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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。
A章 总 则第34.1条 定义在本规定中使用的有关名词术语含义如下：局方 指中国民用航空总局（以下简称民航总局）、民航地区管理局和民航总局授权的机构。
航空器 用于或预期用于空气中飞行的一种器具，并指已具有中国标准适航证或等效外国适航证的任何飞机。
航空发动机 指安装在或为安装在航空器上而制造的推进发动机。
航空燃气涡轮发动机 指涡桨、涡扇、或涡喷航空发动机。
TP类指所有航空涡桨发动机。
TFJ类指用在亚音速航空器上的所有涡扇和涡喷发动机。
TSS类指用在超音速航空器上的所有航空燃气涡轮发动机。
发动机的制造日期 指验收检查记录表明发动机已完工并满足民航总局批准的型号设计的日期。
排出物测试系统 指传输排出物试样和测量排出物水平的必要的所有设备。
该系统包括采样系统和测量系统。
发动机型别 指具有相同的总序号、排气量和设计特性,并由同一型号合格证批准的所有航空涡轮发动机。
排气排出物 指由航空器或航空器发动机排气管排放到大气中的物质。
燃油排泄物 指航空燃气涡轮发动机在所有正常的地面和飞行中排出的原始状态的燃油，不包括排气中的碳氢化合物。
在用航空燃气涡轮发动机 指正在使用的航空燃气涡轮发动机。
新的航空涡轮发动机 指从未使用过的航空燃气涡轮发动机。
功率设定 指涡喷和涡扇发动机以千牛为单位的功率或推力输出、或涡桨发动机以千瓦为单位的轴功率。
额定输出（rO） 指由民航总局批准的发动机在标准大气条件下起飞时的最大功率或推力，包括加力作用（若适用），但不包括任何喷水作用和任何应急功率或推力额定值。
额定压力比（rPR） 指发动机以额定输出状态工作时达到的燃烧室进口压力和发动机进气压力之比。
基准大气条件 指修正气态排出物（碳氢化合物和烟雾）的基准气象条件。
基准大气条件如下：温度＝15℃，绝对湿度＝0.00629公斤水／公斤干空气，压力＝101325帕。
采样系统 指将气态排出物试样从试样探头传输到测量系统进口的系统。
轴功率 指所测量到的涡桨发动机的轴功率输出。
燃气涡轮发动机—搜狗百科燃烧室和涡轮不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。
为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。
对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。
燃气轮机有重型和轻型两类。
重型的零件较为厚重，大修周期长，寿命可达10万小时以上。
轻型的结构紧凑而轻，所用材料一般较好，其中以航机的结构为最紧凑、最轻，但寿命较短。
与活塞式内燃机和蒸汽动力装置相比较，燃气轮机的主要优点是小而轻。
单位功率的质量，重型燃气轮机一般为2～5千克/千瓦，而航机一般低于0.2千克/千瓦。
燃气轮机占地面积小，当用于车、船等运输机械时，既可节省空间，也可装备功率更大的燃气轮机以提高车、船速度。
燃气轮机的主要缺点是效率不够高，在部分负荷下效率下降快，空载时的燃料消耗量高。
不同的应用部门，对燃气轮机的要求和使用状况也不相同。
功率在10兆瓦以上的燃气轮机多数用于发电，而30～40兆瓦以上的几乎全部用于发电。
燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速起动，机动性好，在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用，能较好地保障电网的安全运行，所以应用广泛。
在汽车(或拖车)电站和列车电站等移动电站中，燃气轮机因其轻小，应用也很广泛。
此外，还有不少利用燃气轮机的便携电源，功率最小的在10千瓦以下。
燃气轮机的未来发展趋势是提高效率、采用高温陶瓷材料、利用核能和发展燃煤技术。
提高效率的关键是提高燃气初温，即改进涡轮叶片的冷却技术，研制能耐更高温度的高温材料。
其次是提高压缩比，研制级数更少而压缩比更高的压气机。
再次是提高各个部件的效率。
高温陶瓷材料能在1360℃以上的高温下工作，用它来做涡轮叶片和燃烧室的火焰筒等高温零件时，就能在不用空气冷却的情况下大大提高燃气初温，从而较大地提高燃气轮机效率。
涡轮发动机四种类型简介
涡轮喷气发动机:又称空气涡轮喷气发动机,是以空气为氧化剂,靠喷管高速喷出的燃气产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机,简称“涡喷”。
装备该发动机的飞机即为喷气飞机。
该发动机须由压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管几大部件构成。
推力用牛或千克表示。
涡轮螺旋桨发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种由螺旋桨提供拉力和喷气反作用提供推力的燃气涡轮航空发动机。
其主要部件比涡喷多了一组螺旋桨,它由涡轮驱动。
该发动机简称“涡桨”。
特点是推力大、耗油省,大多用于运输机,海上巡逻机等机种。
功率用当量马力表示。
涡轮轴发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种将燃气通过动力涡轮输出轴功率的燃气涡轮航空发动机。
其工作特点是几乎将全部可用能量转变为轴功率输出,高速旋转轴通过减速器用来驱动直升机的旋翼及尾桨。
其功率用轴马力来表示。
是当代直升机的主要动力装置。
涡轮风扇发动机:从涡喷发动机派生而来,是一种由喷管排出燃气和风扇排出空气共同产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机。
其主要部件比涡喷发动机多了一个风扇。
该发动机简称“涡扇”或“内外涵发动机”。
一部分推力靠喷管中高速喷出的燃气产生,另一部分推力由风扇推动的空气反作用力产生。
特点是推力大,耗油省。
常用于现代客机、运输机、战斗机、轰炸机。
我国燃气轮机规格型号-概述说明以及解释1.引言1.1 概述燃气轮机是一种重要的能源转换装置，在我国的能源领域具有重要的地位和广泛的应用。
燃气轮机通过燃烧燃气来驱动涡轮，进而产生动力。
由于其高效率、低排放以及灵活性等优势，燃气轮机在发电、工业生产以及交通运输等领域都有广泛的应用。
本文将结合我国燃气轮机的发展历程和规格型号，对燃气轮机在我国能源领域的重要性和发展前景进行探讨。
同时，还将提出对我国燃气轮机规格型号的展望，并提出进一步研究和发展的建议。
文章的正文部分将首先介绍燃气轮机的基本原理，包括其工作原理和结构组成。
随后，将回顾我国燃气轮机的发展历程，从早期的引进和消化吸收到后来的自主研发和创新发展，探讨我国在燃气轮机领域取得的成就和经验。
接着，我们将详细介绍燃气轮机的规格型号及其在不同应用领域的应用情况。
通过对我国燃气轮机市场的现状和发展趋势的分析，我们将评估目前存在的挑战和机遇，并提出对我国燃气轮机规格型号的展望。
预计未来，随着我国经济的不断发展和能源结构的调整，燃气轮机在发电、工业生产以及交通运输等领域将扮演更加重要的角色。
最后，文章的结论部分将总结燃气轮机的重要性和发展前景，强调其在提高能源利用效率、促进经济发展和减少环境污染等方面的重要作用。
同时，我们将提出一些进一步研究和发展的建议，以推动我国燃气轮机技术的创新和提高。
通过不断加强燃气轮机的研发和应用，我们有信心在未来能够实现更高效、更环保的能源转换和利用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：在本文中，将按照以下结构来讨论我国燃气轮机的规格型号。
首先，我们将介绍燃气轮机的基本原理（2.1节），包括其工作原理、构造和主要组成部分等。
这将有助于读者对后续内容的理解。
其次，我们将回顾我国燃气轮机的发展历程（2.2节），介绍我国燃气轮机技术的起源、演变和关键里程碑。
通过了解我国的燃气轮机技术发展历史，我们可以更好地理解我国燃气轮机规格型号的现状和前景。
燃气涡轮航空发动机与发动机油规格摘要:概述了航空发动机发展历程与现代航空发动机的发展现状。
介绍了现代航空发动机油的规格发展,以及对航空发动机润滑油性能的主要要求。
通过分析,指出了目前国际上主要的航空发动机油规格仍然以美国军标规格为主导;提出了我国自主研究开发航空发动机油,需要重点考虑油品在高低温条件下的贮存稳定性、氧化安定性和腐蚀性,同时需要同步研制开发满足现代航空发动机油所需求的新戊基多元醇酯型合成基础油。
关键词:航空;发动机;发动机油;规格中图分类号:TE626.34 文献标识码:AAircraft Turbine Engine and the Specification of Engine OilWANG Ping(SINOPEC Lubricant Company, Beijing 100085, China)Abstract:The developed course of aircraft engine and the developing actuality of modern aircraft engine are summarized. The development of modern aircraft engine oil specification and the main demands on the properties of aircraft engine oil areintroduced. By analysis, it is pointed out that MIL specification is still now the dominant of aircraft engine oil specification internationally. Moreover, for the independent R&D of aircraft engine oil in China, it is necessary to consider mainly the storage stability at high & low temperature, oxidation stability and corrosiveness; At the same time, the R&D of neopentyl polyol ester type synthetic base oil to meet modern aircraft engine oil is also needed.Key words:aircraft; engine; engine oil; specification0 前言2008年5月11日,国家控股的大型客机公司――中国商用飞机有限责任公司在上海成立,标志着中国大飞机项目已经正式启动。
航空发动机作为大型飞机的核心组件之一,是高科技的象征。
莱克兄弟于1903年首次进行的动力飞行,开启了人类航空的历史,最初作为飞机动力的航空发动机是活塞式的,在经历二次大战的洗礼后,这种活塞式发动机技术发展到了顶峰;伴随世界范围内的经济增长,这种活塞式发动机已经不能适应高速、高续航能力、低耗能的大型飞机,如运输机、客机的需要,并随着航空涡轮发动机的出现,逐步退出航空运输领域。
由此人类航空开始进入喷气时代。
经过约60年的技术进步,涡轮发动机已经从涡轮喷气发动机发展到涡轮风扇发动机,大大提高了飞机的安全性、稳定性和经济性。
随着航空发动机技术发展、进步和性能提高,处于工作状态下发动机苛刻度也不断提高,如现代涡轮风扇发动机局部部件需要在约1200~1500 ℃下稳定可靠的工作,要求的航空发动机润滑油质量水平也随之提高。
为满足这种航空发动机对润滑油的可靠要求,航空发动机油标准也应运而生。
航空发动机油作为航空发动机的血液,一种性能优良的航空发动机润滑油,不但要为航空发动机各运动部件提供充分润滑,而且还要提供足够的密封、散热作用,从而保障飞机发动机在高速高温条件下安全、稳定的长时间续航能力。
本文就航空发动机的基本构成和航空发动机油标准作一阐述。
1 航空发动机基本构成1.1 航空涡轮喷气发动机1936年前后一些国家开始研制涡轮喷气发动机,20世纪40年代末英国、美国和前苏联开始将涡轮发动机用于飞机上,并首先装备在战斗机上。
1952年世界上第一种喷气式旅客机英国的“彗星”投入使用。
1958年前后,美国的B707、前苏联的图-104大型喷气式旅客机投入使用,标志大型旅客机进入了喷气式时代。
喷气发动机使飞行速度大大提高,发动机工作温度也大大提高了。
要求润滑油的性能也要相应地提高,涡轮喷气发动机所需的润滑油与活塞发动机有很大的区别,一个显著的特点是耐高温氧化性能提高了。
现代航空涡轮喷气发动机的基本构成如图1所示。
有下列几个基本构成单元:①压气机,起加功增压作用,即对气体加入机械能以提高气体的压力;②燃烧室,是向流入燃烧室的空气喷入燃油进行燃烧,将燃油所含的化学能释放出来,使燃气温度提高;③涡轮,是将燃烧室出口高压燃气的热焓转变为机械功,是带动压气机转动的动力;④尾喷管,是使涡轮出口的高温燃气进一步膨胀,将燃气的焓转变为动能,使燃气以高速排出喷口。
气流由进气道进入发动机,压气机使气流增压,在燃烧室喷入燃料燃烧,所产生的热能使气流温度提高。
燃烧室出口的高温高压燃气具有很大的作功能力,在涡轮和喷管中膨胀做功。
对于涡轮喷气发动机,涡轮膨胀功只用于驱动压气机工作,燃气在喷管中的膨胀功使气流的动能增大,以高速喷出。
1.2 涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机是在为解决涡轮喷气发动机经济性差的基础上研制的,耗油率一般只有涡轮喷气发动机的1/3。
涡轮风扇发动机是一种能产生大的推力、而排气速度较低的发动机。
涡轮风扇发动机于1960年问世,并在波音公司首先得到应用。
随后为满足大型远程飞机的发展需要,研制出高涵道比涡轮风扇发动机。
并且在上世纪70年代初开始在美国装配在大型客机上,如B747、DC-10、L1011等。
此后发展了各种推力档次的涡扇发动机以满足各种型号旅客机的要求。
1990年以后,为满足高载荷、高安全、低燃耗的大型客机,如B777的需要,开始发展高性能即高涵道比涡轮风扇发动机,如GE90、PW4084、瑞达800、瑞达900。
目前大型客机主要使用的高涵道比涡扇发动机有CFM56、V2500、RB211、PW4000。
图2 是CFM56-3型涡扇发动机的基本结构简图。
2 航空发动机油规格与主要性能2.1 发动机润滑油系统为保障航空发动机安全、稳定的工作,需要借助润滑系统向发动机的各个润滑部位提供稳定流量的润滑油。
润滑系统的设计可以分为两个阶段,20世纪80年代之前投用的发动机基本上均采用传统的润滑系统,如图3所示。
而新一代的航空发动机润滑系统是在传统润滑系统的基础上,得到进一步改进,使之更加安全、可靠的工作,以保障润滑油的正常供应。
如图4所示是V2500的润滑系统的示意图,反映了新一代润滑系统的主要特点。
图3所示的这种传统的润滑系统,在它的进油路增压泵后面设有调压活门,保证油压在发动机各种工作状态下(慢车状态除外)维持0.294~?0.353? MPa油压,调压后的润滑油进入细油滤,其过滤精度一般为50~80 μm。
油滤通常称为高压油滤,设有旁路活门,当油滤堵塞时,它的进口和出口之间的压降增大;当达到一定值后,旁路活门自动打开,而润滑油部分或全部饶过油滤经旁路活门流出,保证发动机始终有润滑油供给。
在回油分系统中,各油腔的润滑油由各自的回油泵抽回,经回油总管、油气分离器和润滑油散热器流回油箱。
图4所示的这种新一代航空发动机润滑系统,在进油系统中的细油滤不带安全活门,但有堵塞指示灯(△P>0.8×105 Pa时灯亮),过滤精度为125 μm。
回油总管中的细油滤带安全活门(△P>1.35×105 Pa时打开)及堵塞指示灯传感器(△P>0.8×105 Pa时灯亮)。
发动机正常工作时,流向轴承等处的润滑油中的污粒尺寸大于30 μm(由回油滤保证)。
回油滤开始堵塞,即0.8×105Pa时,指示油滤堵塞的琥珀色灯发亮,而此时润滑油仍然通过油滤;当油滤堵塞加重,即△P>1.35×105 Pa时,旁路安全活门自动打开,润滑油不通过油滤而经旁路流回油箱。
此时,流向轴承等处的润滑油由进油管油滤过滤。
其污粒度不大于125 μm。
当进油滤也被堵塞,即△P>0.8×105 Pa时,该油滤指示灯发亮。
堵塞继续加剧时,由于无安全活门,润滑油中污粒尺寸仍小于125 μm,当供油压力不断下降,直到最低压力警告灯发亮为止。
由此可以看出,在V2500的润滑系统中,正常情况下油中污粒的尺寸不大于30 μm,而在严重污染情况下污粒的尺寸也不大于125 μm,因此能保证轴承、齿轮等不会受到损伤。
在传统的润滑系统中,正常情况下油中污粒的尺寸小于50~80 μm,而严重堵塞时油滤旁路安全活门打开,润滑油直接通过旁路流向轴承等处。
此时虽然发动机能继续工作,但轴承、齿轮等易受到过大尺寸污粒的损伤。
2.2 航空发动机油规格如上所述,航空发动机润滑油通过润滑系统对发动机的润滑部位进行有效润滑的同时,带走大量的被润滑部件所吸收的因燃烧燃油产生大量热量,使发动机保持在一定的工作温度下稳定工作。
因此,润滑油在循环过程中,需要经历吸热、升温、氧化、冷却不断循环往复的过程。
在这一过程中,油品就产生了蒸发、结焦、腐蚀等反应倾向。
这就对航空发动机润滑油提出了非常苛刻的要求。
衡量一种润滑油能否满足航空发动机的基本要求,主要由规格标准加以限定。
航空发动机油规格的发展变化,是与航空发动机技术发展相适应的。
不同的航空发动机制造商分别推出并发展了各自航空发动机油规格要求,如Pratt & Whitney 公司的PWA521规格、GE公司的D50TF1规格,以及Allison公司的EMS53规格等,SAE E34组织也制订了一个航空燃气透平机的核心技术规范SAE AS5780,该规范规定了适用于涡轮发动机或涡轮驱动的船舶及工业装备的粘度等级为5 mm2/s的燃气透平机油的基本物理、化学等性能。
但总体而言,都是以美军标准为基础的,要求的基础油也从最初的矿油型、半合成型逐渐发展到双酯型合成油,直到目前的新戊基多元醇酯合成油。
美军航空发动机油标准根据油品100 ℃粘度划分为两种规格。
一是MIL-L-7808规格,规定了3 mm2/s和4 mm2/s两个粘度等级,前者应用于一般场合,后者应用于具有更高热稳定性要求的场合,该规格1951年发布,至今已经修订过多次;二是MIL-L-23699规格,规定了5 mm2/s一个粘度等级,该规格1963年发布,至今也出过多个版本,并得到了逐步的完善,规定的油品包括了标准型(STD)、防锈型(C/I)和高温稳定型(HTS)三种。
