燃气涡轮发动机13空气系统

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。

航空燃气涡轮发动机原理引言航空燃气涡轮发动机（Gas Turbine Engine）是一种利用燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮，从而产生推力的发动机。

它广泛应用于现代航空领域，是飞机的主要动力装置之一。

本文将详细解释航空燃气涡轮发动机的基本原理，包括工作循环、组成部分以及运行过程。

工作循环航空燃气涡轮发动机的工作循环主要包括压缩、燃烧和膨胀三个过程。

1.压缩（Compression）：在这个过程中，来自外部的空气经过进气口进入发动机，并经过多级压缩器（Compressor）进行压缩。

压缩器由多个转子和定子组成，通过旋转运动将空气逐渐压缩，并提高其温度和压力。

2.燃烧（Combustion）：在这个过程中，经过压缩后的空气进入到燃烧室（Combustion Chamber），与喷入的燃料混合并点燃。

燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷向涡轮（Turbine）。

3.膨胀（Expansion）：在这个过程中，高温高压气体经过涡轮的作用，使其旋转并释放出能量。

涡轮与压缩机共用一根轴，因此涡轮的旋转也会带动压缩机的旋转。

同时，涡轮还通过输出轴将剩余的能量传递给飞机的推进系统，产生推力。

组成部分航空燃气涡轮发动机由多个组成部分构成，下面将对每个部分进行详细解释。

1.进气系统（Inlet System）：进气系统负责将外界空气引入发动机内部，并通过滤清器去除杂质。

进气口通常位于飞机的前部，并采用特殊设计以确保稳定流量和适当压力。

2.压缩系统（Compression System）：压缩系统由多级压缩器组成，其中的转子和定子通过旋转运动将空气逐渐压缩。

这样做不仅提高了空气的密度和温度，也为燃烧提供了必要的条件。

3.燃烧室（Combustion Chamber）：燃烧室是将压缩空气与喷入的燃料混合并点燃的地方。

在燃烧过程中，释放出的能量会使气体温度和压力升高，为后续的膨胀提供动力。

4.涡轮（Turbine）：涡轮是航空燃气涡轮发动机中最重要的组成部分之一。

燃气涡轮发动机复习资料一、填空题1.涡轮的功用是将燃气的一部分____________转换为____________，驱动压气机和一些附件工作。

2.涡轮转子主要由____________、_____________、____________等部件组成。

3.涡轮的类型有______________和______________。

4.轴流式涡轮包括______________和涡轮静子（导向器）。

5.排气系统将涡轮排出的燃气以__________和__________排入大气,提供最后得到的推力。

6.尾喷管分为_____________和_____________两种。

7.在发动机上用的轴承有__________轴承与__________轴承。

8.封严件用于防止__________从发动机轴承腔漏出，控制冷却空气流和防止__________进入涡轮盘空腔。

9.封严的型式__________，___________，___________，___________，__________等形式。

10.附件传动为飞机__________、__________和__________系统提供动力，而且为__________有效工作提供各种泵和控制系统的动力。

11.发动机的四个基本工作状态是__________状态、__________状态、__________状态和__________状态，适宜长时间远距离航行的是__________状态。

12.稳态下的共同工作条件是___________，___________，___________，__________。

13.改变发动机转速的方法是______________。

14.__________，__________和__________是主要的商用航空燃油。

15.纯喷气发动机和低涵道比发动机中，降低噪声的方法是在推进喷管上采用有__________或__________和__________的消声器以增大空气与排气流的接触面积。

燃气涡轮发动机的组成燃气涡轮发动机是一种常见的内燃机，它由多个组件组成，这些组件相互配合以完成发动机的工作。

下面将详细介绍燃气涡轮发动机的组成。

1. 压气机（Compressor）：压气机是燃气涡轮发动机的核心部件之一。

它由多个叶片组成，通过旋转产生气流，并将空气压缩，提高气体压力和密度。

压气机分为多级压气机，每级压气机都会将气体进一步压缩。

2. 燃烧室（Combustion Chamber）：燃烧室是燃气涡轮发动机的燃烧部分，它将压缩后的空气与燃料混合并点燃，产生高温高压的燃烧气体。

燃烧室通常采用环形燃烧室，燃烧气体在环形燃烧室中形成螺旋状流动，以提高燃烧效率。

3. 高压涡轮（High Pressure Turbine）：高压涡轮是燃气涡轮发动机中的一个关键部件。

它通过燃烧室中的燃烧气体的高温高压来驱动，将气体能量转化为机械能。

高压涡轮与压气机通过一根轴相连，共同组成了一个转子，使气体能量传递到压气机。

4. 低压涡轮（Low Pressure Turbine）：低压涡轮也是燃气涡轮发动机的一个重要部件。

它与高压涡轮相似，同样通过气体的能量转换来驱动压气机。

低压涡轮通常比高压涡轮大，因为它需要处理更多的气体流量。

5. 推力产生装置（Thrust Producing Device）：推力产生装置是燃气涡轮发动机的输出部分，它通过将气体喷出来产生反作用力，从而推动飞机或其他设备前进。

推力产生装置通常是一个喷嘴，通过调整喷嘴的开口面积来控制推力大小。

6. 冷却系统（Cooling System）：由于燃烧室中产生的高温燃烧气体对发动机的材料具有很高的热负荷，因此燃气涡轮发动机还需要一个冷却系统来降低温度并保护发动机部件。

冷却系统通常使用冷却空气或涡轮盘上的冷却通道来冷却发动机。

7. 油系统（Oil System）：燃气涡轮发动机还需要一个油系统来润滑和冷却发动机的运动部件，以减少磨损和摩擦。

油系统通常包括一个油箱、油泵、油冷却器和油滤器等组件。

涡轮增压燃气发动机工作原理涡轮增压燃气发动机是一种高效且强大的动力装置，被广泛应用于汽车、航空和船舶等领域。

本文将详细介绍涡轮增压燃气发动机的工作原理，深入解析其内部构造和关键部件的作用，帮助读者更好地理解该发动机的工作原理。

一、涡轮增压燃气发动机的结构涡轮增压燃气发动机主要由三个关键部件组成，分别是压气机、燃烧室和涡轮。

1. 压气机：压气机是涡轮增压燃气发动机中负责将空气压缩的部件。

它由多级叶片组成，每级叶片压缩一次空气，使其压力随着进气流量的增加而增加。

压气机将空气压缩到高压状态后送入燃烧室。

2. 燃烧室：燃烧室是压气机输出的高压空气与燃料进行混合燃烧的地方。

在燃烧室内，燃料喷入高压空气中形成可燃混合气，然后点火引燃混合气，使其爆发燃烧。

燃料的燃烧产生的高温高压气体推动涡轮运转，进而带动压气机的工作。

3. 涡轮：涡轮作为压气机和燃烧室之间的连接，是发动机的核心部件之一。

涡轮由可流动的叶轮和固定的导向器组成，当高温高压气体通过涡轮时，气流的能量被转化为旋转动能，驱动压气机和燃烧室的工作。

同时，涡轮的运动通过轴系传递给压气机，形成涡轮增压，使发动机能够提供更多的气缸进气量，提高发动机的效率和动力输出。

二、涡轮增压燃气发动机的工作原理涡轮增压燃气发动机的工作原理可以分为以下几个阶段：1. 启动阶段：当发动机启动时，起动器提供所需的起动动力来带动发动机转动。

同时，燃料通过喷油器喷入燃烧室，与压气机输出的空气混合，形成可燃混合气。

随着转速的逐渐增加，压气机输出的空气压力和温度逐渐升高。

2. 增压阶段：当压气机输出的高压空气达到一定压力时，进入涡轮，推动涡轮转动。

涡轮的转动通过轴系传递给压气机，使其继续工作。

同时，涡轮释放出的废气通过尾管排出，减少后续进气阻力，提高空气的进气效率。

3. 燃烧阶段：高压空气进入燃烧室后与燃料混合并点火，形成爆发性燃烧。

燃烧产生的高温高压气体推动涡轮旋转，并带动压气机不断压缩进气。

“昆仑”，“秦岭”，涡喷13，燃气轮机系列全线突破“昆仑”发动机是我国第一种拥有完全自主知识产权的航空发动机，也是我国第一种完全按照国家军用标准和发动机型号规范研制的航空发动机。

“昆仑”发动机研制成功结束了我国只能仿制、改进国外发动机的历史，标志着我国航空发动机研制翻开了自主发展的新的一页。

?“昆仑”发动机由六○六所作为总设计师单位，沈阳黎明航空发动机（集团）公司和西安航空发动机（集团）公司为主要承制单位，从1984年开始研制，先后进行了两次重大修改设计，攻克了压气机和涡轮叶片多次断裂等技术关键难题。

1993年12月12日，“昆仑”发动机推动新型战机首飞上天。

半年后，总设计师严成忠和科研人员攻克了高压、低压压气机不匹配这个技术关键，解决了多年来困扰“昆仑”发动机研制工作的难题。

在1997年年底至1998年年初，科研人员用4个月时间，攻克了通常情况下需要一年时间解决的发动机高空大马赫数试飞中喘振停车重大技术关键难题。

?“首飞不易，定型更难”。

中航一集团成立后，正是“昆仑”发动机定型前进行地面考核试验和空中试飞的重要阶段。

按照研制任务书、型号研制规范的要求，加上上级要求增补的试验项目，“昆仑”发动机共需要进行250多项地面试车考核试验和几百个起落的空中飞行试验，其中数十项高难度试验在国内尚属首次。

?科研人员在总设计师严成忠带领下，历经数年奋战，经过上万小时零部件试验、上千小时整机试车，先后排除了上百个技术故障，顺利通过了国内在新研制发动机上第一次进行的整机超温、滑油中断、整机断电、吞水等高难度的试车考核。

?在进行上述试验、试车的同时，在总设计师严成忠部署下，按照“先易后难，逐步升级”方案，经过11次60小时和3次150小时模拟试车，逐级摸底，扫清障碍，“昆仑”发动机于2000年7月2日一次顺利通过QT 150小时定型试车，通过型号规范规定的全部地面试验；到2001年9月完成了“昆仑”发动机全部空中试验项目，达到设计定型标准。

空气系统空气系统的作用是为燃机提供燃烧所需要的空气；保持箱体内温度在规定范围内；为燃料气一、二次切断阀、放空阀、防喘阀提供动力；作为压缩机轴封隔离气。

空气系统可分为6个子系统：1）进气系统：进气系统的作用是在最小的压力损失下，为燃机的进气道提供洁净平滑的气流，并提供充足的空气以使燃机能全功率工作，空气通过过滤器进入空气进气道，经过消音装置滤芯后，在进入进气蜗壳，然后经轴流压气机压缩后，空气被送去燃烧。

增压后有1/4空气进入燃烧室参与燃烧，3/4空气用于冷却火焰筒、掺合冷却燃烧室出口作功工质以降低温度、冷却透平的各级喷嘴和叶片、以及冷却密封燃气轮机各轴承。

一部分空气燃烧作功后作为废气经排烟道排出，一部分与润滑油一起回到润滑油油箱经油气排放管排出。

空气过滤器作用是过滤空气中的灰尘和杂质。

（1）、冷却用空气在机组运行过程中，有一定量空气通过滤芯进入箱体冷却风扇，流经箱体内部后，经排风道排出，用于降低箱体内温度。

（2）、加热所用空气在机组停运的情况下，机箱内加热风扇可根据箱体内的温度情况，自动运行，以保持各种设备不受低温损害。

（3）、动力空气来源于空气压缩机，分别用于打开、控制燃料气一、二次切断阀和关闭、控制放空阀、防喘阀；经调压后可作为压缩机轴封和滑动轴承之间的隔离气。

2放气系统：燃机压气机放气系统的基本作用就是启动过程中，通过放掉过多的空气来防止压气机喘振，并在低负荷工作时改进燃气发生器的工作效率。

也可以从燃机压气机引空气，来为PT气密封和轮缘冷却系统提供冷却空气。

3动力透平密封空气系统：动力透平密封空气系统把来自燃机的压缩空气提供给PT轮盘端部的迷宫密封，迷宫密封在PT转子上位于轴承匣与第二涡轮盘之间，它防止滑油从轴承机匣流出进入燃气中。

4动力透平轮缘冷却空气系统：来自燃机的压缩空气经过管路从一供气接口处被送到环绕第一级导向器的集气总管中。

环绕着第一级导向器有两个半圆形集气总管。

集气总管中的空气经各连接管流进钻又通道的静子叶片。