空气喷气发动机讲解

1、2021-8-4 小组成员： 伍思欢 张耀坤 李伊 鲁喆 饶国像 2021-8-4 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 2021-8-4 涡轮喷气发动机涡轮喷气

2、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： 2021-8-4 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

3、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 2021-8-4 -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，再次提高燃气能量。 2021-8-4 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

4、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： () a e G Pu g 2021-8-4 2.2.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

5、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。 2021-8-4 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。 2021-8-4 涡轮风扇发动机的优缺点 优点： 1.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

6、加大，增加飞行时的阻力。 2021-8-4 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。 2021-8-4 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

7、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。 2021-8-4 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.与火箭发动机相比，随着推力增加发动机的体积和直径都