大型民用航空发动机
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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。
论坛56航空制造技术·2008 年第13 期发展大型飞机对于保障国家安全,提升国家综合实力,改变经济发展模式,促进科技进步等都具有非常重要的作用。
研制和发展大型飞机,是国家工业、科技水平和综合实力的集中体现,对增强我国的综合实力和国际竞争力具有极为重要的意义。
大飞机的技术扩散率高达60%,开展大飞机研制能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破,拉动众多高技术产业的发展。
作为大型飞机的心脏——大型发动机,其研制的技术难度和投资的风险非常高。
我国在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》和《“十一五”规划纲要》中已经把大型飞机列为重大专项工程,而且要求配装拥有自主知识产权的大涵道比涡扇发动机。
本文结合大飞机用发动机的特点对其关键制造技术作了初步探讨和分析,并对我国研制和生产大飞机用发动机提出了几点参考建议。
大飞机用发动机的性能特点所谓大飞机,是指起飞总重量超过100t 的运输类飞机,包括军用和民用大型运输机,也包括150座以上的干线客机。
大飞机的发动机应该具备高可靠性、长寿命、节能环保以及低成本运行等基本要求,在发动机的结构上,具有大涵道比、零件整体化、轻量化等特点并尽可能多地采用复合材料。
与军用战斗机发动机相比,大飞机用发动机的主要特点具体表现为:(1)安全可靠性高。
安全性主要指低的空中停车率(现已降至0.002~0.005次/1000飞行小时)。
为满足这一要求,大飞机用发动机普遍采用了较大的核心机尺寸和较低的涡轮前工作温度。
大型飞机用发动机的特点及关键制造技术Characteristics of Aeroengine for Large Aircraft and Its ManufacturingTechnology西安航空发动机(集团)有限公司马建宁西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室张定华王增强李山吴宝海国外的成功经验和先进制造技术的发展表明,我国大飞机用航空发动机的研制必须将专业的制造技术与信息技术、管理技术进行有机地结合,并将计算机技术综合应用于设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务等发动机研制的全过程。
大涵道比涡扇发动机主要是指基本涵道比大于4的涡扇发动机设备,涡扇发动机设备自身具有推力大和耗油率低优点以及相关运行噪声小等优点,之后在此基础上在军用运输机方面和对应大型亚声飞机方面应用较为广泛。
军民用大涵道比涡扇发动机技术自身具体性通用性能较为强劲,高达70%的运行效率,其安全性要求、环保性要求、舒适性要求和经济性要求等远比民用干线客机要严格得多。
所以军民结合策略实施和相互扶持策略实施势在必行,因为军用大涵道比涡扇发动机设备自身数量较少,多数以较大军用运输机发动机设备以及民用改型模式为主,最为常见的几种类型包括CFM565C发动机设备和俄罗斯D-30KP发动机设备等。
1大型飞机发动机设备发展现状要点分析通过数次分析和调查可以看出,中国未来20年干线客机需要八百架左右,级别为150座级,加之不同用途的大型飞机,军民用大涵道比涡扇发动机设备所需数量为2750台,其价值为412亿美元,将其进行人民币换算,为3300亿人民币左右。
应该了解到,大涵道比涡扇发动机设备用途相对广泛且发展潜力巨大,大涵道比涡扇发动机设备的合理运用会带动我国经济发展和军事发展以及社会效益增长,之后在此基础上推动我国内部国民经济发展,并对科技进步和国防进步起到至关重要的作用。
经过我国飞机行业改革与创新,我国航空动力技术得到深度发展与完善,军用涡喷和小涵道比涡扇发动机应用均被推广,上述设备研制生产能力得到全面加强,并装备了近百种军民用飞机,其为民用航空事业发展和军用航空事业发展贡献出了宝贵力量。
需知,大型飞机发动机使用中,以大涵道比涡扇发动机为主,风扇技术研究工作和高压技术研究工作均被深刻探讨与研究,在航空推进技术验证策略方案支持下均取得可喜进展,逐步完成了设计定型太行发动机核心机为核心的大涵道比涡扇发动机设备调整机构建立,虽然如此,但与发达国家发动机科研水平相比仍旧存在较大差距,因为发动机技术基础相对较弱且关键技术突破性较小,无法满足现下飞机运行需求,并且多数实验设备和部件仍旧存在缺门现象,工程设计方面和使用经验方面上仍会遇到许许多多的研发困难。
发动机制造商现在飞机发动机以普遍以石油提炼的燃油作为燃料,发动机类型主要有:•活塞式发动机•涡轮喷气发动机•涡轮扇发动机•涡轮螺旋桨发动机•涡轮轴发动机发动机制造技术是机械工业的核心技术门类之一,民用航空飞机发动机的独立制造企业只有很少的几家。
这些企业大多有着多年的发明和制造历史,如加拿大普惠发动机制造公司,英国劳斯莱斯发动机,以及美国通用电器公司的飞机发动机是著名的三大喷气飞机发动机供应商。
现在航空发动机以涡轮发动机为主,小型飞机上多使用活塞式发动机。
劳斯莱斯股份有限公司(Rolls-Royce)劳斯莱斯股份有限公司是一家专业从事涡轮产品生产的英国公司,尤其是飞机发动机。
最近也开始涉足船用推进和能量系统,以期在民用和军用领域提供广泛的发动机产品和服务。
简介劳斯莱斯(Rolls-Royce)是指一系列的公司,它们都是从1906年由亨利·罗伊斯(Henry Royce)和查尔斯·罗尔斯(Charles Rolls)创建的英国汽车与飞机发动机制造公司分离而来的。
这些公司包括:劳斯莱斯股份有限公司(Rolls-Royce PLC):一家专业从事涡轮产品生产的英国公司,尤其是飞机发动机。
最近也开始涉足船用推进和能量系统,以期在民用和军用领域提供广泛的发动机产品和服务。
劳斯莱斯汽车有限公司(Rolls-Royce Motor Cars Limited):一家全新的豪华汽车生产商,由宝马汽车拥有。
宾利汽车有限公司(Bentley Motors Limited)继承了原来劳斯莱斯的汽车部门。
从1998年开始,公司被大众集团拥有。
自从1931年劳斯莱斯收购了宾利之后,两者就区别不大了,仅仅在水箱栅格上有一些差异而已。
但自2003年以后,公司就不再允许使用劳斯莱斯来命名自己的车,因为劳斯莱斯的商标已归宝马汽车所拥有,而不是大众公司。
劳斯莱斯的昵称包括Rolls、Roller和Double R,但在德比(劳斯莱斯股份有限公司总部所在地),公司通常被称为Royce's。
民用航空发动机制造商及主要产品目录1. 通用电气航空(GE Aviation):该公司是全球最大的民用航空发动机制造商之一、其主要产品目录包括:-GE90:这是一种高推力的涡轮风扇发动机,由波音777系列飞机使用。
- GEnx:这是一种用于广泛使用的宽体喷气式客机的高效率发动机,由波音787系列和部分波音747-8系列飞机使用。
-CFM56:这是一种中推力的涡扇发动机,由波音737系列、空客A320系列和其他窄体客机使用。
2. 普惠(Pratt & Whitney):该公司也是一家全球知名的民用航空发动机制造商。
其主要产品目录包括:- PW1000G:这是一种新一代的高推力涡轮风扇发动机,由空客A320neo系列飞机和部分空客A220系列飞机使用。
-PW4000:这是一种用于广泛使用的宽体喷气客机的发动机,由波音747、767和777系列飞机使用。
-PW6000:这是一种用于区域喷气客机的发动机,由空客A318系列飞机使用。
3. 力帆航空发动机(CFM International):这是一个由通用电气航空和法国公司Safran Aircraft Engines共同成立的合资公司。
其主要产品目录包括:- LEAP:这是一种新一代的高效率涡轮风扇发动机,由波音737 MAX 和空客A320neo系列飞机使用。
-CFM56:这是一种中推力的涡扇发动机,由波音737系列、空客A320系列和其他窄体客机使用。
4. 罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce):该公司是英国的一个知名航空发动机制造商。
其主要产品目录包括:- Trent系列:这是一种广泛使用的宽体喷气客机发动机,由空客A330、A340、A350和波音777系列飞机使用。
-RB211系列:这是一种用于宽体喷气客机的发动机,由波音747、767和空客A300系列飞机使用。
5.国际航空发动机公司(IAE):这是一个由多家航空发动机制造商组成的国际合作组织。
大型民用飞机发动机短舱设计概述作者:***来源:《科学与信息化》2019年第17期摘要大型民用飞机发动机短舱设计一直是飞机设计关注的重点,本文介绍了短舱结构设计和气动设计,指出结构设计需满足发动机的使用要求,并实现防火、防冰等功能,气动设计则要通过优化气动型面来实现减阻。
關键词短舱;结构设计;气动设计1 概述大型民用飞机发动机短舱主要包括进气道、短舱外罩和尾喷管等。
短舱的设计一般可分为:①结构设计:可安装发动机及其附件系统,能够满足发动机的使用要求,并且具有防火、防冰和降噪等功能。
②气动设计:在飞机的整个飞行包线内,能持续不断地通过进气道向发动机输送足量空气,且具有良好的气动阻力特性[1]。
2 结构设计短舱结构设计主要包括进气道、短舱外罩和尾喷管等部件的设计。
进气道结构主要由蒙皮、隔板、壁板等部件组成。
进气道结构设计应首先满足发动机进气流量和扩压能力的要求,这就要求进气道结构有足够的进气面积和良好的型面设计。
另外由于飞机长时间飞行在低温环境中,进气道表面会逐渐聚集冰块,这些冰块不仅会引起进气道气动性能的下降,还可能会脱落引起发动机风扇叶片和压气机叶片的损坏。
国内外一般采用电热防冰或者热气防冰。
电热防冰是在进气道结冰时由防冰控制器控制加热元件对进气道进行加热,从而使冰融化,并通过加热区内的温度传感器监测温度并在过热时提供过热告警信号。
而热气防冰系统则是通过从发动机压气机引气,将热气流喷射至进气道前缘。
从目前应用情况来看,热气防冰系统由于引气技术更为成熟,可靠性更好,因此较电热防冰技术应用更为广泛,现役的主流机型大多采用了热气防冰系统。
此外,为满足降噪要求,内壁板一般设计为蜂窝结构,并带有消声衬垫;为使进气道在进水后能及时排水,通常在发动机正下方位置设置排液孔。
对于大型民用涡扇发动机来说,考虑到风扇舱通风气流的需要,可能在进气道上方设计NACA 口[2]。
短舱外罩是发动机的外衣,对发动机起保护作用,不仅可以防止外来物的撞击直接损坏发动机,还可以通过内部的结构设计实现发动机防火功能。
世界六⼤民⽤航空发动机制造商及主要产品导读:所谓6⼤航发公司,其实都是通⽤、普惠、罗罗,其他3家都不过是前⾯3家公司合纵连横的产物。
⼀、通⽤电⽓公司(简称GE公司)通⽤电⽓公司是在1941年开始进⼊航空发动机制造领域,依靠CF6系列发动机及合资CFMI⽣产的CFM56系列发动机两款⾮常成功的发动机奠定了其在航空发动机制造领域的领先地位。
GE公司主要的涡轮风扇发动机产品有:(⼀) CF6系列发动机: 1971推向市场的CF6发动机,属于⾼涵道⽐⼤推⼒涡轮风扇发动机,CF6系列发动机从最初的40000磅推⼒的CF6-6不断发展,稳步推进到72000磅推⼒的CF6-80E,CF6系列发动机相当成功,奠定了GE在航空发动机领域的地位,早期⼤型宽体客机⼏乎都选⽤CF6系列发动机,市场占有率是最⼤的,1971年投⼊使⽤,推⼒范围是40000磅~72000磅,供空客A300、A310、A330,波⾳B767、B747、MD11,道格拉斯DC10等⼤型民航飞机选装。
(⼆)CF34系列发动机:前⾝是空军A-10攻击机等装备的TF34发动机,经过改进以适⽤于民航,延续其稳定、低噪⾳的特点,应⽤于⽀线运输机、中型公务飞机等。
1983年投⼊使⽤,推⼒范围是9200磅~20000磅,是CRJ100/200/700、Challenger 601/604、EMBRAER 170/175/190/195、Dornier 728、ARJ21等⼩型民航飞机唯⼀可装的发动机。
(三)GE90系列发动机:结合了GE在过去成功的CF6发动机项⽬及GE在其它军事项⽬验证过的先进技术,GE投⼊20亿美元的巨资为新⼀代宽体飞机开始研制⾼可靠性、低油耗的动⼒---GE90。
GE90发动机在1995正式推出应⽤于波⾳777飞机。
GE90的风扇叶⽚是航空业内最⼤的叶⽚,由于采⽤了世界上压⼒⽐最⼤的压⽓机,使GE90的⼤型风扇叶⽚可低速运转,从⽽其噪声是同类型发动机最低的。
盘点全球十大民用涡扇发动机来源:中国航空报波音和空客是全球民用航空飞机制造商中当之无愧的领跑者,而加拿大庞巴迪、中国商飞、日本三菱、俄罗斯伊尔库特等实力也不容小觑。
在民用航空市场竞争日趋激烈的今天,航空发动机的“核心”影响力始终不可动摇,它为民用客机的实用性、经济性提供了强劲的动力。
1.CFM公司 CFM56波音737若要说有史以来全球最成功的民用航空发动机,非CFM56莫属。
然而在CFM 公司成立的头十年间(1974年美国通用电气公司和法国斯奈克玛公司合资成立CFM公司),它的前景却令人堪忧。
80年代初,波音公司率先选用CFM56发动机为波音707客机提供动力,这为羽翼未丰的CFM公司带来了希望。
随后,波音公司选用CFM56-3为第二代波音737系列客机提供动力。
CFM56发动机成为了波音窄体客机的独家动力提供者,它的改进型Leap系列发动机则继续为波音737Max 提供动力。
80年代末,空客公司为A320客机选择动力装置,将目光放在了CFM56-5A发动机与国际航空发动机公司(IAE)的V2500发动机上。
CFM56-5A 的改进版本Leap系列发动机则与普惠公司的PW1100G发动机相互竞争,为空客A320neo客机提供动力。
此外,CFM56还是空客A340飞机的动力来源。
虽然是合资企业,两家发动机制造商需要各自负责发动机零件制造和产品的供应。
CFM56发动机分别在美国和法国都有自己的总装线。
2. 普惠JT8DMD-801964年,装载着普惠JT8D发动机的波音727-100客机完成了它的首飞。
该系列发动机共有8个型号,推力范围为62~76千牛。
除了为麦道MD-80飞机提供推力,JT8D发动机还为麦道DC-9客机、法国宇航公司SE210“快帆”客机和首批波音737客机提供动力。
如今,仍有2400台JT8D发动机在役。
3. 通用电气公司(GE) CF6波音747-200CF6发动机最早于1971年服役道格拉斯DC-10客机。