第 次课 航空燃气轮机基础知识

每秒钟 吸进和排出 的气体达数 百斤以上， 比一个成年 人体重还要 多！
遄达900 每秒钟吸入 1.25吨以上 的空气。
※ 燃气涡轮发动机推力的产生
飞机通过连续不断的吸气和排气，并使排气 的速度大于吸气的速度这一过程来获得向前飞 行的动力。但是飞机是依靠什么实现并维持这 一过程的呢？
※ 燃气涡轮发动机推力的产生
与加速度成正比，方向相同，这个力可以用动量方程进行计算。
牛顿三定律指出，有作用力，就一定有反作用力，反作用力与
作用力大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。这个反
作用力是气体作用在发动机上的，就是发动机的推力。
以航空涡轮喷气发动机为例：
当发动机工作时，大量空气被吸入进气道，经过发动机各 机件工作，使吸入的空气增压，再经燃油燃烧使气体更加膨胀， 进一步增大气体的压力，这样强大的压力都是在发动机内腔产 生的，即是发动机的内压力。当高压气体从尾喷管喷出时，即 产生一个与高压气体压力相等方向相反的反作用力，这一反作 用力就是发动机带着飞机向前飞行的推力。也就是说喷气式发 动机是在整个工作过程中产生的推力。
这就是------
航 空 发 动 机
※ 燃气涡轮发动机推力的产生
最简单的涡喷发动机结构示意图
2、推力的产生原理
01
9
P0
推力是如何产生的？
P1
P9
A0 C0
A1
A9
C9
气体以速度C0进入发动机，
以C9的速度离开发动机，且C9的
P0
01
9
速度大于C0，说明气体在发动机内是一个加速过程。牛顿第
二定律指出，有加速度就一定有作用力存在，而作用力的大小
第四部分、燃气涡轮发动机基础知识
§ 4.1 涡喷发动机产生推力的原理
4.1.1 推力的定义 4.1.2 推力产生的原理
§ 4.2 航空燃气轮机工作原理 4.2.1 发动机组成及简图 4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
§ 4.3 涡喷发动机推力的计算 §4.4 航空燃气轮机的性能指标及效率
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2、推力产生的原理
（1）螺旋桨推进
（ 两 种 方 式 ）
（2）喷气推进 （又称吸气推进）
2、推力产生的原理
太空什么都没有， 靠喷推进剂，
2、推力产生的原理 还要利用万有引力
※ 燃气涡轮发动机推力的产生
图中所示连续不断进行进气和排气过程 的位置被称为飞机的短舱，短舱里有一个 装置可以使排气速度大于进气速度。
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4.2.1 发动机组成及简图
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4.2.1 发动机组成及简图
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V（比容）
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4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
1. 理想循环
2
B
3
C
T
1
4
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3
1
1
0 p-V
T
图2.15 燃气轮机循环布置图
1-2 绝热压缩 2-3 等压加热 3-4 绝热膨胀 4-1 等压放热
2
1
1
0
T-S
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4
V
3
3
4
S
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4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
理想循环
工质为空气，为理想气体，其比热为常数，不随气体温 度和压力而变化。
整个工作过程没有流动损失，压缩过程与膨胀过程为绝 热等熵，燃烧前后压力不变，没有热损失（排热过程除外 ）和机械损失。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30
§4.2 航空燃气轮机工作原理
4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
1. 理想循环
（1）衡量燃气发生器性能的指标
① 热效率 t,i ：加入每千克空气的热量中所能产生的 可用功与所加热量之比。
② 比功 w ：单位质量空气所作的功。
（2）表示理想燃气轮机循环工作状态的参数
➢ 因此，那种认为由于发动机喷出的气流作用在 外界空气上产生反作用力推动飞机向前飞行的观 念是一种误解。 ➢ 由于发动机是连续地吸气、增压和喷气的，所 以，在发动机工作时，保持有连续推力的产生。
§4.2 航空燃气轮机工作原理
4.2.1 发动机组成及简图 ➢ 发动机组成
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4.2.1 发动机组成及简图
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一、涡喷发动机产生推力的原理
➢ 1、推力的定义： ➢ 流过发动机内部和外部的气体与发动机壳体， 内、外壁面及部件之间的作用力的合力，在发动 机轴线方向的分力称为推力（F）。
2、推力产生的原理 地面靠推地
2、推力产生的原理 水里靠推水
2、推力产生的原理
水里靠推水
水中推进用 的螺旋桨
热力循环：是为了把燃料的热能转变为机械功所需要的、以 空气为介质进行能量转换的一系列工作过程。
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§4.2 航空燃气轮机工作原理
4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
燃气发生器：是各类燃气轮机的热机部分，包括压气机、燃 烧室和带动压气机的那部分涡轮。
原理：利用工质重复地进行某些工作过程，同时不断吸热做 功。
涡轮喷气发动机的工作，可划分为4个热力过程：绝热压 缩过程，定压加热过程，绝热膨胀过程，定压放热过程。
这4个过程组成了涡轮喷气发动机的理想循环，称为布莱顿 循环，如下图。由于这个循环的加热和放热过程都是在定 压条件下进行的，因此，也叫“定压加热循环”。
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§4.2 航空燃气轮机工作原理
4.2.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
涡轮喷气发动机之所以能连续地把热能转换为机械能进而 产生推力，是由于热力循环不断进行的结果。所以，热力循 环是涡轮喷气发动机的基础。