涡轮轴发动机概况 只想纯蠢的宅 【摘要】涡轮轴发动机作为有人及无人直升机的主要动力装置,在各类发动机中具有不可替代的地位。本文结合国外涡轴发动机的技术发展历程以及军用涡轴发动机的发展历程,介绍了几种典型军用涡轴发动机的性能特点及各国现役军用涡轴发动机的装备情况;分析并总结了涡轴发动机的工作原理技术特点，预测了涡轴发动机的有关技术趋势。 【关键词】涡轴发动机工作原理特点应用发展 1 引言 作为驱动直升机旋翼而产生升力和推进力的动力装置,可分为活塞式发动机和涡轮轴发动机。相对于活塞发动机来说,涡轴发动机功重比大、振动小、便于维修,且最大截面较小，可以大大提高直升机气动力性能。因此,从20世纪50年代开始,涡轴发动机逐步取代活塞发动机,成为直升机的主要动力装置。随着科技的发展和直升机动力的需求，涡轴发动机的研究与发展愈显重要。 2 涡轮轴发动机工作原理 涡轮轴发动机是航空燃气涡轮发动机中的一种。在核心机或燃气发生器后，加装一套涡轮，燃气在这后一涡轮（动力涡轮或低压涡轮）中膨胀，驱动它高速旋转并发出一定功率，动力轴穿过核心机转子，通过压气机前的减速器减速后由输出轴输出功率，就组成了涡轴发动机。以此涡轮轴发动机按有无自由涡轮（动力涡轮与核心机机械连接为一体）分为自由涡轮式和定轴式。但大体上涡轮轴发动机由进气装置、压气机、燃烧室、燃气发生器涡轮、动力涡轮（自由涡轮）、排气装置及体内减速器（因为其涡轮轴转速极高，需要设减速器来水平输出功率。）、附件传动装置等部件构成。 图1 涡轮轴发动机基本结构示意图 2.1 涡轮轴发动机特点 （1）定轴式涡轮轴发动 机（图2）具有功率传送方 便，结够简单等优点。但其 自身的起动性，加速性以及
喷气发动机原理简介
分类 涡轮喷气式发动机 完全采用燃气喷气产生推力的喷气发动机是涡轮喷气发动机。这种发动机的推力和油耗都很高。适合于高速飞行。也是最早的喷气发动机。离心式涡轮喷气发动机 使用离心叶轮作为压气机。这种压气机很简单，适合用比较差的材料制作，所以在早期应用很多。但是这种压气机阻力很大，压缩比低，并且发动机直径也很大，所以现在已经不再使用这种压气机。 轴流式涡轮喷气发动机 使用扇叶作为压气机。这样的发动机克服了离心式发动机的缺点，因此具有很高的性能。缺点是制造工艺苛刻。现在的高空高速飞机依然在使用轴流式涡喷发动机。 涡轮风扇发动机 一台涡扇发动机的一级压气机 主条目：涡轮风扇发动机
在轴流式涡喷发动机的一级压气机上安装巨大的进气风扇的发动机。一级压气机风扇因为体积大，除了可以压缩空气外，还能当作螺旋桨使用。 涡轮风扇发动机的燃油效率在跨音速附近比涡轮喷气发动机要高。 涡轮轴发动机 主条目：涡轮轴发动机 涡轮轴发动机类似涡桨发动机，但拥有更大的扭矩，并且他的输出轴和涡轮轴是不平行的(一般是垂直)，输出轴减速器也不在发动机上。所以他更类似于飞机上用的燃气轮机。 涡轴发动机的大扭矩使他经常用于需要带动大螺旋桨的直升机。它的结构和车用燃气轮机区别不大。 涡轮喷气发动机(Turbojet)（简称涡喷发动机）[1]是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。通常用作高速飞机的动力。油耗比涡轮风扇发动机高。 涡喷发动机分为离心式与轴流式两种，离心式由英国人弗兰克·惠特尔爵士于1930年取得发明专利，但是直到1941年装有这种发动机的
飞机才第一次上天，没有参加第二次世界大战，轴流式诞生在德国，并且作为第一种实用的喷气式战斗机Me-262的动力参加了1944年末的战斗。 相比起离心式涡喷发动机，轴流式具有横截面小，压缩比高的优点，但是需要较高品质的材料——这在1945年左右是不存在的。当今的涡喷发动机均为轴流式。 一个典型的轴流式涡轮喷气发动机图解（浅蓝色箭头为气流流向）图片注释: 1 - 吸入, 2 - 低压压缩, 3 - 高压压缩, 4 - 燃烧, 5 - 排气, 6 - 热区域, 7 - 涡轮机, 8 - 燃烧室, 9 - 冷区域, 10 - 进气口
摘要 摘要 本论文着重论述了涡轮叶片的故障分析。首先引见了涡轮叶片的一些根本常识；对涡轮叶片的结构特点和工作特点进行了详尽的论述，为进一步分析涡轮叶片故障做铺垫。接着对涡轮叶片的系统故障与故障形式作了阐明，涡轮叶片的故障形式主要分为裂纹故障和折断两大类，通过图表的形式来阐述观点和得出结论；然后罗列出了一些实例（某型发动机和涡轮工作叶片裂纹故障、涡轮工作叶片折断故障）对叶片的故障作了详细剖析。最后通过分析和研究，举出了一些对故障的预防措施和排除故障的方法。 关键词：涡轮叶片论述，涡轮叶片故障及其故障类型，故障现象，故障原因，排除方法
ABSTRACT ABSTRACT This paper emphatically discusses the failure analysis of turbine blade.First introduced some basic knowledge of turbine blades;The structure characteristics and working characteristics of turbine blade were described in she wants,for the further analysis of turbine blade failure Then the failure and failure mode of turbine blades;Turbine blade failure form mainly divided into two major categories of crack fault and broken,Through the graph form to illustrate ideas and draw conclusions ;Then lists some examples(WJ5 swine and turbine engine blade crack fault,turbine blade folding section)has made the detailed analysis of the blade.Through the analysis and research,finally give the preventive measures for faults and troubleshooting methods. Key words: The turbine blades is discussed，turbine blade fault and failure type，The fault phenomenon，fault caus，Elimination method
第六章双轴涡轮喷气发动机 Twin spool turbo-jet engine 第6.1节双轴涡轮喷气发动机的防喘原理和性能优点Avoiding surge occurred and other adventages of Twin spool turbo-jet engine 采用双轴涡轮喷气发动机的主要目的是防止压气机喘振。双轴发动机把一台高设计增压比的压气机分为二台低设计增压比的压气机，分别由各自的涡轮带动。低压压气机与低压涡轮组成低压转子，高压压气机与高压涡轮组成高压转子，双轴发动机的结构方案如图6.1.1。 图6.1.1 双轴发动机简图 为什么双轴发动机在转速降低时有效的防止压气机喘振？这个问题在前面已经讨论过了，现在联系涡轮的工作状态进一步说明如下： 单轴的高设计增压比压气机在非设计状态下工作严重恶化，是由于沿压气机气流通道轴向速度的重新分布所引起的，根据压气机进口和出口流量相等的条件，可以得到 式中A 2、A 3 、c 2z 、c 3z 、ρ 2 和ρ 3 分别代表压气机进出口的面积、气流轴向分速度 和密度。上式可以改写为 由多变压缩过程的关系可得： 式中 n——多变指数 分别用压气机进出口的周向速度u 2和u 3 除上式左边的分子和分母，可得
上两式中K 1和K 2 为常数。在速度三角形中c z /u称为耗量系数。 由上两式可见，压气机增压比的变化将导致压气机进出口轴向速度之比和耗量系数之比也相应地变化。当发动机相似参数变化时，就会产生这种情 况。发动机相似参数的变化可能是由于转速的变化引起的，也可能是在转速不变时压气机进口温度变化引起的，这两种情况没有本质的差别。 由压气机的气流速度三角形可以知道，耗量系数的变化影响着速度三角形的形状，使气流流入压气机叶片的攻角发生变化。例如，压气机进口耗量系数c 2z 降低，将引起第一级压气机叶片的攻角增大；而压气机出口耗量系数c 3z 增加，将引起末级压气机叶片攻角减小。 因此，当发动机转速相似参数降低后，压气机的最前面几级和末后几级都将 偏离它们的设计状态，中间各级由于耗量系数c z 变化不大，因而工作状态变化不大。压气机前后各级的攻角偏离设计状态，首先使压气机级效率降低，进一步发展将会导致压气机喘振。在非设计状态下前后各级工作不协调的现象对于高设计增压比的压气机将更为严重。 通过上述分析，可以知道，要达到在非设计状态下前后各级协调地工作，最有效的方法是使各级的转速相应于各级进口气流轴向速度的重新分布而各自变 化，以保证各级耗量系数c z 不变。然而这在结构上是不可能的，也不需要这样。在一般情况下只要把压气机分成两组就足够了。这就成为双轴压气机和双轴发动机。 当双轴发动机的转速相似参数降低以后，高压转子和低压转子的转速自动地进行调整，使前后各级能够协调工作。为了说明这个现象，再进一步分析压气机和涡轮工作的某些特点。 压气机由设计状态降低转速和增压比时，前后各级的气流轴向速度和耗量系数都将重新分布，前几级的耗量系数降低，攻角加大；而后几级的耗量系数加大， 攻角减小。攻角的改变将引起各级加功量w c,i 的变化。 对于前面几级，攻角加大时，工作轮出口的气流相对速度方向基本不变，因 而气流转角Δβ加大，扭速Δw u 加大。如果是压气机进口温度增加使转速相似参数降低而工作轮切线速度u不变时，级的加功量也加大。 对于后面几级，流入角减小时，将使气流转角Δβ减小，扭速Δw u 减小， 因而级加功量w c,i 减小。 总之，当压气机增压比降低时，低压压气机的加功量w c,l 和高压压气机的加 功量w c,h 之比将加大，即 式中下角注s表示设计状态下的比值。 如果低压压气机和高压压气机用同一个比值降低转速(这在双轴发动机上当然是不可能的，但为了便于分析，姑且这样假设)，那末上述加功量比值的变化关系仍然是正确的。因为
小型涡喷发动机制造材料总结 我是王开心,欢迎大家加入ＣＨNJET中国喷气爱好者原地！介于大家对小型涡喷发动机的热爱以及对制造一个属于自己小型涡喷发动机的追求,在此我写下这点总结以备大家在制造和生产小型涡喷发动机的过程中对于制造材料产生疑惑时做以参考,同时在这里也纠正一些刚刚了解到涡喷发动机和金属材料的朋友们的一个直观错误：选择耐高温材料并不单单只看这个金属材料的熔点,而是应多方面考虑到这个金属材料的蠕变强度，热疲劳性，高温抗氧化性以及高温下金属会产生晶粒长大效应等等因素。 相关名词的解释说明——晶粒长大效应：晶粒长大是金属的一种缺陷,晶粒越大,晶界越少,晶界少了金属各部分抵御外界的能力就变小了，因此晶粒长大效应是判断金属在高温下性能好坏的重要指标。 大家在制造小型涡喷发动机的过程中最能接触到的金属材料我总结为以下几种：304不锈钢，316L不锈钢，310S不锈钢，NAＳ8０0，NAS600和K４１8耐高温合金。下面对上述几种材料在加工和生产中容易遇到的问题和使用中容易遇到的问题做以介绍。 首先304不锈钢,３1６Ｌ不锈钢,３１0Ｓ不锈钢,NAS８００，NAS600都属于“奥氏体不锈钢”奥氏体不锈钢具有很高的耐蚀性，良好的冷加工性和良好的韧性、塑性、焊接性和无磁性,下面我们就来分析一下这几种金属在制造微型涡喷发动机时所要了解到的一些特性。
ＳUS30４ ３0４不锈钢介绍:３04不锈钢由于含碳量较低,因而有良好的加工成型性和抗氧化性，同时该钢具有良好的焊接性能，适用于各种方法的焊接（备注:该钢焊接后不需进行热处理工艺）。 ３04不锈钢的抗氧化特性：1,该钢在７00－800℃氧化时具有优异的抗氧化性能,属于完全抗氧化级。2,该钢在900℃时表面形成的氧化膜开始脱落，属于抗氧化级。3,该钢在1０00℃时属于次抗氧化级。304不锈钢管最高使用温度在7５０度-86０度但是，实际上达不到860度这么高。450度时有个临界点,情况如下：3０４不锈钢不易保持在45０到8６０度,因为在45０度以上的时候，会稀释碳周围的铬,形成碳化铭,造成贫铬区,从而改变不锈钢性能材质;而且,45０的温度外加屈服力会使得奥氏体向马氏体转化。说简单通俗一点，经常在450度以上环境下使用,３０4不锈钢的性能和结构都发生变化。 总结得出:30４不锈钢在９00℃以下的热空气中具有稳定的抗氧化性，同时在900℃时3０4不锈钢具有较小的晶粒尺寸，在800-1000℃时产生了奥氏体晶粒长大效应,加温为1０00℃时，晶粒的平均截距开始增大。所以在制造小型涡喷发动机时如果设计温度在600－9０0℃时不建议长期使用3０4不锈钢。但是，在模友制造过程中 如果受到经费的限制可以考虑用304不锈钢制造一个低推力的小型涡喷发动机的主轴，燃烧室及尾喷口。 SUS316Ｌ
文件编号：TP-AR-L9234 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 大修航空发动机涡轮叶片的检修技术正式样本
大修航空发动机涡轮叶片的检修技 术正式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性 检测等预处理，以及包括表面损伤修理、叶顶修复、 热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技 术。 涡轮叶片的工作条件非常恶劣，因此，在性能先 进的航空发动机上，涡轮叶片都采用了性能优异但价 格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制 造工艺，例如，定向凝固叶片和单晶叶片。在维修车 间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行 修复，延长其使用寿命，减少更换叶片，可获得可观
的经济收益。为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性，涡轮叶片先进的修理技术日益受到发动机用户和修理单位的重视，并获得了广泛的应用。 1.修理前的处理与检测 涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。 1.1清洗 由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层，一般统称为积炭。积炭致使涡轮效率下降，热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果，同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检测。因此，叶片在进行检测和修理前，要清除积炭。
第一章概论 航空发动机可以分为活塞式发动机（小型发动机、直升飞机）和空气喷气发动机两大类型。P3 空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单，推力大，适合高速飞行。不能在静止状态及低速性能不好，适用于靶弹和巡航导弹)。涡轮发动机包括：涡轮喷气发动机WP，涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ，涡轮桨扇发动机JS。在航空器上应用还有火箭发动机（燃料消耗率大，早期超声速实验飞机上用过，也曾在某些飞机上用作短时间的加速器）、脉冲喷气发动机（用于低速靶机和航模飞机）和航空电动机（适用于高空长航时的轻型飞机）。P4 燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。 由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器，它不断输出具有一定可用能量的燃气。涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼，它们的驱动力都来自燃气发生器。按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同，对燃气涡轮发动机进行分类：将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机；将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨，就是涡桨发动机；将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出，就是涡轮轴发动机；将小于50%的机械能输出带动风扇，就是小涵道比涡扇发动机（涵道比1:1)；将大于80%的机械能输出带动风扇，就是大涵道比涡轮风扇发动机（涵道比大于4:1）。P5 航空燃气涡轮发动机的主要性能参数：1.推力，我国用国际单位制N或dan,1daN=10N，美国和欧洲采用英制磅(Pd)，1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N；2.推重比（功重比），推重比是推力重量比的简称，即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比，是无量纲单位。对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比（功率重量比的简称）表示，即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比，KW/daN；3.耗油率，对于产生推力、的喷气发动机，表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说，它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h)；4.增压比，压气机出口总压与进口总压之比，飞速较高增压比较低，低耗油率增压比较高；5.涡轮前燃气温度，是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温，也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示，发动机技术水平高低的重要标志之一；6.涵道比，是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比，又称流量比。涵道比小于1为小涵道比，大于4为大涵道比，大于1小于4为中涵道比，加力式涡扇发动机涵道比一般小于1，甚至0.2~0.3。P8~9 喷气时代（主流），服役战斗机发动机推重比从2提高到7~9，定型投入使用的达9~11，我国到8。民用大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过50000daN 巡航耗油率从20世纪50年代涡喷发动机 1.0kg（daN·h)-1下降到0.55kg(daN·h)-1，噪声下降20dB,NO X下降45%。服役的直升飞机用涡轴发动机的功重比从2Kg/daN提高到4.6kW/daN~7.1kw/daN。发动机可靠性和耐久性倍增，军用发动机空中停车率一般为0.2/1000EFH~0.4/1000EFH（发动机飞行小时），民用发动机为0.002/1000EFH~0.02/1000EFH。战斗机发动机热端零件寿命达
产品名称: 微型涡轮喷气发动机 规格型号: 包装说明: 多种规格和型号的微型喷气发动机，推力60kg，40kg，12kg，6kg，能满足不同需要。 本实用新型涉及的一种微型涡轮喷气发动机，它包括有外壳、轴承、转轴、进气外定子、进气定子、轴套、尾排气定子、整流罩、尾轴螺母、排气定子、排气叶轮、控制装置，它还包括有前轴螺母、大轴套、燃烧室，所述转轴的前轴伸端和后轴伸端设有外螺纹，在转轴的前轴伸端的外螺纹上旋有前轴螺母，并且在转轴上向后依次设置有进气叶轮、轴套、一对支撑轴承、轴套、排气叶轮，在后轴伸端的外螺纹上旋有尾轴螺母，所述进气叶轮和排气叶轮与转轴相固定连接；由于采用了本设计方案，提高了航模发动机推动力，大大提高了航模飞行的性能，拓展了航模在现代战争、军事演习和提高军事演练技能上发挥其重要的作用 20CM的涡扇发动机存在使用型号，但全是军用型号，用于某些巡航导弹的。也正因为如此，具体的数值保密，无法知道。但两位工程师大概估算了一下，根据构型不同，最大推力应当在200磅（离心式压气机构型），至400磅（轴流式压气机构型）之间。 航模协会的人说，用于航模的涡喷发动机口径4-8厘米。最大推力20-40公斤，相当吓人。他有一架装备4.3厘米口径涡喷发动机的模型，自重1.6公斤，最大飞行速度可达350公里/小时。 30厘米直径，10000牛？差不多一吨的推力？ 双路式涡轮喷气发动机 百科名片 涡轮发动机 涡轮发动机通过增加空气流过发动机的速度来产生推力。它包括进气道，压缩器，燃烧室，涡轮节，和排气节。
如图1 涡轮发动机相比往复式发动机有下列优点：振动少，增加飞机性能，可靠性高，和容易操作。
D-18A 涡轮风扇发动机外形 牌号D-18A 结构形式双转子 推力范围1765daN 现状研制中 装机对象 研制情况 D-18A 是波兰航空研究所研制的一种全新双转子涡轮风扇发动 机，1992 年4 月16 日首次试车。 K-15 涡喷发动机外形 牌号K-15 结构形式单转子 推力范围1470daN 现状生产 装机对象波兰1-22 串列双座教练机、侦察机和对地攻击机。 研制情况 K-15 是波兰航空研究所研制的单转子涡轮喷气发动机。计划于1988 年中公布，目前正由波兰热舒夫工厂生产。 SO-1/SO-3 牌号SO-1/SO-3 结构形式单转子 推力范围980～1080daN UnRegistered 现状停产 产量SO-1 共生产30 台，SO-3 共生产580 台 装机对象SO-1 TS-11 教练机。 SO-3B TS-11 教练机。 SO-3W22 I-22 教练机、侦察机和对地攻击机。 研制情况 SO-1 单转子涡轮喷气发动机是波兰航空研究所设计的，由波兰 热舒夫工厂生产。保证翻修寿命为200h。SO-3 是由SO-1 改进而来，适用于热天气候工作，对压气机、燃烧室和涡轮作了少量修改，外廓尺寸不变。翻修寿命400h。燃油喷嘴和火焰筒经修改后出口温度场 更均匀。 TWD-10B 涡桨发动机外形 牌号TWD-10B 结构形式自由涡轮式单转子 推力范围754kW 现状生产 装机对象安-28 短距起落轻型运输机。 研制情况 TWD-10B 涡桨发动机是波兰热舒夫工厂按前苏联鄂木斯克/格 鲁申柯夫设计局设计的ТВД-10Б涡桨发动机的许可证制造的。翻修寿命1000h。
1.涡喷发动机的工作原理？ 涡喷发动机以空气为介质，进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功，提高空气的压力；空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压燃气；燃气在涡轮内膨胀，将热能转为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机；燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。 2.涡轮发动机的特征，什么是燃气涡轮发动机的特性？发动机特性分哪几种？ 特征：发动机作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能，同时作为一个推进器，它利用所产生的机械能使发动机获得推力。 发动机的特性：燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率随发动机转速、飞行高度和飞行速度的变化规律叫发动机特性。发动机特性分为：保持飞机高度和飞机速度不变的情况下，发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞机速度不变时，发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞行高度不变时，发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度（或马赫数）的变化规律叫速度特性。 3.净推力和总推力 根据牛顿第2，第3定律，气流进入发动机和离开发动机的动量发生变化，产生推力。 净推力：取决于离开发动机的燃气动量与进来的空气动量加进来的燃油动量。净推力还包括喷管出口的静压超过周围空气的静压产生的推力。Fn=Qma(Vj-Va)+Aj(Pj-Pam) 总推力：是指当飞机静止时发动机排气产生的推力，包括排气动量产生的推力和喷口静压和环境空气静压之差产生的附加推力。Fg=Qma(Vj)+Aj(Pj-Pam)。 正常飞行时，压气机、扩压器、燃烧室、排气锥产生向前推力，涡轮、尾喷口产生向后的推力。 4.影响热效率的因素？ 热效率表明，在循环中加入的热量有多少变为机械功。影响因素有：加热比（涡轮前燃气总温），压气机增压比，压气机效率和涡轮效率。加热比、压气机效率和涡轮效率增大，热效率也增大。压气机增压比提高，热效率增大，当增压比等于最经济增压比时，热效率最大，继续提高增压比，热效率反而下降。热效率也称做内效率。 5.进气道的作用？什么是进气道总压恢复系数？ 一是尽可能多的恢复自由气流的总压并输送该压力到压气机，这就是冲压恢复或压力恢复；二是提供均匀的气流到压气机使压气机有效地工作。进气道出口截面的总压与进气道前方来流的总压比值，叫做进气道总压恢复系数，该系数是小于1的数值，表示进气道的流动损失。 6.进气道冲压比的定义，影响冲压比的因素？ 进气道的冲压比是：进气道出口处的总压与远方气流静压的比值。冲压比越大，说明空气在压气机前的冲压压缩程度越大，影响冲压比因素：流动损失，飞行速度和大气温度。（大气密度、高度、发动机转速）：当大气温度和飞行速度一定时，流动损失大，则冲压比下降；当大气温度和流动损失一定时，飞行速度越大，则冲压比增加；当飞行速度和流动损失一定时，大气温度上升，则冲压比下降。 7.压气机分哪两种？目前燃气涡轮发动机中常采用哪一种，为什么？ 离心式和轴流式。目前燃气涡轮发动机中常采用轴流式压气机。这是因为轴流式压气机具有下述优点：总的增压比高，压气机效率高，单位面积的流通能力高，迎风面积小，阻力小。缺点：单级增压比低，结构复杂 离心式优点：单级增压比高，压气机稳定工作范围宽，结构简单可靠，重量轻，长度短，起动功率小，缺点：流动损失大，效率低，单位面积的流通能力低，迎风面积大，阻力大 8.进口导向叶片的功能是什么？决定进入压气机叶片气流攻角的因素是什么？ 为了保证压气机工作稳定，有的在第1级工作叶轮前还有一排不动的叶片称为进口导向叶片。其功能是引导气流的流动方向产生预旋，使气流以合适的方向流入第1级工作叶轮。决定因素是：工作叶轮进口处的绝对速度（包括大小和方向），压气机的转速。 9.简要说明空气在多级压气机中的流动。 基元级的叶栅通道均是扩张形的。在叶轮内，绝对速度增大，相对速度减小。同时，总压、静压和总温、静温都升高；在整流器内，绝对速度减小；静压和静温升高，总压略有下降，总温保持不变。由此可见，空气流过基元级时，不仅在叶轮内受到压缩，而且在整流器内也受到压缩。
航空发动机基础知识 航空发动机基础知识 涡轮喷气发动机的诞生 涡轮喷气发动机的诞生 二战以前，活塞发动机与螺旋桨的组合已经取得了极大的成就，使得人类获得了挑战天空的能力。但到了三十年代末，航空技术的发展使得这一组合达到了极限。螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候，桨尖部分实际上已接近了音速，跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降，推力不增反减。螺旋桨的迎风面积大，阻力也大，极大阻碍了飞行速度的提高。同时随着飞行高度提高，大气稀薄，活塞式发动机的功率也会减小。 这促生了全新的喷气发动机推进体系。喷气发动机吸入大量的空气，燃烧后高速喷出，对发动机产生反作用力，推动飞机向前飞行。 早在1913年，法国工程师雷恩·洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计，并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料，喷气
推进只是一个空想。1930年，英国人弗兰克·惠特尔获得了燃气涡轮发动机专利，这是第一个具有实用性的喷气发动机设计。11年后他设计的发动机首次飞行，从而成为了涡轮喷气发动机的鼻祖。 涡轮喷气发动机的原理 涡轮喷气发动机的原理 涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。 涡喷发动机属于热机，做功原则同样为：高压下输入能量，低压下释放能量。 工作时，发动机首先从进气道吸入空气。这一过程并不是简单的开个进气道即可，由于飞行速度是变化的，而压气机对进气速度有严格要求，因而进气道必需可以将进气速度控制在合适的范围。 压气机顾名思义，用于提高吸入的空气的的压力。压气机主要为扇叶形式，叶片转动对气流做功，使气流的压力、温度升高。 随后高压气流进入燃烧室。燃烧室的燃油喷嘴射出油料，与空气混合后点火，产生高温高压燃气，向后排出。 高温高压燃气向后流过高温涡轮，部分内能在涡轮中膨胀转化
《涡轮喷气发动机转速特性实验》 实验指导书
发动机控制实验室2006年3月
涡轮喷气发动机转速特性实验 1试验目的 测定涡喷发动机转速特性。即在地面台架试车条件下（飞行M＝0、飞行高度H＝0），测量发动机的推力F、耗油率sfc、压气机增压比 k*、排气温度T4*、空气流量ma随发动机转速n的变化关系。 2实验设备 2.1实验发动机 本试验所用发动机为MAи－201单轴涡喷发动机。该发动机为莫斯科航空学院在涡轮起动机TC－21的基础上制造的，将涡轮起动机带减速器的自由涡轮拆下，换上收敛喷管，在发动机的进口安装了带测量段的进气装置，改装成涡喷发动机。发动机的压气机为一级带导风轮的离心式压气机，燃烧室为带四个单独头部的环形燃烧室，燃油经过四个离心式喷嘴向燃烧室供油。MAи－2 01发动机采用单级涡轮和收敛形尾喷管。 发动机在最大状态工作时的主要参数如下： 发动机转速：50500rpm 增压比： 2.0 涡轮前温度：850°C 空气流量： 1.2kg/s 2.2试车台架 试验台采用弹簧片式的台架，其构造如图1所示。由活动框架1（动架）和固定底架2（定架）两部分组成，动架和定架靠四片弹簧片3相连接，发动机装在动架上。定架用螺钉与地基相连，测力系统测力计4固定在定架上，活塞杆5与动架相连。当发动机工作时，推力通过两侧支架传到动架，通过动架又传递给测力计，实验时根据推力表指示数据查推力校准曲线，即可得到发动机推力。推力校准曲线是根据对发动机台架的校准结果绘制而成的（见图3）。 为了测量空气流量，在发动机的压气机前安装了进气流量管6。 2.3操纵台 操纵台上安装有发动机油门操纵杆，控制和监视发动机工作的开关和仪表，以及测量发动机数据的仪器、仪表。 2.4燃油系统 燃油系统如图2所示，包括油路开关1、油滤2、燃油泵3、油门操纵杆4、油路开关5、油滤6、燃油压力传感器7、测量燃油消耗率的涡轮流量计8等。 2.5监控与测量仪表 2推力表：为一个毫伏表，发动机推力通过推力传感器将推力转换为电压信号。
涡轮轴发动机的诞生 涡轮轴发动机首次正式试飞 是在1951年12月。作为直升机的新型动力，兼有喷气发动机和螺旋桨发动机特点的涡轮轴令直升机的发展更进一步。当时涡轮轴发动机还划入涡轮螺桨发动机一类。随着直升机的普及和其先进性能的体现，涡轮轴发动机逐渐被视为单独的一种喷气发动机。 在1950年时，透博梅卡(Turbomeca)公司研制成“阿都斯特 -1”(Artouste-1)涡轮轴发动机。该发动机只有一级离心式叶轮压气机，有两级涡轮的输出轴，功率达到了206千瓦(280轴马力)，成为世界上第一台实用的直升机涡轮轴发动机。首先装用这种发动机的是美国贝尔直升机公司生产的Bell47(编号为XH-13F)，1954年该机首飞。到了50年代中期，涡轮轴发动机开始为直升机设计者所大量采用。 涡轮轴发动机的原理 涡轮轴发动机与涡轮螺旋桨发动机相似，曾经被划入同一分类。它们都由涡轮喷气发动机演变而来，涡桨发动机驱动螺旋桨，涡轮轴发动机则驱动直升机的旋翼轴获得升力和气动控制力。当然涡轮轴发动机也有自己的特色：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。 涡轮轴发动机具有涡轮喷气发动机的大部分特点，也有着进气道、压气机、燃烧室和尾喷管等基本组件。其特有的自由涡轮位于燃烧室后方，高能燃气对自由涡轮作功，通过传动轴、减速器等带动直升机的旋翼旋转，从而升空飞行。自由涡轮并不像其他涡轮那样要带动压气机，它专门用于输出功率，类似于汽轮机。做功后排出的燃气，经尾喷管喷出，能量已经不大，产生的推力很小，包含的推力大约仅占总推力的十分之一左右。因此，为了适应直升机机体结构的需要，涡轮轴发动机喷口可灵活安排，可以向上，向下或向两侧，而不一定要向后。尽管涡轮轴发动机内，带动压气机的燃气发生器涡轮与自由涡轮并不机械互联，但气动上有着密切联系。对这两种涡轮，在气体热能分配上，需要随飞行条件的改变而适当调整，从而取得发动机性能与直升机旋翼性能的最优组合。 涡轮轴发动机剖视示意图
第二代喷气发动机以为加力式涡轮喷气发动机为主，图3.3.1是加力式涡轮喷气发动机的示意图。第二代发动机中也有一些加力式涡轮风扇发动机(简称加力涡扇发动机)，例如美 1-超声速进气道 2-压气机 3-燃烧室 4-涡轮 5-加力燃烧室 6-尾喷管 图3.3.2 加力式涡喷发动机 国的F111是世界上第一种装有涡轮风扇发动机（TF30）的战斗机，1966年投入使用。英国的F-4鬼怪式战斗机装有斯贝MK.202涡轮风扇发动机代替J79涡轮喷气发动机，1968年投入使用。第二代发动机的推力/重量比为5～6，可以使飞机的最大飞行马赫数 M达到 max 2.0～2.5。 20世纪70年代初，美国研制成推重比为8.0一级的加力式涡轮风扇发动机 F100-PW-100,1974年装有2台这种发动机的F－15战斗机投入使用。使喷气发动机迈入第三代的新阶段。从1974年到21世纪初期，装有第三代喷气发动机的战斗机都是战斗机中的主力，其典型代表列于表3.3.3,结构简图表示于图3.3.3。 图3.3.3 加力式涡轮风扇发动机结构简图
第四代战斗机要求发动机的推重比要在10以上，采用矢量推力喷管，有良好的隐身能力等。 第四代发动机的典型代表列于表3.3.4。 活塞式发动机/螺旋桨动力装置的经济性好，主要是因为在低飞速度度时螺旋桨的效率高，但活塞式发动机笨重、推力差性能差，不适于高速飞行；涡轮喷气发动机适于高速飞行，但低飞速度时经济性差。民用飞机侧重经济性，又要适当提高飞行速度，故20世纪40年代后期便出现了涡轮螺旋桨发动机(简称涡桨发动机)。涡桨发动机可以看成是涡喷发动机与活塞式动力装置的组合，既有螺旋桨的高效率又有涡喷发动机质量轻和推力性能好的优点。图3.3.4是涡桨发动机的原理图，发动机的基本部件与涡喷发动机一样，由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。不同的是，涡桨发动机的动力涡轮用来驱动螺旋桨，推力主要由螺旋桨产生，动力涡轮后的气流还有较高的能量，经尾喷管排出时的速度虽然远小于涡喷发动机的排气速度，但仍然高于飞行速度，故发动机本身也产生一定的反作用推力。 20世纪50年代60年代涡桨发动机广泛用于民用和军用运输机，20世纪末期欧洲8国计划设计的A400M 军用运输机采用4台涡轮螺浆发动机。 直升机用的发动机，在20世纪50年代中期以前都是活塞式发动机，之后，涡轮轴发动机(简称涡轴发动机)开始用于直升机。60年代后，新的直升机几乎完全都采用涡轮轴发动机。图3.3.5为涡轴发动机原理图。发动机本身与涡桨发动机没有什么差别，不同的只是动力涡轮的功率驱动旋翼，旋翼产生直升机需要的升力和拉力，动力涡轮后的气流能量较低，排气管出口的速度较小，发动机本身基本上不产生反作用推力。 图3.3.4涡浆发动机原理图
涡轮风扇喷气发动机及涡轮喷气发动机的区别以及涡喷.冲压原理 涡轮风扇喷气发动机的诞生 二战后，随着时间推移、技术更新，涡轮喷气发动机显得不足以满足新型飞机的动力需求。尤其是二战后快速发展的亚音速民航飞机和大型运输机，飞行速度要求达到高亚音速即可，耗油量要小，因此发动机效率要很高。涡轮喷气发动机的效率已经无法满足这种需求，使得上述机种的航程缩短。因此一段时期内出现了较多的使用涡轮螺旋桨发动机的大型飞机。 实际上早在30年代起，带有外涵道的喷气发动机已经出现了一些粗糙的早期设计。40和50年代，早期涡扇发动机开始了试验。但由于对风扇叶片设计制造的要求非常高。因此直到60年代，人们才得以制造出符合涡扇发动机要求的风扇叶片，从而揭开了涡扇发动机实用化的阶段。 50年代，美国的NACA(即NASA 美国航空航天管理局的前身)对涡扇发动机进行了非常重要的科研工作。55到56年研究成果转由通用电气公司(GE)继续深入发展。GE在1957年成功推出了CJ805-23型涡扇发动机，立即打破了超音速喷气发动机的大量纪录。但最早的实用化的涡扇发动机则是普拉特·惠特尼(Pratt & Whitney)公司的JT3D涡扇发动机。实际上普·惠公司启动涡扇研制项目要比GE晚，他们是在探听到GE在研制CJ805的机密后，匆忙加紧工作，抢先推出了了实用的JT3D。 1960年，罗尔斯·罗伊斯公司的“康威”(Conway)涡扇发动机开始被波音707大型远程喷气客机采用，成为第一种被民航客机使用的涡扇发动机。60年代洛克西德“三星”客机和波音747“珍宝”客机采用了罗·罗公司的RB211-22B大型涡扇发动机，标志着涡扇发动机的全面成熟。此后涡轮喷气发动机迅速的被西方民用航空工业抛弃。 波音707的军用型号之一，KC-135加油机。不加力式涡扇发动机实际上较为容易辨认，其外部有一直径很大的风扇外壳。 涡轮风扇喷气发动机的原理 涡桨发动机的推力有限，同时影响飞机提高飞行速度。因此必需提高喷气发动机的效率。发动机的效率包括热效率和推进效率两个部分。提高燃气在涡轮前的温度和压气机的增压比，就可以提高热效率。因为高温、高密度的气体包含的能量要大。但是，在飞行速度不变的条件下，提高涡轮前温度，自然会使排气速度加大。而流速快的气体在排出时动能损失大。因此，片面的加大热功率，即加大涡轮前温度，会导致推进效率的下降。要全面提高发动机效率，必需解决热效率和推进效率这一对矛盾。 涡轮风扇发动机的妙处，就在于既提高涡轮前温度，又不增加排气速度。涡扇发动机的结构，实际上就是涡轮喷气发动机的前方再增加了几级涡轮，这些涡轮带动一定数量的
涡轮喷气发动机制作图结构设计 注意事项：个人自制涡喷是一项能力挑战，不建议无机械基础及未成年人尝试！！另外在此申明：本资料如用于商业产品开发，请自行解决相关版权。谢谢合作！！！另外，制作中一定要有安全意识，！！！切记与高速运转物体，与火打交道，安全第一！ 安全守则： 涡喷的制作不同于其他模型，由于涡喷在高温与高速条件下工作 如果你不想被当成烤鸭请注意下面的事项！！ 1.别被火喷成烤鸭，玩火要有科学知识指导。 2.涡轮一定要作动平衡才能用。
3.无论如何不要在共公场合试发动机，很多人围观不是好事。 4.涡轮转速高达70000转每分以上，没机械基础不要去试！！ 5.发动机试运与工作中，永远不要站在涡轮的两侧正对位，以免涡轮发生事故时，钢片高速飞出，象子弹一样，危及生命！！ 特别提醒!做涡喷一定要有机加工与材料常识，了解金属，火灾,爆炸原理，等安全知识，安全第一。 涡喷自制问题解答： 1:.发动机如何自己设计？到哪里找材料，价钱如何？ 模型用的发动机不是大的发动机的按比列缩小，任何试图这样做都很可能是失败。值得推荐的是英国人-Kurt Schreckling设计的FD3-64航模涡喷发动机的设计，开创了小型发动机设计先河，用一个简单方法制作的放射式压气机，环型燃烧室，一个用简单方法制做出来的涡轮，达到了良好的效果。他的理念已被最新改进的各种新的设计所证实，并且都是以他的设计为基础进行的提炼。数字显示，许多爱好者根据他的著作理论，成功地将发动机用在了航模上。
涡轮喷气发动机材料为不锈钢为主，材料成本很低，如果从材料本身的价值来说，以广州为例，也就100元上下，但由于个人爱好者，有些可能无机床，氩弧焊的话，到外面加工的人力成本会贵过材料费。但也无妨。再就是如果有认识不锈钢加工厂的话，找到边角料足矣做一台涡轮,如果你想省事些，可以用涡轮增压器上的压气轮来代替木头的压气轮。。 2.涡轮容易加工吗,没专业设备如何做动平衡？ 涡轮是由型号为301,2.5mm不锈板剪口弯成，用一个小电钻配小砂轮可以打磨出翼型即可，关键的动平衡测试，记住这一点很重要！！否则会导致发动机解体！！是用我们的大拇指与食指来感觉振动。灵敏度相当高。足以完成涡轮的动平衡调试。 3.散热与轴承问题 压缩空气将穿过轴套为轴承提供冷却，轴承为简单的滚珠轴承，用自身的压缩空气压油提供油雾润滑。可以用透平油，或低粘度的机械润滑油。 FD3-64的设计合理的利用压气机的空气，将温度控制在600度以下，从而保证各部件的强度。 在运行中我们要注意发动机的温度不能超高。