第13講-渦輪螺槳發(fā)動機(jī)

思考題根據(jù)風(fēng)扇形式可以將渦扇發(fā)動機(jī)分為哪些類型？渦扇發(fā)動機(jī)的有哪些性能指標(biāo)，定義是什么？涵道比的一般選擇原則是什么？混排渦扇發(fā)動機(jī)有什么優(yōu)點(diǎn)，適用范圍是什么？渦扇發(fā)動機(jī)與渦噴發(fā)動機(jī)的速度特性有什么異同？P228，第（3）題;P231，第（4）題第8章

渦輪螺槳發(fā)動機(jī)

Turbo-propengine2024/12/1活塞式+螺旋槳（二戰(zhàn)前）音障功率小限低空渦噴（20世紀(jì)40~50年代）渦扇（20世紀(jì)60年代）經(jīng)濟(jì)性渦槳（20世紀(jì)40年代末~50年代初）8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)（渦槳發(fā)動機(jī)）渦槳６發(fā)動機(jī)：裝備運(yùn)８8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)（渦槳發(fā)動機(jī)）8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述多數(shù)的渦槳發(fā)動機(jī)，動力渦輪與燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪是分開的，且以不同的轉(zhuǎn)速工作。由于動力渦輪與核心機(jī)沒有機(jī)械地連成一體，因此也稱它為自由渦輪。渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)（渦槳發(fā)動機(jī)）8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述將動力渦輪與燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪機(jī)械地連接在一起，成為定軸式或單軸式渦槳發(fā)動機(jī)。我國運(yùn)8運(yùn)輸機(jī)所用的渦槳6渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)、英國"子爵"號四發(fā)旅客機(jī)用的"達(dá)特"渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)均為定軸式渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)。具有動力渦輪的渦槳發(fā)動機(jī)，動力渦輪轉(zhuǎn)速一般在6000～12000轉(zhuǎn)／分。定軸式渦槳發(fā)動機(jī)，燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪轉(zhuǎn)速一般在8000～18000轉(zhuǎn)／分，但是螺旋槳的轉(zhuǎn)速必須很低，一般只有1000轉(zhuǎn)／分左右。因此，在渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)中，均要有減速器。8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述由螺旋槳、減速器、進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管組成低速飛行時具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性適用范圍：Ma<0.6裝備于：支線客機(jī)、短途運(yùn)輸機(jī)。8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述普惠PT6型發(fā)動機(jī)是一款常見的渦槳發(fā)動機(jī)圖－95戰(zhàn)略轟炸機(jī)是世界上裝渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的最大飛機(jī)，裝有四臺單臺功率為8950kW的渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)，驅(qū)動四組共軸反轉(zhuǎn)的雙螺旋槳同參數(shù)條件下熱力循環(huán)與渦噴相同，熱效率相同；將熱機(jī)獲取機(jī)械能中的絕大部分轉(zhuǎn)換為渦輪功（95%），少部分轉(zhuǎn)換為動能增量，排氣速度低，減小余速損失；渦輪輸出功率帶動螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，使通過槳葉的氣流加速，氣流對葉片產(chǎn)生反作用力而使槳葉產(chǎn)生巨大的拉力；具有相同燃?xì)獍l(fā)生器的渦輪螺槳發(fā)動機(jī)由于提高了推進(jìn)效率，在低速飛行時比渦噴發(fā)動機(jī)和渦扇發(fā)動機(jī)具有更大的推力。8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述渦輪螺槳發(fā)動機(jī)將燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的大部分可用功通過渦輪、減速器和螺槳傳給通過螺槳的大量空氣，使螺槳產(chǎn)生拉力。其余一小部分可用功以燃?xì)鈩幽艿男问綇奈矅姽車姵觯a(chǎn)生反作用推力。螺槳風(fēng)扇發(fā)動機(jī)（槳扇發(fā)動機(jī)）：既具有渦槳發(fā)動機(jī)的低油耗，又具有渦扇發(fā)動機(jī)適于高速飛行的特點(diǎn)。8~10片后掠葉片組成槳扇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)；推進(jìn)效率較高，優(yōu)越性保持到飛行馬赫數(shù)0.8左右更適用于巡航馬赫數(shù)為0.7~0.8的短途運(yùn)輸機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器螺槳－風(fēng)扇8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述1985年10月中德聯(lián)合研制MPC-75飛機(jī)（70座級支線客機(jī)）8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述MPC75的發(fā)動機(jī)GE36，無涵道風(fēng)扇發(fā)動機(jī)（UnductedFan，UDF）安－70中型運(yùn)輸機(jī)8.1渦槳發(fā)動機(jī)概述安-70運(yùn)輸機(jī)由烏克蘭的安東諾夫科學(xué)技術(shù)綜合體(前安東諾夫設(shè)計局)研制，與俄羅斯聯(lián)邦共同開發(fā)。總重47噸，在3800千米～7400千米的高度上能運(yùn)載25～35噸貨物。安－70中型運(yùn)輸機(jī)的槳扇發(fā)動機(jī)D-278.1渦槳發(fā)動機(jī)概述8.2渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的分類8.2渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的分類單軸式渦輪螺槳發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：在非設(shè)計狀態(tài)下工作時效率較低，當(dāng)發(fā)動機(jī)從設(shè)計狀態(tài)降低功率時，隨著燃?xì)獍l(fā)生器供油量減少。8.2渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的分類分軸式渦輪螺槳發(fā)動機(jī)優(yōu)點(diǎn)：采用變矩螺槳以后，可以根據(jù)飛行速度和動力渦輪的功率自動調(diào)節(jié)槳矩，保持螺槳轉(zhuǎn)速不變。燃?xì)獍l(fā)生器的工作不受螺槳轉(zhuǎn)速的約束。分軸式渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器一般采用單軸式燃?xì)獍l(fā)生器。若為了提高燃?xì)獍l(fā)生器的性能可以采用雙軸式燃?xì)獍l(fā)生器8.2渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的分類功率為2000kw或2000kw以下的渦槳發(fā)動機(jī)，其空氣流量都低于10kg/s，小流量燃?xì)獍l(fā)生器采用離心式壓氣機(jī)較合理，特別是壓氣機(jī)的出口高壓部分采用離心式壓氣機(jī)，可以避免軸流式壓氣機(jī)葉片短小、效率低和結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。具有離心式壓氣機(jī)的分軸式渦輪螺槳發(fā)動機(jī)具有雙級離心式壓氣機(jī)的分軸式渦輪螺槳發(fā)動機(jī)8.3渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)8.3渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的功率和耗油率有兩種表示方法①用Ppr表示螺槳軸功率，單位kW；用F表示燃?xì)鈬娚洚a(chǎn)生的反作用推力，其單位是daN；用sfcpr表示按軸功率計算的耗油率，其單位是kg?kW-1?h-1。

8.3渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)②用當(dāng)量功率Pe以及按當(dāng)量功率計算的耗油率sfce表示

當(dāng)量功率：假設(shè)渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的全部推進(jìn)功率都是由螺槳產(chǎn)生，相當(dāng)于產(chǎn)生全部推進(jìn)功率的螺槳功率稱為當(dāng)量功率，用Pe表示

8.4渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的可用功分配一、渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的的設(shè)計參數(shù)選擇二、渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的可用功分配渦槳發(fā)動機(jī)可用功w在螺槳和尾噴管出口燃?xì)鈩幽苤g的最佳分配應(yīng)該使得發(fā)動機(jī)獲得最大的推進(jìn)功。在發(fā)動機(jī)可用功最佳分配條件下，尾噴管出口燃?xì)鈬娚渌俣缺囟ù笥陲w行速度。飛行速度越大或效率ηtηmηpr越低，尾噴管出口燃?xì)鈬娚渌俣鹊淖罴阎礳9,opt就越大。

8.5渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的調(diào)節(jié)規(guī)律變矩螺槳螺旋槳簡稱螺槳，是渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的主要推進(jìn)器。它將發(fā)動機(jī)的可用功轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^螺槳的空氣的動能增量，使螺槳產(chǎn)生反作用拉力。為適應(yīng)不同飛行速度和在給定螺槳轉(zhuǎn)速下不同軸功率的需要，就要改變螺槳槳葉的槳矩(螺槳葉片葉型與發(fā)動機(jī)軸向線的夾角)，這種可變槳矩的螺槳稱為變矩螺槳。變矩螺槳可以改變螺槳的氣動負(fù)荷。8.6渦輪螺槳發(fā)動機(jī)特性1、速度特性給定飛行高度，并設(shè)調(diào)節(jié)規(guī)律為：n=nmax=常數(shù)和T4*=T4*max=常數(shù)

隨著飛行速度c0的增大，ηPr下降，螺槳拉力將迅速下降

2、高度特性給定飛行速度，并設(shè)調(diào)節(jié)規(guī)律為：n=nmax=常數(shù)和T4*=T4*max=常數(shù)

8.6渦輪螺槳發(fā)動機(jī)特性3、高空渦輪螺槳發(fā)動機(jī)為減輕發(fā)動機(jī)的重量，大部分渦槳發(fā)動機(jī)都按某一高度的空中飛行功率進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計。在該高度以下，用降低燃?xì)獍l(fā)生器n或T4*的方法，使螺槳軸上的功率不超過最大允許值。這種按高空功率進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計的渦輪螺槳發(fā)動機(jī)稱為高空渦輪螺槳發(fā)動機(jī)。8.6渦輪螺槳發(fā)動機(jī)特性3、高空渦輪螺槳發(fā)動機(jī)高空渦輪螺槳發(fā)動機(jī)的高度特性單位功率隨飛行高度的變化8.6渦輪螺槳發(fā)動機(jī)特性8