航空燃气涡轮发动机构造 第4章 涡轮
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民用航空燃气涡轮发动机原理发动机推力燃油消耗率计算民用航空燃气涡轮发动机是现代飞机上最常用的发动机之一、它的工作原理是利用燃油燃烧产生的高温高压气体来驱动涡轮,并通过涡轮的转动来带动飞机的前进运动。
下面我将详细介绍燃气涡轮发动机的工作原理、推力和燃油消耗率的计算方法。
首先,我们来了解燃气涡轮发动机的工作原理。
燃气涡轮发动机由三个主要部分组成:进气系统、燃烧室和涡轮。
当飞机在地面开始起飞时,空气从飞机前部进入进气系统,经过增压器增压后进入燃烧室。
在燃烧室中,燃油和压缩空气混合并燃烧,产生高温高压的气体。
这些气体经过涡轮,驱动涡轮的转动。
同时,涡轮的转动通过轴传递给飞机的前进推进器,使飞机向前推进。
接下来,我们来了解燃气涡轮发动机的推力计算。
燃气涡轮发动机的推力与燃烧室内的燃气流速和喷射速度相关。
喷射速度实际上是燃气速度,它可以通过马赫数和声速计算得到。
具体计算公式如下:推力=燃料流量×(喷射速度-进气速度)其中,燃料流量表示燃油的消耗速率,单位为千克/秒;喷射速度和进气速度分别表示喷射出口和进气口的速度,单位为米/秒。
最后,我们来了解燃气涡轮发动机的燃油消耗率计算。
燃油消耗率与燃气涡轮发动机的推力和效率相关。
燃气涡轮发动机的效率可以通过喷气比来计算,喷气比表示喷射出口的质量流量与进气流量之比。
根据热力学理论,喷气比可以通过下面的公式计算得到:喷气比=1/(1+空气-燃料比)其中,空气-燃料比表示进入燃烧室的空气质量流量与燃料质量流量之比。
燃油消耗率可以通过以下公式计算:燃油消耗率=燃料流量/推力通过这些公式,我们可以计算燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率。
这些参数可以在设计和优化飞机性能、计划航程和决策燃油储备等方面提供指导意义。
综上所述,民用航空燃气涡轮发动机的工作原理涉及进气系统、燃烧室和涡轮三个主要部分。
推力和燃油消耗率的计算可以通过公式计算得到。
掌握这些知识有助于我们更好地理解飞机发动机的工作原理和性能计算方法。
详解航空涡轮发动机(一)【字体大小:大中小】引言古往今来,人类飞上天空的梦想从来没有中断过。
古人羡慕自由飞翔的鸟儿,今天的我们却可以借助飞机来实现这一理想。
鸟儿能在天空翻飞翱翔,靠的是有力的翅膀;而飞机能够呼啸驰骋云端,靠的是强劲的心脏——航空涡轮发动机。
航空涡轮发动机,也叫喷气发动机,包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机等几大类,是由压气机、燃烧室和涡轮三个核心部件以及进气装置、涵道、加力燃烧室、喷管、风扇、螺旋桨和其它一些发动机附属设备比如燃油调节器、起动装置等组成的。
其中,压气机、燃烧室和涡轮这三大核心部件构成了我们所说的"核心机"。
每个部件的研制都要克服巨大的技术困难,因而航空涡轮发动机是名副其实的高科技产品,是人类智慧最伟大的结晶,其研制水平是一个国家综合国力的集中体现。
目前世界上只有美、俄、法、英等少数几个国家能独立制造拥有全部自主知识产权的航空涡轮发动机。
2002年5月,中国自行研制的第一台具有完全自主知识产权、技术先进、性能可靠的航空涡轮发动机——"昆仑"涡喷发动机正式通过国家设计定型审查,它标志着我国一跃成为世界第五大航空发动机设计生产国。
"昆仑"及其发展型完全可以满足今后若干年内我军对中等偏大推力涡喷发动机的装机要求,将来在其基础上发展起来的小涵道比涡扇发动机还可以满足我国未来主力战机的动力要求,是我国航空涡轮发动机发展史上的里程碑。
要了解航空涡轮发动机,首先要从它的最关键部分--核心机开始。
核心机包括压气机、燃烧室和涡轮三个部件,它们都有受热部件,工作条件极端恶劣,载荷大,温度高,容易损坏,因此航空涡轮发动机的设计重点和瓶颈就在于核心机的设计。
详解航空涡轮发动机(二)【字体大小:大中小】压气机压气机的作用是将来自涡轮的能量传递给外界空气,提高其压力后送到燃烧室参与燃烧。
因为外界空气的单位体积含氧量太低,远小于燃烧室中的燃油充分燃烧所需的含氧量。
航空航天工程师的工作中的涡轮机械涡轮机械是航空航天工程师工作中至关重要的一部分。
涡轮机械是实现飞机、火箭等航空航天器推进动力的关键组件。
在航空航天工程师的工作中,涡轮机械的设计、制造和维护是必不可少的。
本文将从涡轮机械的原理、设计以及工程师的角色等方面进行探讨。
一、涡轮机械原理涡轮机械是一种能够将流体(通常为空气或燃料)的动能转化为机械能的装置。
涡轮机械的基本原理是通过叶片的旋转来吸入、压缩、燃烧和排出气流。
它包括涡轮和压气机两部分,通过涡轮的旋转驱动压气机工作。
其中,涡轮是由叶片组成的转子,而压气机则是由叶片组成的定子。
涡轮机械的工作原理十分精密复杂,需要航空航天工程师具备深厚的专业知识和技术。
二、涡轮机械的设计涡轮机械的设计是航空航天工程师的核心任务之一。
在涡轮机械设计过程中,工程师需要考虑许多因素,如气体流动特性、材料选型、叶片形状和尺寸等。
为了使涡轮机械在高温、高压和高速条件下保持稳定和可靠的工作,工程师需要使用先进的计算机辅助设计软件,以模拟和优化设计方案。
此外,工程师还需要进行实验验证和不断改进,以确保设计的性能和可靠性能够满足工程需求。
三、涡轮机械的制造涡轮机械的制造是航空航天工程师的关键任务之一。
制造涡轮机械需要高精密的加工技术和设备。
在制造过程中,工程师需要确保叶片的形状和尺寸准确无误,并保证各个部件的装配精度。
由于涡轮机械通常是高温、高压和高速的工作环境,所以材料的选择和处理也是关键。
工程师需要根据实际工程需求选择合适的金属合金,并采取适当的热处理和表面处理措施,以提高涡轮机械的性能和寿命。
四、航空航天工程师的角色航空航天工程师在涡轮机械的设计、制造和维护中扮演着至关重要的角色。
他们需要运用先进的科学和工程知识,将理论知识转化为实际应用。
工程师需要与其他领域的专家密切合作,如材料科学家、计算机工程师和机械工程师等。
在设计和制造过程中,工程师需要解决各种技术难题和工程挑战,并确保涡轮机械的性能和可靠性能够满足航空航天需求。
《航空发动机结构分析》课后思考题答案第一章概论1.航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型?指出它们的共同点、区别和应用。
答:2.涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年代问世的?答:涡喷二十世纪三十年代(1937年WU;1937年HeS3B);涡扇 1960~1962军用涡扇 1966~19673.简述涡轮风扇发动机的基本类型。
答:不带加力,带加力,分排,混排,高涵道比,低涵道比。
4.什么是涵道比?涡扇发动机如何按涵道比分类?答:(一)B/T,外涵与内涵空气流量比;(二)高涵道比涡扇(GE90),低涵道比涡扇(Al-37fn)5.按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。
答:压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。
6.从发动机结构剖面图上,可以得到哪些结构信息?答:a)发动机类型b)轴数c)压气机级数d)燃烧室类型e)支点位置f)支点类型第二章典型发动机1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标,指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指标。
答:涡喷表2.1涡扇表2.3军用涡扇表2.22.al-31f发动机的主要结构特点是什么?在该机上采用了哪些先进技术?答:AL31-F结构特点:全钛进气机匣,23个导流叶片;钛合金风扇,高压压气机,转子级间电子束焊接;高压压气机三级可调静子叶片九级环形燕尾榫头的工作叶片;环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴,两个点火器,采用半导体电嘴;高压涡轮叶片不带冠,榫头处有减振器,低压涡轮叶片带冠;涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器,可使冷却空气降温125-210*c;加力燃烧室采用射流式点火方式,单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障;收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片各16式组成;排气方式为内、外涵道混合排气。
3.ALF502发动机是什么类型的发动机?它有哪些有点?答:ALF502,涡轮风扇。
优点:●单元体设计,易维修●长寿命、低成本●B/T高耗油率低●噪声小,排气中NOx量低于规定第三章压气机1.航空燃气涡轮发动机中,两种基本类型压气机的优缺点有哪些?答:(一)轴流压气机增压比高、效率高单位面积空气质量流量大,迎风阻力小,但是单级压比小,结构复杂;(二)离心式压气机结构简单、工作可靠、稳定工作范围较宽、单级压比高;但是迎风面积大,难于获得更高的总增压比。
航空燃气涡轮发动机结构航空燃气涡轮发动机是现代飞机所使用的主要动力装置之一。
它的结构复杂且精密,由多个部件组成,各个部件相互配合,协同工作,以提供强大的推力和高效的燃烧效率。
本文将对航空燃气涡轮发动机的结构进行详细介绍。
一、总体结构航空燃气涡轮发动机的总体结构可以分为压气机、燃烧室和涡轮三大部分。
其中,压气机负责将空气压缩,提高空气密度;燃烧室将压缩后的空气与燃料混合并燃烧;涡轮则利用燃烧产生的高温高压气体的动能驱动压气机和燃烧室,并产生推力。
二、压气机压气机是航空燃气涡轮发动机的核心部件之一,它负责将空气进行压缩,提高空气密度,为燃烧提供充足的氧气。
压气机通常由多级叶轮和定子组成,通过叶轮的旋转将空气进行逐级压缩。
叶轮上的叶片形状精确设计,使得空气在经过时能够受到最大限度的压缩和加速。
定子则起到引导空气流动的作用,使得空气能够顺利通过叶轮。
三、燃烧室燃烧室是航空燃气涡轮发动机中进行燃烧的部分,它负责将压缩后的空气与燃料混合并燃烧,产生高温高压气体。
燃烧室通常由燃烧室壁、喷油器和火花塞等组件组成。
燃烧室壁采用耐高温材料制成,能够承受高温高压气体的冲击和腐蚀。
喷油器负责将燃料喷入燃烧室,确保燃烧过程的稳定和充分。
火花塞则用于点火,引燃燃料和空气的混合物。
四、涡轮涡轮是航空燃气涡轮发动机中的另一个重要部分,它负责将燃烧室中产生的高温高压气体的动能转化为机械能,驱动压气机和燃烧室。
涡轮通常由高压涡轮和低压涡轮组成,它们分别与压气机和燃烧室相连。
高压涡轮叶片上的喷嘴将高温高压气体喷向叶片,使其旋转;低压涡轮则通过高压涡轮的轴传递动力,进一步提供推力。
五、其他部件航空燃气涡轮发动机还包括多个其他重要的部件,如燃油系统、冷却系统、起动系统和控制系统等。
燃油系统负责将燃料供给给燃烧室,确保燃烧过程的持续和稳定。
冷却系统则通过向关键部件供给冷却剂,降低其温度,保护部件不受高温的影响。
起动系统用于启动发动机,提供起动能量。