第二部分航空燃气轮机的工作原理课件.ppt

1、航空发动机原理航空发动机原理课时安排：56学时民用航空系 刘磊办公室：A1S-3112022-11-17航空发动机原理航空发动机原理2绪论 航空发动机发动机发展回顾与展望 第11章第一部分 热力学和气体动力学基础 第1章第二部分 航空燃气轮机的工作原理 第2章第三部分 发动机部件工作特性 第3,4章第四部分 典型发动机工作特性 第5,6,7,8,9章第五部分 其他发动机机简介 第10章课程结构课程结构2022-11-1722022-11-17航空发动机原理航空发动机原理3 2.1 航空燃气轮机工作原理航空燃气轮机工作原理 2.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2.1.2 燃气发生器的理

2、想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环 2.1.3 双轴式结构的燃气发生器双轴式结构的燃气发生器 2.1.4 核心机核心机 2.2 涡喷发动机推力的计算涡喷发动机推力的计算 2.3 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率第二部分第二部分航空燃气轮机的工作原理航空燃气轮机的工作原理 2022-11-1732022-11-17航空发动机原理航空发动机原理4 发动机组成发动机组成2.1 航空燃气轮机工作原理航空燃气轮机工作原理2022-11-1742.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理52.1.1 发动机组成及简图发动

3、机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理62.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理72.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理82.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理92.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理102.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理112.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 202

4、2-11-17航空发动机原理航空发动机原理122.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理132.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理142.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理152.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理162.1.1 发动机组成及简图发动机组成及简图 2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理172.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和

5、实际循环l 燃气发生器是各类燃气轮机的热机部分，燃气发生器是各类燃气轮机的热机部分，包括包括压气机压气机、燃烧室燃烧室和和带动压气机的那部分涡轮带动压气机的那部分涡轮。l 原理：利用工质重复地进行某些工作过程同时不断原理：利用工质重复地进行某些工作过程同时不断吸热做功。吸热做功。l 理想循环理想循环p 工质为空气，为理想气体，其比热为常数，不随工质为空气，为理想气体，其比热为常数，不随气体温度和压力而变化。气体温度和压力而变化。p 整个工作过程没有流动损失，压缩过程与膨胀过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，没有热损失程为绝热等熵，燃烧前后压力不变，没有热

6、损失（排热过程除外）和机械损失。（排热过程除外）和机械损失。2.1 航空燃气轮机工作原理航空燃气轮机工作原理2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理182.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环1.理想循环理想循环 CTB2134图2.15 燃气轮机循环布置图pV0021342134p-VTST-S1-2 绝热压缩绝热压缩 2-3 等压加热等压加热 3-4 绝热膨胀绝热膨胀 4-1 等压放热等压放热13132022-11-17航空发动机原理航空发动机原理192.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环1.理想循环理想循环（1）衡

7、量燃气发生器）衡量燃气发生器的指标的指标 热效率热效率 ：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。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。比功比功 ：单位质量空气所作的功。：单位质量空气所作的功。（2）表示理想燃气轮机循环）表示理想燃气轮机循环的参数的参数 增压比增压比 ：压气机出口静压与周围大气压力之比。：压气机出口静压与周围大气压力之比。加热比加热比 ：燃烧室出口温度与外界大气温度之比。：燃烧室出口温度与外界大气温度之比。（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析 it,whvwhvq20202121能量方程式能量方程式2022-11-17航空发动机原理航

8、空发动机原理202.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析 绝热压缩过程绝热压缩过程 12pV02134p-V13p整个过程吸热为整个过程吸热为0；p两个阶段：两个阶段：11 迎面高速气流在迎面高速气流在进气道进气道中的绝能流动，使工质减速增；中的绝能流动，使工质减速增；压；压；11 压气机压气机对工质做功。对工质做功。p总机械功：总机械功：012q212111,12121vvhhwic122,1,2hhwwic 1)(/)1(11212,2,1,kkppicicicTcTTchhwww2022-11-17航空发动机

9、原理航空发动机原理212.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析pV02134p-V13 等压加热过程等压加热过程 12p 在燃烧室内完成；在燃烧室内完成；p 工质所做的机械功为工质所做的机械功为0：p 工质吸热量：工质吸热量：023w)()(/)1(1232323kkppTcTTchhq23TT为为 循环的加热比循环的加热比2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理222.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析pV02134p-V1

10、3 绝热膨胀过程绝热膨胀过程 34p整个过程吸热为整个过程吸热为0；p两个阶段：两个阶段：33 在在涡轮涡轮中完成，涡轮从中完成，涡轮从工质中获得的机械功为：工质中获得的机械功为：34 在尾喷管或动力涡轮中在尾喷管或动力涡轮中完成，单位工质所做的功为完成，单位工质所做的功为。p总机械功：总机械功：333hhw433232442121hhhvvw11 11)(/)1(1/)1(3434343,kkpkkppitTcTcTTchhwww2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理232.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机

11、循环分析pV02134p-V13 等压放热等压放热过程过程 41p整个过程是向大气放热；整个过程是向大气放热；p 机械功为机械功为0：p总放热量为：总放热量为：041w)1()(/)1(1141441kkppTcTTchhq2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理242.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析p 比功比功)1()11()()(/)1(/)1(1142321kkkkpppiTcTTcTTcqqwp 热效率热效率 或或)1()11()()(/)1(/)1(11243,kkkkpppicitiTcT

12、TcTTcwwwkkiitqqqw/)1(121,111p吸热量吸热量)()(/)1(123231kkppTcTTcqq)1()(/)1(114412kkppTcTTcqqp放热量放热量2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理252.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环（3）理想燃气轮机循环分析）理想燃气轮机循环分析分析分析：增压比增压比 ，加热比，加热比 和和 吸热量吸热量 ，比功，比功 ，热效率，热效率 之间的关系之间的关系1qiwit,理想燃气轮机的热效率理想燃气轮机的热效率 只与增压比只与增压比 有关，有关，随随 增大而单调增加；增大而单调增加；

13、在加热比在加热比 一定得条件下，有一个使比功达最大值的增压比，称为一定得条件下，有一个使比功达最大值的增压比，称为最佳增压最佳增压比比，记为，记为 ，最佳增压比随加热比，最佳增压比随加热比 增大而增大；增大而增大；加热量和比功不仅与增压比加热量和比功不仅与增压比 有关，还和加热比有关，还和加热比 有关有关it,it,opt)1()11(/)1(/)1(1kkkkpiTcwkkit/)1(,11)(/)1(11kkpTcq2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理262.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环燃气发生器的理想循环和实际循环2.实际循环实际循环 p21341-2 多变压缩多变

14、压缩n k 2-3 等压加热等压加热 3-4 多变膨胀多变膨胀nk 2-3 等压加热等压加热 3-4 多变膨胀多变膨胀nk 2-3 等压加热等压加热 3-4 多变膨胀多变膨胀nk 2-3 等压加热等压加热 3-4 多变膨胀多变膨胀nk 2-3 等压加热等压加热 3-4 多变膨胀多变膨胀nCC1 1时，时，C C0 0C涡扇涡扇涡喷涡喷 推力推力 ：螺旋桨：螺旋桨涡扇涡扇涡喷涡喷n 推力推力)2(2029ccqFma2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理472.3 推进器部分推进器部分 2.发动机的推进效率发动机的推进效率n 推进效率推进效率：衡量：衡量可用功可用功转变为飞机转变为飞机

15、前进的推进功前进的推进功的程度。的程度。每千克空气通过发动机时每秒钟所做的每千克空气通过发动机时每秒钟所做的推进功推进功为：为：0cFwsp2)()(22090092029cccccccEwwkp2)(209ccEk 排出气体的动能排出气体的动能，可用功可用功 n 推进效率推进效率0912ccwwp2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理48 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.1 基本单位参数基本单位参数2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理49 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.1 基本单位参数基本

16、单位参数2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理50 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.1 基本单位参数基本单位参数2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理51 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.2 发动机的总效率和耗油率的关系发动机的总效率和耗油率的关系2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理52 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.2 发动机的总效率和耗油率的关系发动机的总效率和耗油率的关系2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理53 2.4 航空

17、燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.2 发动机的总效率和耗油率的关系发动机的总效率和耗油率的关系2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理54 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.2 发动机的总效率和耗油率的关系发动机的总效率和耗油率的关系2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理55 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.3 发动机的内效率和推进效率发动机的内效率和推进效率2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理56 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.3 发动机的内效率和推进效率发动机的内效率和推进效率2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理57 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.3 发动机的内效率和推进效率发动机的内效率和推进效率2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理58 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.3 发动机的内效率和推进效率发动机的内效率和推进效率2022-11-17航空发动机原理航空发动机原理59 2.4 航空燃气轮机的性能指标及效率航空燃气轮机的性能指标及效率2.4.3 发动机的内效率和推进效率发动机的内效率和推进效率