动力装置总复习

1、2022-2-11飞机动力装置维修第一学期 原理和结构2022-2-12本学期主要内容 一.概述 二.理论基础-力学 热力学 气体动力学 三.结构2022-2-13 “空气动力学之父” 乔治凯利【英】 载人滑翔机发明人 李林塔尔 【德】 1903年12月17日，莱特兄弟发明的第一架带动力、可操纵的载人飞机飞上蓝天。 飞行者1号采用的发动机由查尔斯泰勒设计制造。 人类最早的重于空气的航空器是什么？ a）孔明灯 b）热气球 c）风筝 d）飞艇 一、概述2022-2-14什么是燃气涡轮发动机？n热机与推进器的组合体热机与推进器的组合体n燃气发生器（热机）：燃气发生器（热机）：具有独立产生一定压力和具

2、有独立产生一定压力和温度的燃气的装置。温度的燃气的装置。即：压气机燃烧室（驱动压气机的）涡轮即：压气机燃烧室（驱动压气机的）涡轮n推进器：推进器：能利用高温高压的燃气产生推力的装置。能利用高温高压的燃气产生推力的装置。如：螺旋桨、尾喷管、风扇如：螺旋桨、尾喷管、风扇定义：利用燃气涡轮驱动的压气机将气体工质压缩，定义：利用燃气涡轮驱动的压气机将气体工质压缩，经加热后在涡轮中膨胀并将部分热能转化为机械功经加热后在涡轮中膨胀并将部分热能转化为机械功的旋转式航空动力机械。的旋转式航空动力机械。核心机：核心机：发动机高压部分，即高压压气机、燃烧发动机高压部分，即高压压气机、燃烧室及高压涡轮。单转子发动机

3、燃气发生器即核心机。室及高压涡轮。单转子发动机燃气发生器即核心机。2022-2-15主要部件进气道压气机燃烧室涡轮尾喷管图2 涡喷发动机示意图2022-2-16航空发动机分类图1 航空发动机分类2022-2-17涡喷发动机主要部件及功用进气道将空气引入发动机，并减速增压压气机压缩空气，提高压力燃烧室混合高压空气和燃料，并组织燃烧，形成高温高压的燃气涡 轮吸收高温高压燃气的大部分能量，并输出功率尾喷管让仍有一定能量的燃气继续膨胀加速，用以产生推力2022-2-18 1.1 活塞发动机的特点活塞发动机的特点 1.活塞发动机的功率与飞机飞行速度三次方成正比，随着飞行速度的提高，必然要大幅增加活塞发动

4、机的功率，发动机重量也迅速提高； 2.本身只是个热机，必须与螺旋桨配合使用，而螺旋桨效率在飞行速度大于700公里/小时后迅速下降。 但是，相比喷气式发动机，活塞发动机具有油耗低、结构简单、价格便宜等优点，在功率小于270马力（200千瓦）的小型发动机上仍被广泛使用。2022-2-191.2 涡喷发动机的意义和缺陷 意义：突破“声障”，跨入超音速时代 缺陷：大量仍有一定能量的燃气排出发动机，未能最大限度地将燃油燃烧产生的热能转变成有效功 这种浪费表现为经济性差。发动机的经济性用耗油率来衡量： 耗油率：发动机产生1十牛推力每小时所消耗的燃油量，单位是千克/十牛小时1.3 涡扇发动机特点涡扇发动机特

5、点n 内外涵道内外涵道-空气在风扇增压后，分为两股气流：空气在风扇增压后，分为两股气流：n一股流入核心机和带动风扇的低压涡轮，最后由一股流入核心机和带动风扇的低压涡轮，最后由尾喷管流出，称为内涵气流；尾喷管流出，称为内涵气流；n一股从围绕核心机机匣与外涵机匣间的环形通道一股从围绕核心机机匣与外涵机匣间的环形通道中流过，称为外涵气流。中流过，称为外涵气流。n涵道比涵道比-外涵和内涵空气流量之比。外涵和内涵空气流量之比。n涵道比高于涵道比高于4-5的称为大涵道比涡扇发动机，具有的称为大涵道比涡扇发动机，具有排气速度低、推进效率高、经济性好等特点。排气速度低、推进效率高、经济性好等特点。n总增压比为

6、各级压气机增压比之积。总增压比为各级压气机增压比之积。涡扇发动机工作特点n 涡扇发动机的总推力由两部分组成 外涵：风扇 内涵：喷管n 排气速度、温度均低于涡喷发动机，能量损失少；噪音低、耗油率低；总的排气量大，总推力大。 n 对于高涵道比（58）涡扇：推力大部分由风扇外涵排气产生，但风扇产生噪音大。用于客机高亚音速飞行，可实现跨洋飞行。n 对于低涵道比涡扇：内外涵产生的推力相当，外径尺寸不大，用于军机超音速飞行1.4 涡桨发动机特点涡桨发动机特点n涡桨发动机的总推力由两部分组成涡桨发动机的总推力由两部分组成n 螺旋桨产生的拉力，占螺旋桨产生的拉力，占8590n 喷管推力，占喷管推力，占1015

7、n优点：优点：1.相比涡喷与涡扇，在一定亚音速（低于相比涡喷与涡扇，在一定亚音速（低于800公里公里/小时）范围内，具有较好的经济性；小时）范围内，具有较好的经济性；n 2.相比活塞，功率大、体积小，重量轻；相比活塞，功率大、体积小，重量轻；n缺点：飞行速度慢（缺点：飞行速度慢（600-800千米千米/小时），飞行小时），飞行高度低（高度低（5000米以下）米以下）1.5 涡轮轴发动机特点涡轮轴发动机特点n涡轴发动机主要用于驱动直升机旋翼旋转，涡轴发动机主要用于驱动直升机旋翼旋转，n 由旋翼产生升力和推进力由旋翼产生升力和推进力n 喷管推力，几乎为喷管推力，几乎为0n与活塞发动机相比与活塞发动

8、机相比n 优点：功率大、体积小，重量轻；优点：功率大、体积小，重量轻；n 振动小、噪音小振动小、噪音小n 缺点：耗油率高缺点：耗油率高燃气涡轮发动机与活塞发动机相比的优缺点燃气涡轮发动机与活塞发动机相比的优缺点 优点：n 1. 1.燃气涡轮发动机进气、压缩、燃烧、膨胀燃气涡轮发动机进气、压缩、燃烧、膨胀和排气过程是连续的，因此做功也是连续的，这和排气过程是连续的，因此做功也是连续的，这意味着更短时间内燃烧更多的燃油，产生更多的意味着更短时间内燃烧更多的燃油，产生更多的能量可用。因此同样的发动机尺寸而言，能产生能量可用。因此同样的发动机尺寸而言，能产生更大的功率。更大的功率。 2. 2.活塞发动

9、机的燃烧在一个密闭的固定空间活塞发动机的燃烧在一个密闭的固定空间内发生，燃烧瞬间产生的压力很大，因此需要采内发生，燃烧瞬间产生的压力很大，因此需要采用笨重的气缸，而燃气涡轮发动机相反。用笨重的气缸，而燃气涡轮发动机相反。 缺点：缺点： 1. 1.低速飞行时，耗油率高低速飞行时，耗油率高 2. 2.结构复杂，制造成本高结构复杂，制造成本高2022-2-115二、理论基础 1.力学 1.1 推力的产生 动量方程： amjjajmappAvvqF 2 22 22 22 2vqvFmm q合合2022-2-116 1.2 影响推力的因素 喷口速度 空速 质量流量（温度，压力，高度）2022-2-117

10、2、热力学 2.1 2.1 热力循环热力循环 进气道：进气道：0 01 1线线（绝热压缩）（绝热压缩） 压气机：压气机：1 12 2线线（绝热压缩）（绝热压缩） 燃烧室：燃烧室：2 23 3线线（等压加热）（等压加热） 涡涡 轮：轮：3 34 4线线（绝热膨胀）（绝热膨胀） 喷喷 管：管：4 45 5线线（绝热膨胀）（绝热膨胀） 大大 气：气：5 50 0线线（等压放热）（等压放热）n解释燃气轮机压力、温度和速度关系图解释燃气轮机压力、温度和速度关系图2022-2-119 通过燃气发生器每千克空气产生的可用功w 飞机的推进功等于推力与前进距离的积，通过发动机每1kg空气每秒钟所作的推进功用wp

11、表示2 22 20 02 29 92 21 1ccqqw 2.2 可用功及推进功0090)(CCCcFwsp2022-2-120 2.3 总效率、热效率和推进效率 热效率：可用功与燃油燃烧释放出的热量之比 推进效率：推进功与可用功之比 总效率：推进功与燃油燃烧释放出的热量之比。等于热效率和推进效率之积。1qwt 0912CCwwpp2022-2-1213. 气体动力学及在主要部件中的应用 伯努利定律：非黏滞不可压缩流体作稳恒流动时，流体中任何点处的压强、单位体积的势能及动能之和是守恒的。 伯努利方程： 3.1 进气道的定义、功能、基本性能要求； 冲压和冲压比的概念；总压恢复系数的概念 超音速进

12、气道的三种类型:内压式、外压式和混合式221*vpP2022-2-1223.2 压气机 3.2.1 压气机的结构、分类及比较 轴流式压气机的优点 可以用增加级数的方法提高压气机的总增压比，现代涡扇发动机总增压比在25-35之间，甚至高达45 轴流式压气机的效率可达到87以上 单位面积的流通能力高, 所以迎风面积小, 阻力小，空气流量大，能产生更大推力 轴流式压气机的缺点 单级增压比低, 目前一级轴流式压气级的增压比只有1.25左右 结构复杂基元级内气流参数变化基元级内气流参数变化n绝对速度绝对速度n相对速度相对速度n压力压力n温度温度3.2.2 失速和喘振失速和喘振n基元级速度三角形基元级速度

13、三角形2022-2-125喘振及防喘n1.什么是喘振？n2.喘振的根本原因是什么？n3.喘振有哪些危害？n4.喘振发生的条件有哪些？n5.常见的防喘措施及原理？重要概念：流量系数 气流冲角i2022-2-1263.3 燃烧室 3.3.1 对燃烧室的基本要求 点火可靠、燃烧稳定、燃烧效率高、压力损失小、尺寸小、出口温度场分布满足要求、燃烧完全、排气污染小、寿命长。 重要概念：油气比、余气系数、燃烧效率等 余气系数：进入燃烧室的空气流量与进入燃烧室的燃油流量完全燃烧所需要的最小理论空气量之比： 余气系数表示贫油和富油的程度。小于1为富油，大于1为贫油。2022-2-1273.3.2 燃烧室类型及各

14、自特点 燃烧室有三种主要类型：多个单管燃烧室、环管形燃烧室和环形燃烧室。 例如环形燃烧室特点：结构特点：一个壳一个筒。 优点：结构紧凑，重量轻；无火焰传播问题；火焰筒壁面积少得多，保护火焰筒的冷却空气量少，燃烧效率高，空气污染小。 缺点：制造费用高，拆卸困难、耗费时间。3.3.3 燃烧室工作特点及冷却2022-2-1283.4 涡轮 涡轮基本结构：导向器和工作叶轮。 在导向器和工作叶轮中燃气参数的变化图2-66） 涡轮参数：涡轮前温度、涡轮落压比、涡轮功、涡轮效率和涡轮功率。 涡轮叶片的工作条件 防止涡轮叶片断裂的措施2022-2-129 3.5 喷管 功能、类型、组成 概念：可用落压比，实际

15、落压比，总压恢复系数 收敛喷口的三种工作状态 3.6 轴承 转子支承方案，止推支点，中介支点练习：练习：试分析下列两种发动机的转子支承方案、止推支点和中介试分析下列两种发动机的转子支承方案、止推支点和中介支点。支点。四、手册和实训四、手册和实训4.1 ATA100规范规范结构结构nATA100规范各章节大体上可分为规范各章节大体上可分为“航空器航空器”和和“动力装置动力装置”两大类。两大类。n其中其中“航空器航空器”下又可划分为：下又可划分为：“总体总体”、“系统系统”和和“结构结构”三三类；类；“动力装置动力装置”下则可分为下则可分为“螺旋桨螺旋桨/旋翼旋翼”和和“发动机发动机”两两类。各章

16、的编号划分如下：类。各章的编号划分如下： 05 12章为章为“总体总体”类；类； 20 49章为章为“系统系统”类；类； 51 57章为章为“结构结构”类；类； 60 65章为章为“螺旋桨螺旋桨/旋翼旋翼”类；类； 70 91章为章为“发动机发动机”类。类。 航空器动力装置2022-2-132发动机相关章节与发动机有关的所有ATA章（中、英文）：49 Airborne Auxiliary Power 机载辅助动力 54 Nacelles/Pylons 短舱/吊架70 Standard Practices-Engine 标准实施-发动机 71 Power Plant 动力装置72 Engine

17、发动机 73 Engine Fuel and Control 发动机燃油和控制74 Ignition 点火 75 Air 空气76 Engine Controls 发动机操纵77 Engine Indicating 发动机指示 78 Exhaust 排气79 Oil 滑油80 Starting 起动2022-2-1334.3 实训发动机介绍实训飞机实训飞机D328飞机动力装置飞机动力装置D328动力装置组成：动力装置组成：n整流罩整流罩Cowlingn安装座安装座Mountsn防火封严防火封严Fire Sealsn电线束电线束n进气进气Air Intakesn放泄放泄Engine Drains第第71章章 动力装置动力装置71-00 Power Plant, General 71-10 Engine Cowlings 71-20 Engine Mounts 71-30 Engine Fireseals71-50 E