航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理緒論

航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理

能源與動(dòng)力工程學(xué)院

航空推進(jìn)系

課程特點(diǎn)及要求本課程是航空動(dòng)力人才培養(yǎng)不可缺少的必修課程，是直接體現(xiàn)航空特色的主干課程本課程是我校歷史上最經(jīng)典的、最具深厚歷史積淀的傳統(tǒng)課程本課程以航空發(fā)動(dòng)機(jī)為對(duì)象，運(yùn)用先修課知識(shí)（工程熱力學(xué)、流體力學(xué)、葉片機(jī)原理、燃燒與燃燒室）學(xué)習(xí)和研究發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和性能內(nèi)容較多，有一定難度平時(shí)/期末考試＝3/7（安排在考期內(nèi)考試）平時(shí)成績(jī)包括：大作業(yè)、課堂小測(cè)驗(yàn)教材及參考書國(guó)防科工委『十五』規(guī)劃《航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理》

西工大出版社，2006年版

緒論燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種以空氣為介質(zhì)，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置廣泛應(yīng)用于：航空、航海、能源、交通等領(lǐng)域航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是高技術(shù)密集型產(chǎn)品，所涉及學(xué)科流體力學(xué)、固體力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、控制理論、氣動(dòng)聲學(xué)、材料學(xué)、加工工藝學(xué)等航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展史燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明最早可追溯到我國(guó)古代發(fā)明（1131-1161年）“走馬燈”，靠蠟燭火焰產(chǎn)生的熱氣吹動(dòng)頂部的葉輪來帶動(dòng)剪紙人馬旋轉(zhuǎn)西方則把其發(fā)展歸結(jié)于一種早期的烤雞裝置航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域中一直處于領(lǐng)先發(fā)展地位緒論航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的一個(gè)重要組成部分被比喻為是飛機(jī)的“”英文“ENGINE”(中譯為引擎)

為克服飛行阻力提供推動(dòng)力飛機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)推力作用下達(dá)到一定速度機(jī)翼才能產(chǎn)生足夠的升力

人類實(shí)現(xiàn)飛行可靠的內(nèi)燃機(jī)出現(xiàn)—1903年萊特兄弟飛上藍(lán)天人類在航空領(lǐng)域中所取得的每一次革命性進(jìn)展無不與航空動(dòng)力技術(shù)的突破相關(guān)時(shí)間12秒，高36m噴氣式燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)成功發(fā)明和使用—人類得以實(shí)現(xiàn)超聲速飛行活塞式噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變自上世紀(jì)40年代問世以來，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展及演變的類型包括渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)燃加力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪螺槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：使人類實(shí)現(xiàn)超音速飛行適用范圍：超音速飛行的飛機(jī)優(yōu)點(diǎn)：高速下性能優(yōu)越缺點(diǎn)：低速下經(jīng)濟(jì)性差航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變復(fù)燃加力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)：加力使推力增加50％－70％擴(kuò)大飛行包線適用范圍：超音速飛行的飛機(jī)缺點(diǎn)：加力使經(jīng)濟(jì)性更差WP13航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)：低速飛行時(shí)具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性適用范圍：Ma<0.6裝備于：支線客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、直升飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變軍用超音速戰(zhàn)斗機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：小涵道比設(shè)計(jì)、混排、帶復(fù)燃加力優(yōu)點(diǎn)：加力比大，亞聲巡航經(jīng)濟(jì)性好適用：超音速飛機(jī)J-10航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變民用大型運(yùn)輸機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：大涵道比設(shè)計(jì)大多采用分開排氣優(yōu)點(diǎn)：起飛推力大巡航經(jīng)濟(jì)性好適用：干線客機(jī)大型運(yùn)輸機(jī)大型寬體客機(jī)超大推力級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功

—雙發(fā)寬體客機(jī)允許不著陸跨洋飛行B777－300起飛總重351噸A380－空中巨無霸起飛總重560噸機(jī)身長(zhǎng)度72.9米翼展寬度79.4米整體高度24.2米目前世界上唯一的全機(jī)艙雙層客艙、四通道的客機(jī)航程約1.5萬公里最高時(shí)速可達(dá)1078.2公里最大載客量為555人Rolls-Royce遄達(dá)900發(fā)動(dòng)機(jī)基本型的推力為311千牛，四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)以符合空客A380-800起飛重量560噸的要求發(fā)展型356千牛推力將用于A380最大起飛重量為615噸的型號(hào)

A380－空中巨無霸B787－空中夢(mèng)幻飛機(jī)GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)單臺(tái)推力250-330kN高效快捷、低污染、高舒適性航空發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)展及演變開放轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(Openrotor)介乎于渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)8~10片后掠葉片組成的槳扇由渦輪驅(qū)動(dòng)具有葉型薄、最大厚度位置后移等特點(diǎn)，克服一般螺旋槳在飛行馬赫數(shù)達(dá)到0.65后效率就急劇下降的缺點(diǎn)其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)更適用于巡航馬赫數(shù)為0.7~0.8的運(yùn)輸機(jī)

我國(guó)大型飛機(jī)重大專項(xiàng)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議認(rèn)為研制大型飛機(jī)是黨中央、國(guó)務(wù)院作出的重大戰(zhàn)略決策，也是全國(guó)人民多年的愿望我國(guó)航空工業(yè)經(jīng)過50多年的發(fā)展，已經(jīng)具備發(fā)展大型飛機(jī)的技術(shù)和物質(zhì)基礎(chǔ)自主研制大型飛機(jī)，發(fā)展有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的航空產(chǎn)業(yè)，對(duì)于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、帶動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展、增強(qiáng)國(guó)家綜合實(shí)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，加快現(xiàn)代化步伐，具有重大意義C919我國(guó)大型飛機(jī)重大專項(xiàng)一個(gè)沒有大型飛機(jī)及其完整的產(chǎn)業(yè)體系的國(guó)家，就不可能成為真正的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)和軍事強(qiáng)國(guó)大飛機(jī)工程能否成功的關(guān)鍵之一是動(dòng)力問題，必須要立足于國(guó)內(nèi)，自主研制。動(dòng)力是裝備的心臟，最終我國(guó)的大飛機(jī)一定要有“中國(guó)心”我國(guó)航空事業(yè)及其在它應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展也有非常迫切的動(dòng)力需求C919發(fā)動(dòng)機(jī)艙航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)變化無論類型如何演變，燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)均包含的主要部件有：壓氣機(jī)（含風(fēng)扇）燃燒室渦輪這些部件的設(shè)計(jì)參數(shù)的發(fā)展反映航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)變化主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括：壓氣機(jī)增壓比：838～50渦輪前溫度：12001850～2000K加力溫度：18002150K風(fēng)扇增壓比：區(qū)別于不同用途涵道比：區(qū)別于不同用途典型民用發(fā)動(dòng)機(jī)典型第三代先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)F404F100AЛ-31Ф加力推力daN71341247812260加力耗油率kg/daN·h1.892.031.96不加力推力daN484074757720不加力耗油率kg/daN·h~0.80.7030.765涵道比0.340.810.65風(fēng)扇級(jí)數(shù)334高壓壓氣機(jī)級(jí)數(shù)799總增壓比253222~23渦輪前溫度K158917281665推重比7.587.328.17裝備的飛機(jī)F-18F16（F15）Su-27飛機(jī)推重比~0.951.071.1大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展節(jié)省燃料典型第四代先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)參數(shù)F119F120M88—1EJ200加力推力(kN)155.784.890.0加力耗油率(kg／(daN·h))1.840不加力推力(kN)111.1954.4060.0不加力耗油率(kg／(daN·h))0.81推重比能力10lO9~109~10總增壓比~3025~3224.525渦輪前溫度(K)1800~2000K涵道比變循環(huán)O.5O.4裝備飛機(jī)F22YF23“陣風(fēng)”EFA渦輪前溫度隨年代變化及對(duì)推重比的影響問題？？各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)是如何工作的？推力是如何產(chǎn)生的？如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力和工作效率？為什么不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)具有不同適用范圍？為什么加力可以大幅度增加推力？為什么軍用和民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)（如涵道比）有如此不同的設(shè)計(jì)和發(fā)展趨勢(shì)？如何設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)可獲得更優(yōu)越的性能？在哪些條件下渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)性能為什么優(yōu)于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)？……？課程基本要求

牢固掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱能、機(jī)械能和推進(jìn)功率間相互轉(zhuǎn)換的規(guī)律，了解提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率和推進(jìn)效率的主要途徑，掌握各種類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力計(jì)算公式掌握各類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱力計(jì)算方法及其循環(huán)參數(shù)對(duì)性能參數(shù)的影響掌握航空發(fā)動(dòng)機(jī)各部件間共同工作關(guān)系和控制規(guī)律學(xué)習(xí)各種類型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)特性和典型過渡態(tài)性能，并能運(yùn)用各部件間共同工作關(guān)系和控制規(guī)律分析發(fā)動(dòng)機(jī)特性變化的原因課程章節(jié)內(nèi)容第一章、航空燃?xì)鉁u