《喷气发动机》课件2.ppt

1、喷气发动机喷气发动机一、喷气发动机的问世二、空气喷气发动机三、火箭喷气发动机喷气发动机的问世喷气发动机的问世第二次世界大战结束以前，都是采用的活塞式发动机来驱动螺旋桨传动的。因此，那时候飞机的速度非常的慢，为了提高飞机的飞行速度，提出问题：应该采取什么样的方式能够提高飞机的速度呢？如果飞机的速度能够超过用活塞式发动机来驱动螺旋桨的飞机的最快速度，螺旋桨传动是所受阻力大大增加，效率锐减。而且，高空空气稀薄，活塞内燃机的燃料燃烧率降低，螺旋桨产生的牵引力也随之减小。所以，为了提高飞行器的速度和高度，要发明一种自重小，功率大，在稀薄空气中，甚至在真空中能仍然产生很大推力的新型发动机喷气发动机。喷气式

2、发动机的问世喷气式发动机的问世1、喷气发动机 喷气发动机是一种内燃式热机，燃料在燃室中燃烧，燃气向后喷射，从而推动物体向前做功。2、工作原理 不需要活塞，燃料燃烧产生的燃气直接向后喷出，发动机利用喷出气体的反冲做功，推动飞行器前进。3、喷气发动机的分类空气喷气发动机利用外界空气火箭喷气发动机自身携带氧化剂，工作时不需要空气。喷气式发动机的问世喷气式发动机的问世空气喷气发动机空气喷气发动机2022-11-26一一基本原理及其分类基本原理及其分类 空气喷气发动机是用气体从尾部高速喷出时所产生反冲的推力来推动机身前进的机械，以空气作为工作主要组元的一种喷气航空发动机。其特点是工作过程中须从大气中吸入

3、燃烧所必需的氧气，因此不适宜在空气稀薄的高空飞行。发动机工作时，空气进入燃烧室前先行压缩，然后进入燃烧室与雾化了的燃料混合燃烧，成为具有很大能量的高温燃气，以高速从喷口向外喷出，使发动机产生反作用推力。分分类类1.涡轮喷气发动机2.涡轮风扇发动机3.冲压喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机1.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。2.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

4、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。涡轮喷气发动机是用涡轮带动压气机给空气增压。根据压气机的不同又可以分为：2022-11-26涡轮喷气发动机工作原理（以轴流式为例涡轮喷气发动机工作原理（以轴流式为例)空气进入进气道 压力分布均匀的空气进入压气部分空气和高温燃气驱动涡轮 增压后的空气进入燃烧室 涡轮高速旋转产生推力 收缩的尾喷管喷出高速气体2022-11-26-进气道-轴流式压气机-燃烧室-两级涡轮-加力燃烧室-喷管轴流式涡轮喷气发动机结构轴流式涡轮喷气发动机结构 由于受到涡轮材料允许温度的限制，涡轮前的燃气温度不能太高，为了提高发动机的推力，在涡轮后面增设加力燃烧室

5、，再次提高燃气能量。2022-11-26涡轮发动机的特性涡轮发动机的特性1.空气喷气发动机的推力与空气流量，喷气速度和导弹的飞行速度有关。而涡轮喷气发动机具体表现如下：a.在高度一定的情况下，发动机的推力要随导弹的飞行速度而变化，推力存在最大值。b.飞行高度增高，推力减小，阻力也减小，飞行高度有限制。由此可见涡轮喷气发动机适合飞行Ma为0.73之间，飞行高度在812km左右的导弹。2.优缺点：涡轮喷气发动机耗油率低，但是结构复杂，重量大，推力重量比小涡轮喷气发动机的推力公式如下：简化推力公式为：()aeGPug2022-11-262.2.涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机 涡轮风扇发动机（亦称涡扇发

6、动机、涡轮扇发动机）是航空发动机的一种，由涡轮喷气发动机发展而成，略有不同。涡轮风扇发动机主要特点是其首级压缩扇叶的面积大很多，除了作为压缩空气的用途之外，同时也具有螺旋桨的作用，能将部分吸入的空气通过喷气发动机的外围向后推。另外，为了避免喷出高温气体而损失能量，所以采取办法降低燃气的温度和喷气速度。2022-11-26 涡扇引擎的涵道比涡扇引擎的涵道比（Bypass ratio）是单位时间内不经过燃烧室的空气质量，与通过燃烧室的空气质量的比例。涵道比为零的涡扇引擎即是涡轮喷气发动机。涡轮风扇发动机的工作过程及原理与普通涡轮喷气发动机大致相同。2022-11-26涡轮风扇发动机的优缺点优点：1

7、.耗油率低，经济性好。2.推力大。主要原因是空气流量大，涵道比一般在0.61.5范围内，如果外涵道加力燃烧，推力会增加更多。3.喷气速率降低，噪音小。缺点：发动机直径较粗，使得迎风面积加大，增加飞行时的阻力。2022-11-26冲压式喷气发动机冲压式喷气发动机原理：冲压发动机（Ramjet,stovepipe jet,athodyd）是利用高速气流在速度改变下产生的压力改变，达到气体压缩的目的原理来运作，工作原理同样包括空气压缩，空气与燃油混合燃烧，燃气膨胀喷出三个基本过程。结构上，有所改进，没有压气机和涡轮那样的转动部件，结构简单。组成部分：进气道，燃烧室，尾喷管，燃油供给系统和自动调节系统

8、。2022-11-26冲压式喷气发动机的特点：冲压发动机本身没有活动的部分，气流从前端进气口进入发动机之后，利用涵道截面积的变化，让高速气流降低速度，并且提高气体压力。压缩过后的气体进入燃烧室，与燃料混合之后燃烧。由于冲压发动机维持运作的一个重要条件就是高速气流源源不决的从前方进入，因此发动机无法在低速或者是静止下继续运作，只能在一定的速度以上才可以产生推力。为了让冲压发动机加速到适合的工作速度，必须有其他的辅助动力系统自静止或者是低速下提高飞行速度，然后才点燃冲压发动机。冲压发动机适合的工作环境：在2马赫与以上的速度，最低启动速度也大约是此界线，随着速度逐渐增加，气体的冲压效应在3马赫时效率

9、会大幅压过涡轮喷气发动机，而此时的涡轮喷气发动机受限于超温往往已经无法运作了，但是冲压发动机在燃烧的阶段，进气气流的速度仍然需要经过激波减速在音速以下，否则燃烧过程将无法维持。适用范围为：Ma=0.56,高度为040km,推重比可达10以上。2022-11-26优缺点：1.结构简单，重量轻，成本低，便于使用和维护。2.适于高速飞行，在Ma2的高速状态下工作经济性好，耗油低.优点3.只使用燃料作为燃料剂比火箭推进剂便宜。4.冲压式发动机在远距离，长时间工作方面比火箭发动机优越缺点1.静止时根本不能产生推力，所以不能自行起飞，必须要有助推器起飞。2.冲压发动机的工作对飞行状态的变化敏感3.与火箭发

10、动机相比，随着推力增加发动机的体积和直径都增大。2022-11-26各种发动机的应用情况各种发动机的应用情况德国，第一种实用的喷气式战斗机Me-262苏-30MKK，装配了优化发动机结构的带加力燃烧室的内外涵喷气发动机.欧洲空中客车工业公司的A320系列飞机采用涡轮风扇发动机火箭喷气发动机火箭喷气发动机化学火箭发动机化学火箭发动机长征六号火箭工作原理工作原理 火箭推进剂（包括燃烧剂和氧化剂）在燃烧室中发生化学反应，产生高温高压烟气，由冲量原理和牛顿第三定律可知，火箭发动机靠排出高温高速尾气来获得推力，从而获得加速度和速度。推力室图示化学火箭发动机分类化学火箭发动机分类液体火箭发动机：主要推进剂

11、氧化剂包括液氧O2 液氟F2 硝酸HNO3过氧化氢H2O2 四氧化二氮N2O4 燃烧剂包括液氢H2 航空煤油 肼及其衍生物N2H4(CH3)2N2H2 混胺 固体火箭发动机：聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等固液火箭发动机：固态药柱燃烧剂、液态氧化剂液体火箭发动机液体火箭发动机液体火箭发动机的组成及工作原理固体火箭发动机固体火箭发动机固体火箭发动机的组成及工作原理固液火箭发动机固液火箭发动机固液火箭发动机的组成及工作原理三种化学火箭的优缺点三种化学火箭的优缺点点火系统点火系统1.点火可以采取多种途径：火工装药，等离子体焰矩，电火花塞。2.对液体和固液混合火箭来说，推进剂进入燃烧

12、室都必须立刻点火。点火延迟毫秒级时间，都会导致过量液体进入，点燃后产生的高温气体会超过燃烧室设计最大压力，从而引起灾难性后果。这叫做“硬启动”。燃烧不稳定形式燃烧不稳定形式间歇性燃烧 这是运载器加速度变化引起的燃烧室压力的低频振动。可使运载器推力发生周期性变化，导致载荷和运载器受损。间歇性燃烧可通过使用高密度推进剂配上充气阻尼涡轮泵来防止。嗡鸣现象 这是由于推进剂喷射器中压力不足导致的，并无实质性危害。然而在某些极端情况，燃烧可能进入喷射器内，引发推进剂的爆炸。震荡燃烧 这种情况往往造成直接损伤，且很难控制。会导致不稳定共振，使隔热边界层变薄，产生悲剧性后果。这种影响很难在设计阶段预先分析，只能通过旷日持久的测试，并不断修正来。