航空发动机结构的专题培训课件

航空发动机结构的
概论
发动机是飞机上的动力装置。自从人类尝试进行
有翼飞行器飞行以来，经历了无数次失败，只是在使 用了活塞式内燃机以后，才在20世纪初把第一架飞机 送上蓝天。
二战后,由于喷气发动机的迅速发展,活塞式发动 机逐渐被淘汰。
20世纪60年代，由于涡扇发动机的问世，大大降 低了耗油率，才有可能设计制造成大型喷气飞机，大 幅度提高载重量和航程。
•周期长
先进发动机的研制周期为9-15年，F119从1986年开始
到2005年投入使用，前后达19年。
•费用高
F119的研制费用超过20亿美元；发动机的研究和发展
费用占航空总费用的1/4。
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军用发动机设计要求 A 性能要求，包括地面台架性能和空中飞行
性能（推力和耗油率）、起动性能、加减速性 能、引气量、功率提取和过载；
燃气涡轮发动机的共同特点：
• 获得高温高压燃气；
• 利用着部分燃气产生推力或机械功（在 尾喷管内继续膨胀，高速喷出产生推力 ；或者在后续涡轮内继续膨胀获得机械 功，带动风扇、螺浆或其它装置）
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核心发动机（燃气发生器）：
发生燃气的部件，即压气机、燃烧室和涡 轮称为燃气发生器。由于它处于发动机的核心 部位，故又称为核心发动机。
B 适用性要求，包括发动机在飞行包线内稳 定工作和油门杆使用不受限制，加力接通、切 断不受限制，飞行状态变化、极限机动状态等 时的发动机稳定工作；
C 结构和安装要求，包括安装节位置、外廓 尺寸、重量和重心位置；
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D 可靠性要求 包括发动机寿命和工作循环 、发动机各状态连续工作时间和平均故障时间 ；
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2、WJ 主要部件：压气机,燃烧室,燃气涡轮,尾喷管,减速器 特点： 涡轮不仅带动压气机压缩空气，还带动螺浆产
生拉力。 发动机推力来自两个部分，一部分是由高速喷出的燃 气所产生的反作用力（10%），一部分涡轮带动螺浆 产生前进的拉力（90%）。
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航空燃气涡轮发动机的基本类型
按照做功方式分五种基本类型
•涡轮喷气发动机（涡喷）（WP） •涡轮螺浆发动机（涡浆）（WJ） •涡轮风扇发动机（涡扇）（WS） •涡轮轴发动机（涡轴）（WZ） •螺浆风扇发动机（浆扇）(JS)
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1、WP 主要部件：进气装置、 压气机，燃烧室，燃气 涡轮，尾喷管,(加力燃 烧室) 特点： (1)涡轮只带动压气机 压缩空气。 (2)发动机的全部推力 来自高速喷出的燃气所 产生的反作用力。
特点：通常带有自由涡轮，而其他形式的涡轮 喷气发动机一般没有自由涡轮。
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5 桨扇发动机
螺桨风扇发动机是一种介于涡扇发动机和涡桨 发动机之间的一种发动机形式。它既可看作带除去 外涵道的大涵道比涡扇发动机，又可看作高速先进 螺桨的涡桨发动机，因而兼有前者飞行速度高和后 者耗油率低的优点。目前正处于研究和实验阶段。
E 维修性要求，包括发动机外场可更换件的 更换时间、每飞行小时的平均维修工时和更换 发动机时间等；
F 其他要求，如满足飞机隐身要求的红外信 号和雷达反射特性以及飞行控制的矢量推力。
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航空发动机分类：
在过去的一个航空百年里，人类所使用的
主要的航空发动机，可分为两大类:
桨扇发动机的概念研 究始于70年代中期。80年 代后半期已完成地面和飞 行验证试验，基本达到预 期目标。由于航空公司的 综合经济因素和公众接受 心理等种种原因，桨扇发 动机尚未进入实用阶段。
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桨扇发动机的关键部件是先进高速螺桨，它带有多个宽 弦、薄叶型的后掠桨叶，能在飞行马赫数0.8下保持较高的效 率，见图1－6。
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燃气涡轮发动机的基本机理---喷气推进原理： 喷气推进是牛顿第三定律（作用在物体上的每一
1、活塞式发动机
•冷却方式（液冷式、气冷式）。
•气缸排列方式(星形、V形、直列式、对列式、
X形)
2、空气喷气式发动机
•无压气机（冲压式发动机、脉动式发动机）。
•有压气机（涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机
、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、浆扇发
动机）。
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燃气涡轮发动机大大提高了战斗机的性能，使其 飞行速度达到2倍以上的音速。直到现在还被广泛应 用于各种类型的飞机上。
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航空发动机研究工作的特点
•技术难度大
一台发动机内有十几个部件和系统及数万个零件
研制一种新的发动机需要1万小时来自百度文库整机试验和10万小
时的部件和系统试验。
桨扇由涡轮驱动，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。
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使用最广泛的燃气涡轮发动机：
• 加力的涡喷发动机
• 加力的涡扇发动机
• 对单转子发动机来讲，就是指压气机、主燃烧 室的带动压气机的涡轮；
• 对双转子发动机来讲，就是指高压压气机、主 燃烧室和高压涡轮。
以核心机为基础，增添不同类型的部件 就可以发展成不同类型的发动机。
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燃气涡轮发动机的主要性能参数 推力 单位推力 推重比 单位迎面推力 单位燃油消耗率 增压比涡轮前燃气温度涵道比
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3、WS 主要部件：风扇、外涵道、内涵道（压气机、燃烧室、
涡轮），尾喷管 特点：发动机的推力是内外涵道气流反作用力的总和。 涵道比（流量比）：外、内涵道空气流量之比。
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4、WZ发动机
主要部件：进气道、压气机、燃烧室、动力涡 轮、自由涡轮、尾喷管