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燃气涡轮发动机(1)讲义

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燃气涡轮发动机01-基础知识

燃气涡轮发动机01-基础知识
排出。离心式涡轮发动机的可靠性高，但效率相对较低。
混流式涡轮发动机
总结词
混流式涡轮发动机是一种结合了轴流式和离心式特点的燃气涡轮发动机，具有较高的效率和较广泛的适用范围。
详细描述
混流式涡轮发动机的结构介于轴流式和离心式之间，其压气机采用轴流式设计，而涡轮机则采用离心式设计。这 种设计使得混流式涡轮发动机在低速和高速飞行时都能保持良好的性能。此外，混流式涡轮发动机的适用范围较 广，可以用于多种不同类型的飞行器。
清洁发动机外部和内部的灰尘、污垢等，保持发动机的清洁度。
紧固件检查
检查并紧固发动机上的螺栓、螺母等紧固件，确保其牢固可靠。
定期保养与维修
01
02
03
油液更换
定期更换发动机的润滑油、 燃油等油液，保证发动机 的正常运转。
滤清器更换
定期更换空气滤清器、机 油滤清器等滤清器，防止 杂质进入发动机，影响其 正常运转。
管路是否漏油等。
05
燃气涡轮发动机的发展趋势与未 来展望
技术创新与改进
材料工艺
采用更先进的材料和制造工艺，提高燃气涡轮发动机的性能和耐 久性。
冷却技术
研究和发展更有效的冷却技术，以应对高温、高压的工作环境。
控制系统
改进和优化燃气涡轮发动机的控制系统，提高其稳定性和可靠性。
应用领域的拓展
航空领域
部件检查与更换
定期检查发动机的部件， 如轴承、密封圈等，如有 损坏或磨损严重应及时更 换。
常见故障诊断与排除
发动机过热
01
检查冷却系统是否正常工作，散热器是否清洁，风扇是否正常
运转等。
发动机振动过大
02
检查发动机安装是否牢固，轴承、齿轮等部件是否磨损严重，

燃气涡轮发动机1

燃气涡轮发动机1

激波损失：
气体经过激波时，速度和温度都发生突跃变化，粘性和导热作用很大。
在气体温度很高，激波很强的情况下，甚至气体的热力学平衡状态也会遭到破坏。这
种破坏过程是不可逆过程，按热力学第二定律，气体的熵增加，同时有很大一部分机
械能转化为热能，这就是所谓激波损失。在超声速流动中，一般总会产生激波。对于
作超声速运动的飞行器，激波的出现会引起很大的阻力；对于超声速风洞（见风洞）、
运动定律：牛顿三大定律 牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或
受平衡力的作用时（Fnet=0），总是保持静止状态或匀速直线运动状态 ，直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第二运动定律 ：物体的加速度跟物体所受的合外力成
正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
不可压流中任意一点流体的静压与动压之和保持不变
5. 音速
音速与气体状态参数之间的关系：
a = kRT
a = dp / d
k ：比热比； R ：气体常数； T ：气体静温； p ：静压;
ῤ : 密度；
马赫数：流场中任一点处的流速v与该点处气体的音速a的比值，叫该点 处 气流的马赫数，用Ma表示，即
Ma = v/a 亚音速流动：Ma 《1.0 音速流动：Ma =1.0
进气道和压气机等内流设备，在气流由超声速降为亚声速时出现的激波，会降低风洞
和发动机的效率。所以，减弱激波强度以减小激波损失是实际工作中的一项重要课题。
基本分类：
激波就其形状来分有正激波、斜激波。在超声速来流中，尖头体头部通常形成附 体激波，在钝头体前部常形成脱体激波。
人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数M0.9空中时速约 950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧 增。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经 机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同 时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这 些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递 速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速 相同时，声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个 不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去.突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无 法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度 集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为 音爆(Sonic Boom)。

第一讲 燃气涡轮发动机概述

第一讲 燃气涡轮发动机概述

推力18000-22000 kg 耗油率比小涡扇低1/3 授课人 贾斯法
高涵道比涡扇发动机特点
起飞推力大 耗油率低 噪声低
授课人 贾斯法
第一代宽体客机
B747
1970年
L1011 (1972) DC-10 (1971)
71
高涵道比涡扇发动机
已在现代民机上广泛采用 A300、A310、A320、A330、A340, B737、B747、B757、B767、B777, A3XX B747-500X、 B717、A318、湾流Ⅴ
授课人
贾斯法
51
F-22用发动机－F119-PW-100
总压比 35 涵道比 ~0.2 涡轮前燃气温度 ~1850~1950 K 3+6___1+1 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0
授课人 贾斯法
52
F119 与 F100 比较
级数 17---11 少 6 级 零件数少 40% 中间推力大 47% 可使战斗机超声速巡航 巡航耗油率低 11% 可靠性、维修性好
授课人
贾斯法
40
加力式涡轮风扇发动机扇发动机 F-4“鬼怪”式战斗机 用涡扇(斯贝MK202)换装涡喷(J79)后 飞机性能的改进 最大M数 由 2.2→2.4 最大航程 ↑54% 加速到M=2的时间 ↓1/3 爬升到12000m的时间 ↓20%
授课人 贾斯法
41
加力式涡轮风扇发动机
60年代后期采用高循环参数 总压比≈25、T3≈1600K 发展高性能核心机 研制成专为先进战斗机用的、推重比为8.0一 级8的发动机 F100-PW-100→F-15 (1974)
2006年3月
航空发动机结构设计

模块10 发动机指示系统《燃气涡轮发动机》教学课件

模块10 发动机指示系统《燃气涡轮发动机》教学课件

THANKS
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《燃气涡轮发动机》
指示与警告系统
目 录
contents
01. 警告系统 02. 指示组件
一、警告系统
警告系统用来提供可能出现故障或存在危险情况的指示，以便采取措施保 护发动机和飞机。虽然一台发动机的各种系统在设计上只要可能就设计成是故 障安全的，但有时仍然装设附加的安全装置。例如，如万一发生功率损失时螺 旋桨自动顺桨和万一涡轮轴损坏时自动关闭高压燃油停车开关。
新型发动机EPR计算在FADEC计算机进行，使用电子式压力传感器，它比电机械式 传感器更加可靠和精确。
二、 转速
所有的发动机都有转速指示，双转子、三转子发动机不仅有高压、低压，或许有中压 转子转速指示。
传感器
每个转子转速指示有3个主要部分： 数据传输
指示
转速测量可由发动机驱动的一个小型发电机经电路传给指示器。
一、警告系统
仪表的颜色标记可以使驾驶员知道仪表指示值是安全的还是危险的 一般绿色弧段表示正常范围；
黄色弧段表示警戒范围；
红色径向线表示不能超越的最大或最小允许值。例如某机型，EGT表上红线是EGT允 许的最大值；
琥珀色示出对于最大连续推力的EGT值，它仅允许在发动机起飞或复飞时短时间超 过琥珀色线。
二、指示组件
电子指示系统将发动机的指示、系统的监视以及向驾驶员告警的功能组合在仪表板上 安装的一个或几个阴极射线管上。有关的参数以刻度盘形式显示在屏幕上，而数字式 读数、警告、注意事项和建议信息则以文本方式显示。
参数显示一般有3种不同类型：
表盘指针型
移动的垂直条型
各型指示器有参数的限制值，有颜色标记。
➢ EICAS允许选择不同的页面，检查飞机及其系统的工作状态。 ➢ 这不仅可以减轻驾驶员的工作负担，从而改善飞行操作条件，也给地

典型航空燃气涡轮发动机PPT课件

典型航空燃气涡轮发动机PPT课件
典型航空燃气涡轮发动机
Typical aero gas turbine engines
精品ppt
1
主要内容
• 燃气涡轮发动机的发明 • 航空燃气涡轮发动机的作用和要求 • 航空燃气涡轮发动机的基本类型 • 典型航空燃气涡轮发动机介绍
精品ppt
2
燃气涡轮喷气发动机的发明
弗兰克·惠特尔 (Frank Whittle) 英国航空工程师、 发明家、喷气 推进技术的先驱、空军准将。1907年6月1日生于英国考文垂的伊 尔斯顿。1923年加入皇家空军，入克伦威尔皇家空军学院学习并 接受飞行训练。1928年在一篇《关于燃气涡轮和喷气反作用飞机》的论 文中，首次提出了喷气热力学的基本公式。同年，惠特尔以优异成绩毕业， 成为皇家空军的战斗机驾驶员。1930年又取得第一个涡轮喷气发动机设计 的专利。1931—1932年任新型飞机试飞员。后到皇家空军工程学校和剑桥 大学进修。
6
航空燃气涡轮发动机的作用和要求
设计要求
军用发动机
民用发动机
1. 性能：推力、耗油率、起动等 2. 适用性：稳定性、加力、吸烟 3. 结构和安装 4. 可靠性 5. 维修性 6. 隐身性、矢量推力
1. 起飞推力和推重比 2. 巡航耗油率 3. 结构和安装 4. 可靠性、寿命和维护性 5. 污染物排放 6. 低噪声
英国在第二次世界大战后期和战后使用的各型喷气战斗机，大都是 根据惠特尔的设计而研制成的。50年代初，惠特尔又先后研制成世界上第 一种涡轮螺旋桨旅客机“子爵号”和第一架涡轮喷气客机“彗星号”。 1953年出版了《喷气机：开拓者的精故品事ppt》。1996年8月9日去世，享年3 89岁。
燃气涡轮喷气发动机的发明
1. 涡轮喷气发动机 Turbo-jet engine

燃气涡轮发动讲义机08A

燃气涡轮发动讲义机08A
。
14
8.1 稳态下的共同工作
➢ ⒉ 稳定工作的共同工作方程
根据功率平衡有
wc wTm
wc
c(R1)T1c1
1
wT
R1T3
1T11
T
令
1
1
1
e
T
T
1
ec
c
T3
/T1
B
ec 1
c
式中
B
cp
c
/ p
eTTm
参数B主要反映涡轮落压比的影响。
当＝常数时,＝常数, 所以B＝常数,将该式带入流量连续得到的 公式中, 则有:
所以常数 D为压气机进口和涡轮导向器喉部面积之比。
qm K
p1 T1
A1q 1
q 1
qm T1* Kp1* A1
代入上式
10
8.1 稳态下的共同工作
有：
c*C
T3 *qm T1* T1* P1*
此式称为温度相似参数方程
T 3 * 称为温度相似参数 T1 *
此式中
c*
和
q m T1 * P1 *
数的
• 如果不等, 则在等换算转速线上另 选一点, 再进行计算, 直至满足方 程两边恒等为止, 这样就找到了该 换算转速下的共同工作点。
• 依次找出各不同换算转速上的共同 工作点, 将这些共同工作点连接起 来就是涡轮和压气机的共同工作线。 .
17
8.1 稳态下的共同工作
压气机功与涡轮功相等的条件也可以写成
喷管处于亚临界状态时,涡轮落压比也将减小,涡 轮前燃气总温将规律:最大状态调节规律和巡航状态调节规律。
最大状态调节规律:
• 发动机的最大状态调节规律是指由自动调节器保证的发动机最大工作 状态随飞行状态的变化规律。

燃气涡轮发动机01-基础知识幻灯片课件

热量的法定计量单位为“焦耳”(j)，
14
1.3 热力学基础--内能
➢ 1.3.2 热力学基本定律
一、热力学第一定律
热力学第一定律是能量守衡和转换定律在热力学中的应用。 1 、内能: 热力系内部储存的能量。
U=UK + Up+UM+UA 式中：U-内能；
UK –内动能，它的大小取决于温度； Up –内势能；它的大小取决于分子间的距离，即取决于比容； UM –化学能； UA –原子能。 在工程热力学范围内，内能只包含有内动能和内势能。 内能是状态参数。 对于完全气体，内能只包含有内动能，所以，完全气体的内能只是温度的单值 函数。 内能的法定计量单位为j（焦尔）, 1公斤工质的内能称为比内能，比内能的法定计量单位为j/kg。
• 绝对压力的基准点是绝对真空。
表压力：系统的真实压力超出当地大气压力的部分叫表压。
pg=p - p0
真空度：系统的真实压力低于当地大气压力的部分叫真空度。
pv=p0 - p
➢ 注意：表压和真空度都不是状态参数，因为它们的数值
不但与系统的真实压力有关，而且与当地的大气压力有
关。所以绝对压力才是状态参数。
➢ 系统的分类：
闭口系：与外界无质量交换的系统称为闭口系。
• 特点是系统中包含工质的质量保持不变。
开口系：与外界有质量交换的系统称为开口系。
• 特点是系统的容积保持不变。
绝热系：与外界无热量交换的系统称为绝热系。 孤立系：与外界既无质量的交换也无能量的交换称为孤立系。
• 特点是系统中包含工质的质量和能量均保持不变。
6
1.3 热力学基础
➢ 状态：
平衡状态：是系统与外界不发生相互作用的条件下, 其宏观性 质不随时间变化的状态。

燃气涡轮发动机01基础知识93

–热力学温度与摄氏温度之间的关系：
–
T（K）＝t℃＋273.15
–华氏温标是选用标准大气压下水的两相点（冰水混合物）为32度， 沸点 为212度，并将温度视为测温物某一物性的线性函数的温标。
–摄氏温度与华氏温度之间的关系
–
tc=（tF-32）5/9； TF=32+9tc/5
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燃气涡轮发动机01基础知识93
上， 大小相等而方向相反
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燃气涡轮发动机01基础知识93
1.2 物体的运动--力
• 1.2.3 牛顿运动定律 –重力 –弹力:胡克定律 –摩擦力:静摩擦力 ,动摩擦力 –万有引力
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燃气涡轮发动机01基础知识93
1.2 物体的运动--重力
• 重力
–地球表面附近的物体都受到地球的吸引作 用受到的力叫做重力。
• 特点是系统中包含工质的质量和能量均保持不变。
–简单可压缩系：由可压缩流体构成, 与外界只交换热量和一 种模式功的系统称为简单可压缩系。这种系统与外界交换功 的模式为容积功。
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燃气涡轮发动机01基础知识93
1.3 热力学基础
• 状态：
– 在某一指定的瞬间系统所呈现的一切宏观性质的综合表现称为系统的状态。
在，同时改变，同时消失。一旦作用在物体上的外力被撤 去，物体的加速度立即消失，但这并不意味着物体停止运 动，按照牛顿第一定律，这时物体将作匀速直线运动，这 正是惯性的表现。 – 物体有无运动，表现在它有无速度，而运动有无改变，则 要取决于它有无加速度。如果有加速度，则作用在物体上 的外力一定存在，力是产生加速度的原因。 – 该力为合力
• W=mg
–式中m为质量, • 质量为物体中所包含物质的多少。 • 其法定计量单位为公斤。
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处
6. 激波（shock wave ）

概述：
超声速气流中的强压缩波。气体中微弱扰动是以当地音速向四周传播的。 飞行器以亚音速飞行时，扰动传播速度比飞行器飞行速度大，所以扰动集中不起来， 这时整个流场上流动参数（包括流速、压强等）的分布是连续的。而当飞行器以超音 速飞行时，扰动来不及传到飞行器的前面去，结果前面的气体受到飞行器突跃式的压 缩，形成集中的强扰动，这时出现一个压缩过程的界面，称为激波。激波是微扰动 （如弱压缩波）的叠加而形成的强间断，带有很强的非线性效应。经过激波，气体的 压强、密度、温度都会突然升高，流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如 飞机在较低的空域中作超音速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。

激波损失：
气体经过激波时，速度和温度都发生突跃变化，粘性和导热作用很大。 在气体温度很高，激波很强的情况下，甚至气体的热力学平衡状态也会遭到破坏。这 种破坏过程是不可逆过程，按热力学第二定律，气体的熵增加，同时有很大一部分机 械能转化为热能，这就是所谓激波损失。在超声速流动中，一般总会产生激波。对于 作超声速运动的飞行器，激波的出现会引起很大的阻力；对于超声速风洞（见风洞）、 进气道和压气机等内流设备，在气流由超声速降为亚声速时出现的激波，会降低风洞 和发动机的效率。所以，减弱激波强度以减小激波损失是实际工作中的一项重要课题。
第三定律 ：
你无法在低于-273.15摄氏度的温度下变得更冷——这一温度被称为绝对零度。
一 个典 型 的 热 力 学 系 统
1.1.3 气体动力学基础

气体动力学：
研究气体在流动过程中，气体与气体，气体与固体之间相互作用所遵循 的规律以及参数变化的规律。

几个概念： 气体压缩性 界雷诺数 黏性 层流 紊流 雷诺数 临
燃气涡轮发动机
（ME-TA , TH ）
主讲：刘成英
第一章：基础知识和工作原理
1.1 1.1.1 基础知识 力学基础 1. 物质
电子 原子 质子 分子 中子 物质
问：水分子式H2O表示什么？
水分子图
物态：
气态 液态 固态
相变：
物质由一种物态向另一种物态转变
几个概念：
汽化 饱和蒸汽压 相对湿度 绝对湿度
3. 理想气体的状态方程
1.在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理 想气体。 2. 理想气体的状态方程为： p1v1/T1=p2v2/T2=R 3. 一定质量的气体在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成 正比。
4. 功和热
W=Fs （功是力和沿着力的方向所移动的距离的乘积） p=w/t （单位时间内所做的功称为功率）
在同一直线上，大小相等，方向相反。表达式 F=-F'
4. 常见的力 4.
重力： W=m×g W ：重力 m ： 质量 g ：重力加速度
弹力： F=k×χ F ：弹力 k ：弹簧刚性 χ ：位移
摩擦力 ：静摩擦力 滑动摩擦力：f =μN N：正压力 μ：动摩擦因数
1.1.2 热力学基础


p + ƿv2/2 = 常数 （p*）
不可压流中任意一点流体的静压与动压之和保持不变
5. 音速
音速与气体状态参数之间的关系： a =
kRT
a = dp / d
k ：比热比； R ：气体常数； T ：气体静温； p ：静压; ῤ : 密度；
马赫数：流场中任一点处的流速v与该点处气体的音速a的比值，叫该点 气流的马赫数，用Ma表示，即 Ma = v/a 亚音速流动：Ma 《1.0 临界状态：Ma =1.0 音速流动：Ma =1.0 超音速流动：Ma》1.0
1.
热力学概念
系统 外界 平衡态 热力循环


2.
基本状态参数
温度T 压力p 比容v等 （V：气体的容积 m：气体的质量） m：气体的质量） 比容v=V/m
气体密度ρ =m/V （V：气体的容积


摄氏温度与华氏温度的关系：
°C=（°F－32）×5/9
°F=9/5°C+32
绝对温度坐标 ： T（K）=t°C+273

Re=ρνD/μ Re： 雷诺数 ρ：流体密度 ν：平均速度 D：特征尺寸
μ： 流体的动力黏性系数

连续方程：
ρ1A1ν1=ρ2A2ν2=常数
ƿ：气体密度 A：面积 v： 速度
3. 动量方程：
∑F=qm2v2―qm1v1 qm : 流体的质量流量 动量是质量和速度的乘积 4. 伯努力方程
5. 热力学定律


第一定律:
能量是永恒的，他不会被谁制造出来，也不会被谁消灭。但是热能可以给 动能提供动力，而动能还能够再转化成热能。 Q=ΔU+A 解释 ：内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量 Q 和系统 对外界作功A之差


第二定律：
热永远只能由热处传到冷处（在自然状态下）。
概念： 熔点
升华
相变曲线
结晶
AD:汽化曲线 BD：熔解曲线 CD：升华曲线
p B 液A固ຫໍສະໝຸດ C OD汽 T
2. 空气的主要成分
氮气（N₂），占容积百分比78.03% 氧气 （O₂），占容积百分比20.99% 氩气（Ar），占容积百分比0.98%
什么是燃气？
空气与燃料进行燃烧后的气体产物
3. 运动
机械运动：速度 V=S/t 加速度a= ⊿v ／ ⊿t 运动定律：牛顿三大定律 牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或
基本分类：
激波就其形状来分有正激波、斜激波。在超声速来流中，尖头体头部通常形成附 体激波，在钝头体前部常形成脱体激波。
人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数M0.9空中时速约 950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧 增。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经 机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同 时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这 些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递 速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速 相同时，声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个 不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去.突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无 法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度 集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为 音爆(Sonic Boom)。
受平衡力的作用时（Fnet=0），总是保持静止状态或匀速直线运动状态， 直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第二运动定律 ：物体的加速度跟物体所受的合外力成
正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 公式：F合=ma 或 M=J×dω/dt
牛顿第三运动定律：两个物体之间的作用力和反作用力，