fā)動機維持運作的一個重要 條件就是高速氣流源源不決的從前方進入，因此發(fā)動機無法在低速或者是靜止 下繼續(xù)運作，只能在一定的速度以上才可以產(chǎn)生推力。為了讓沖壓發(fā)動機加速 到適合的工作速度，必須有其他的輔助動力系統(tǒng)自靜止或者是低速下提高飛行 速度，然后才點燃沖壓發(fā)動機。 沖壓發(fā)動機適合的工作環(huán)境： 在2馬赫與以上的速度，最低啟動速度也大約是此界線，隨著速度逐漸增加， 氣體的沖壓效應(yīng)在3馬赫時效率會大幅壓過渦輪噴氣發(fā)動機，而此時的渦輪噴氣 發(fā)動機受限于超溫往往已經(jīng)無法運作了，但是沖壓發(fā)動機在燃燒的階段，進氣氣 流的速度仍然需要經(jīng)過激波減速在音速以下，否則燃燒過程將無法維持。 適用范圍為：Ma=0.56, 高度為040km, 推重比可達10以上。 2021-8-4 優(yōu)缺點： 1.結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，成本低，便于使用和維護。 2.適于高速飛行，在Ma2的高速狀態(tài)下工作經(jīng)濟性好，耗油低. 優(yōu)點 3.只使用燃料作為燃料劑比火箭推進劑便宜。 4.沖壓式發(fā)動機在遠距離，長時間工作方面比火箭發(fā)動機優(yōu)越 缺點 1.靜止時根本不能產(chǎn)生推力，所以不能自行起飛，必須要有助推 器起飛。 2.沖壓發(fā)動機的工作對飛行狀態(tài)的變化敏感 3.與火箭發(fā)動機相比，隨著推力增加發(fā)動機的體積和直徑都