航发原理第五章

航空发动机工作原理
航空发动机是现代飞机的核心部件之一，它的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理。

下面将阐述航空发动机的工作原理，以及其主要组成部分的功能和作用。

航空发动机通过燃烧内燃机燃料，产生高压高温的气体，并将其排出，产生向后的推力，从而使飞机获得动力。

整个过程可以简要地分为以下几个步骤：
1. 压气机：航空发动机的压气机主要负责将空气压缩，以提高进气量和气体压力。

压气机由多级转子叶片组成，通过转子的旋转来增压。

2. 燃烧室：压缩后的空气经过喷油器喷入燃烧室，与燃料混合并点火燃烧。

燃料燃烧产生的高温高压气体通过增大压力和温度来释放更多能量。

3. 高压涡轮：高温高压气体通过高压涡轮，使其转动，驱动压气机和涡轮扇叶。

4. 喷气扇：喷气扇位于发动机前端，是航空发动机产生推力的重要组成部分。

其主要作用是将一部分空气通过扇叶加速排出喷管，产生向后的推力。

同时，喷气扇还能通过副扇气流提供辅助推力。

5. 喷管：喷管是航空发动机的尾部部分，其形状和尺寸对喷气流产生限制和控制，进一步提高推力效率。

通过以上的工作原理，航空发动机能够在短时间内产生大量的推力，使飞机获得前进的动力。

为了提高效率和性能，航空发动机还采用了涡轮增压器、可变导向喷管、燃油喷嘴等辅助装置。

总之，航空发动机的工作原理基于热力循环和喷气推进的原理，通过压缩空气、燃烧燃料、喷出高速气流，产生向后的推力，为飞机提供动力。

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。

航空发动机原理图文解析航空发动机原理--螺桨风扇发动机螺桨风扇发动机是一种介于涡轮风扇发动机和涡轮螺旋桨发动机之间的一种发动机形式，其目标是将前者的高速性能和后者的经济性结合起来，目前正处于研究和实验阶段。

螺桨风扇发动机的结构见图，它由燃气发生器和一副螺桨-风扇（因为实在无法给这个又象螺旋桨又象风扇的东东起个名字，只好叫它螺桨-风扇）组成。

螺桨-风扇由涡轮驱动，无涵道外壳，装有减速器，从这些来看它有一点象螺旋桨；但是它的直径比普通螺旋桨小，叶片数目也多（一般有6〜8叶），叶片又薄又宽，而且前缘后掠，这些又有些类似于风扇叶片。

根据涡轮风扇发动机的原理，在飞行速度不变的情况下，涵道比越高，推进效率就越高，因此现代新型不加力涡轮风扇发动机的涵道比越来越大，已经接近了结构所能承受的极限；而去掉了涵道的涡轮螺旋桨发动机尽管效率较高，但由于螺旋桨的速度限制无法应用于M0.8~M0.95 的现代高亚音速大型宽体客机，螺桨风扇发动机的概念则应运而生由于无涵道外壳，螺桨风扇发动机的涵道比可以很大，以正在研究中的一种发动机为例，在飞行速度为M0.8时，带动的空气量约为内涵空气流量的100 倍，相当于涵道比为100，这是涡轮风扇发动机所望尘莫及的，将其应用于飞机上，可将高空巡航耗油率较目前高涵道比轮风扇发动机降低15%左右。

同涡轮螺旋桨发动机相比，螺桨风扇发动机的可用速度又高很多，这是由它们叶片形状不同所决定的。

普通螺旋桨叶片的叶型厚度大以保证强度，弯度大以保证升力系数，从剖面来看，这种叶型实际上就是典型的低速飞机的机翼剖面形状，它在低速情况下效率很高，但一旦接近音速，效率就急剧下降，因此装有涡轮螺旋桨发动机的飞机速度限制在M0.6~M0.65 左右；而螺桨-风扇的既宽且薄、前缘尖锐并带有后掠的叶型则类似于超音速机翼的剖面形状，这种叶型的跨音速性能就要好的多，在飞行速度为M0.8时仍有良好的推进效率，是目前新型发动机中最有希望的一种。

发动机原理教学大纲课程编号：课程名称：发动机原理Aircraft Engines学时/学分：24学时/1.5学分先修课程：流体力学基础（编号）、工程热力学一、课程教学目标本课程是“飞行器设计工程”专业本科生的必修课。

发动机是飞机的关键部件之一，它提供飞行动力，它的性能直接影响飞机性能，飞机控制和操纵所需功率也来自于发动机。

本课程的目的是使飞机系学生掌握发动机工作原理和性能以及适用范围和使用时的工作限制。

了解飞机和发动机匹配中所存在的问题。

二、教学内容及基本要求1. 课程主要内容第一章航空燃气涡轮发动机工作原理(5学时)发动机的工作过程有效推力和推力计算公式发动机性能指标和基本要求发动机中的能量转换和发动机效率发动机主要设计参数及选择原则飞机/发动机一体化设计概念第二章发动机主要部件工作原理(9学时)进气道的工作状态及特性压气机加功增压原理及特性燃烧室工作原理及特性涡轮做功原理及特性尾喷管的工作状态及特性第三章涡轮喷气发动机(7学时)各部件共同工作涡喷发动机特性超音速进气道与发动机匹配问题加力涡喷发动机工作特点和性能发动机过渡工作状态第四章涡轮风扇发动机(2学时)涡扇发动机组成与分类附加质量原理性能指标涡扇发动机性能特点第五章涡轮轴发动机(2学时)工作原理主要性能指标性能特点2. 课程基本要求要求学生熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适用范围；掌握发动机特性及其应用条件；了解发动机性能变化原因。

三、教学安排及方式●本课程以课堂讲授为主，安排少量课后作业,参观发动机陈列室，增强感性认识。

●周学时（1.5），课内、外比例1：1.5。

四、考核方式平时考核与课程结业笔试相结合，平时成绩为30%，结业笔试为70%。

五、参考教材1. 教材《航空燃气涡轮发动机》尚义编，航空工业出版社，1995年版。

2. 参考书《航空燃气涡轮发动机原理》下册【苏】Ю. Н. 聂加耶夫等著, 姜树明译,国防工业出版社, 1984年6月;3．《Aircraft Engine and Gas Turbine》【美】Jack L. Kerrebrock, MIT .。

航空发动机工作原理涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机的诞生:二战以前，活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就，使得人类获得了挑战天空的能力。

但到了三十年代末，航空技术的发展使得这一组合达到了极限。

螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候，桨尖部分实际上已接近了音速，跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降，推力不增反减。

螺旋桨的迎风面积大，阻力也大，极大阻碍了飞行速度的提高。

同时随着飞行高度提高，大气稀薄，活塞式发动机的功率也会减小。

这促生了全新的喷气发动机推进体系。

喷气发动机吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，对发动机产生反作用力，推动飞机向前飞行。

早在1913年，法国工程师雷恩"洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计，并获得专利。

但当时没有相应的助推手段和相应材料，喷气推进只是一个空想。

1930年，英国人弗兰克"惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利，这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。

11年后他设计的发动机首次飞行，从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。

涡轮喷气发动机的原理:涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。

部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。

涡喷发动机属于热机，做功原则同样为：高压下输入能量，低压下释放能量。

工作时，发动机首先从进气道吸入空气。

这一过程并不是简单的开个进气道即可，由于飞行速度是变化的，而压气机对进气速度有严格要求，因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。

压气机顾名思义，用于提高吸入的空气的的压力。

压气机主要为扇叶形式，叶片转动对气流做功，使气流的压力、温度升高。

随后高压气流进入燃烧室。

燃烧室的燃油喷嘴射出油料，与空气混合后点火，产生高温高压燃气，向后排出。

高温高压燃气向后流过高温涡轮，部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能，驱动涡轮旋转。

由于高温涡轮同压气机装在同一条轴上，因此也驱动压气机旋转，从而反复的压缩吸入的空气。

从高温涡轮中流出的高温高压燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速从尾部喷口向后排出。

《航空发动机原理》共分10章，前8章对航空燃气发动机进行了介绍，第9章介绍了航空燃气涡轮发动机风扇压气机的气动不稳定工作状态，及进气畸变对发动机性能和稳定性的影响，第10章介绍了超燃冲压发动机。

目录
第1章航空燃气涡轮发动机主要类型及其性能指标
1.1 航空燃气涡轮发动机的主要类型
1.2 航空燃气涡轮发动机性能指标
1.3 航空燃气涡轮发动机的推力
1.4 分别排气涡扇发动机的推力
1.5 涡轮螺桨发动机的推力
1.6 航空燃气涡轮发动机的能量转化和效率
1.7 小结
习题
第2章航空燃气涡轮发动机的进气道
2.1 进气道的主要特性参数
2.2 亚声速进气道
2.3 超声速进气道的类型和主要特点
2.4 超声速外压式进气道的阻力
2.5 超声速外压式进气道不稳定工作状态--喘振和痒振。

航空发动机原理简介航空发动机是飞机的核心部件之一，它的工作原理决定了飞机的飞行性能。

航空发动机的主要任务是将燃料的化学能转化为动力，推动飞机前进。

本文将介绍航空发动机的工作原理和主要组成部分。

工作原理航空发动机的工作原理基于热力学循环原理，它通过燃烧产生的高温高压气体推动涡轮转动，进而驱动飞机飞行。

一般来说，航空发动机根据工作原理可以分为喷气式发动机和涡轮螺旋桨发动机。

喷气式发动机原理喷气式发动机是目前大多数商用飞机所采用的发动机类型。

它的工作原理基于Joule-Brayton循环原理。

主要的组成部件包括压气机、燃烧室和涡轮。

1.压气机：压气机负责压缩进入发动机的空气，提高其压力和温度。

压缩空气被分为高压和低压两个级别，分别通过不同的压气机级实现压缩。

2.燃烧室：燃烧室是将燃料与压缩空气混合燃烧的地方。

燃料在燃烧室中燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮旋转。

3.涡轮：涡轮由高温高压气体驱动，并通过轴将动力传递给压气机和其他系统。

涡轮旋转产生的动力推动了发动机的工作。

涡轮螺旋桨发动机原理涡轮螺旋桨发动机主要应用在小型飞机和直升机上。

它的工作原理基于Brayton循环原理。

主要的组成部件包括涡轮、燃烧室和螺旋桨。

1.涡轮：涡轮由燃烧室中的燃料燃烧产生的高温高压气体驱动。

涡轮旋转产生的动力推动飞机前进。

2.燃烧室：燃烧室是将燃料与压缩空气混合燃烧的地方。

燃料在燃烧室中燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮旋转，进而推动飞机前进。

3.螺旋桨：涡轮螺旋桨发动机通过螺旋桨来提供推力。

螺旋桨通过轴与发动机的涡轮相连，涡轮驱动螺旋桨旋转，产生推力。

主要组成部分不论是喷气式发动机还是涡轮螺旋桨发动机，它们都包括以下几个主要的组成部分：1.压气机：负责压缩进入发动机的空气，提高其压力和温度。

2.燃烧室：将燃料与压缩空气混合燃烧，产生高温高压气体。

3.涡轮：由高温高压气体驱动，并通过轴将动力传递给压气机和其他系统。

4.出口喷管：将高温高压气体排出，产生推力。