航空发动机性能参数和站位规定电子教案

1、项目 （任务）模块一 航空发动机性能参数、站位规定和发动机的固定授课班级授课教师地 点课时/累计审批/日期张宏超4授课周次课程类型理论教学方法理实一体教学目标知 识 目 标能力（技能）目标1.掌握航空发动机的性能参数；2.掌握航空发动机的站位规则；3.掌握航空发动机的固定方式方法。1.能讲解航空发动机性能参数含义； 2.能识别航空发动机的不同站位；3.能讲述不同航空发动机的固定安装。重难点及解决方法1.不同航空发动机的固定安装；2. 航空发动机性能参数含义。解决方法：理论联系实际，用实物讲解；用动画演示工作原理。能力训练任务及案例用现实生活中汽车的选取对比方式讲解航空发动机的性能参数。教学回顾

2、1.2 燃气涡轮发动机的性能参数1.2.1 航空燃气涡轮发动机的主要性能参数航空燃气涡轮发动机的主要性能参数有推力(功率)、推重比(功重比)和耗油率等；设计参数主要有增压比、涡轮前燃气温度和涵道比等。1.2.2 航空燃气涡轮发动机的主要性能参数的含义1.推力推力是航空发动机最重要的性能参数。推力的大小反映了发动机的做功能力。发动机产生的推力是用来满足飞机的飞行需要的，推力不足，飞机就达不到设计的飞行速度、加速度和机动性；推力过大，则不仅是不必要的浪费，还会使飞机结构由于过载而破坏。因此，飞机要根据发动机推力的大小选用适当的发动机。目前超大型推力和超小型推力的发动机都是技术发展的方向。在不同制式

3、的发动机中采用不同的推力单位。我国目前采用国际单位制，推力单位用牛顿(N)或大牛(daN)，1daN=10N。俄罗斯/苏联采用工程制，推力单位用千克(kg)。美国和欧洲的发动机推力采用英制，推力单位用磅(Pd)，1Pd=0.4536kg。对于活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机，用功率作为衡量发动机工作能力的指标。发动机功率是发动机在单位时间内所输出的功，法定计量单位是kW，常用的还有hp(马力)。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的重力之比，是无量纲单位。它是发动机重要性能指标之一，直接影响飞机性能和有效载荷。对于带加力燃烧室的军

4、用发动机，推重比用全加力推力计算；对于一般民用发动机，推重比用起飞推力计算。目前，先进军用涡轮风扇发动机的推重比已经超过10。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的功率与发动机的重力之比，单位是kW/daN。3.耗油率耗油率指发动机每小时的燃油质量流量与推力或功率之比。对于产生推力的喷气发动机，它表示产生1daN推力每小时所消耗的燃油量，单位是kg/(daNh)。对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说，它表示产生1kW功率每小时所消耗的燃油量，单位是kg/(kWh)。发动机的耗油率是影响飞机航程和经济性的最主要因素。4.增压比

5、通常指压气机增压比，是压气机出口总压与进口总压之比。它对发动机的做功能力和效率有重要影响。对于一定的涡轮前燃气温度，根据热力计算可求得一个最佳增压比(即产生最大做功能力的增压比)和一个最经济增压比(即耗油率最低的增压比)。在其他条件相同时，最佳增压比小于最经济增压比。设计发动机选取增压比时应根据发动机用途权衡考虑。例如，战斗机发动机追求大推力和高推重比，而且飞行速度也较高，因而选用的增压比较低；而运输机发动机追求低耗油率，就选用较高的增压比。5.涡轮前燃气温度涡轮前燃气温度是第1级涡轮导向器进口截面处燃气的总温，也有不少发动机用涡轮转子进口截面处总温来表示。提高涡轮前燃气温度能增大发动机做功能

6、力，提高热效率，降低耗油率。它是发动机技术水平高低的重要标志之一。6.涵道比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，定义为小涵道比；大于4为大涵道比；大于l小于4为中涵道比。涵道比是涡扇发动机重要设计参数，它对发动机耗油率和推重比有很大影响。不同用途的涡扇发动机应选取不同的涵道比，如远程运输机和旅客机使用的大涵道比涡扇发动机，其涵道比为48，甚至更高；空战战斗机选用的加力式涡扇发动机的涵道比一般小于1，甚至可小到0.20.3。正在研究中的变循环发动机，通过改变某些部件的形状或位置，其涵道比可在一定范围内变化，从而在宽广的飞行范围内获得更好的性能。从广义来看

7、，涡扇发动机的涵道比小到0时，即成为涡喷发动机。涡扇发动机的涵道比范围为025。桨扇发动机则可看作除去外涵道机匣的涵道比很大的涡扇发动机，桨扇所能扰动的实际流量与发动机流量之比为2560，而涡桨发动机相应的实际流量比为6080。1.3 燃气涡轮发动机的站位及编号规则1.3.1 燃气涡轮发动机的站位概念在发动机的研制和使用过程中，常常需要正确指定和区分发动机轴向上的一些重要位置，如各个部件相邻的位置，我们称之为主要截面。为了使用方便，需要将这些截面按一定标准进行编号。比如过去说T*3，大家就都知道是指涡轮前的燃气总温，因为在过去的的编号规则里，发动机的3截面就是燃烧室的出口或涡轮的进口截面，也就

8、是涡轮前截面。所谓站位就是发动机主要截面的标准（或通用）编号。1.3.2 燃气涡轮发动机的站位及编号规则早期涡轮喷气发动机的站位划分采用05站位的六站位系统。其中0站位(截面)是在发动机远前方，相应各参数用下标“0”表示，即p0，T0，V，P*0，T*0。P代表静压，P*代表总压，T代表静温，T*代表总温，V表示飞行速度，总压、总温是将空气以一定过程(绝热、无功、无摩擦一定熵、绝能)将流速滞止为零时的压力和温度。1站位位于进气道出口，压气机进口；相应各参数为Pl，T1，Vl，P*1，Vl为气流速度。2站位位于压气机出口，燃烧室进口；相应各参数为P2，T2，V2，P*2，T*2。3站位位于燃烧室

9、出口，涡轮进口；相应各参数为P3，T3，V3，P*3，T*3。4站位位于涡轮出口。尾喷管进口；相应各参数为P4，T4，V4，P*4，T*4。5站位是喷管出口，相应各参数为P5，T5，V5，P*5，T*5。总出口参数可用Pe，Te，Ve表示。1.4 航空燃气涡轮发动机在飞机上安装1.4.1 发动机在飞机上的安装原则发动机在飞机上的安装位置随飞机的类型不同差异很大。战斗机考虑到飞机的隐身性能，发动机常装在飞机两侧翼根处(见图1-34)、机腹下或机身内；而民航机则更多考虑到发动机的维护性和飞机总体的平衡和受力要求，发动机采用翼下吊装或装在飞机尾段。目前，大、中型民航机较流行采用便于维护的翼下吊装发动

10、机结构，对于这种飞机，需要特别强调的是：由于发动机距地面很近(如B737-300地面停放时，只有0.2m)，而且，高涵道比涡扇发动机工作时进气量很大(尤其在大功率状态时)。这样，一方面，地面外来物容易被吸进发动机，损坏发动机风扇叶片；另一方面，发动机尤其是其前方区域，容易对地面人员造成伤害。所以，对这种飞机，应保持其发动机前方区域清洁，尤其是发动机地面起动时；同时，应严格遵守发动机地面危险区域限制，确保地面安全。1.4.2 航空燃气涡轮发动机的安装固定方式活塞式发动机和涡轮螺旋桨发动机在飞机上目前大都安装1台至4台，一般多是拉进式(螺旋桨在前)，装在机头或机翼前缘，这样可以使机翼上所受的载荷降

11、低。另一种是推进式的，发动机装于机翼后沿或机身后段。这种安排使机翼位于螺旋桨的滑流之外，阻力会降低，但主起落架就会较高，重量增大；而且发动机在地面工作时冷却条件也较差，所以目前还是以拉进式为主流安装方式。涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机这两类发动机在飞机上的安装位置相似，下面以涡轮喷气发动机为例进行介绍。1. 1台涡轮喷气发动机的安装固定方式1台涡轮喷气发动机多安装在机身后段或机身下部。这种方式有利于维护修理，只要将机身后段拆开就行了，单发战斗机主要用这种安排方式。2. 2台涡轮喷气发动机的安装固定方式2台涡轮喷气发动机的安装方式主要有4种。1) 2台发动机各安装在一只短舱内，这种方式的优点是机身空间大，能装载更多的人员和设备，对机翼能起减少载荷的作用。但其构造比较复杂，而且还会增大阻力和降低机翼的后掠作用。2)把2台发动机装在机翼下的吊舱内。这种方式的好处是减少短舱和机翼的干扰，对提高最大升力系数有利，防火性能较好，可以采用全翼展的襟翼。但由于短舱离地近，维护比较方便，比较容易吸入尘土等杂物。3) 2台发动机并列在后机身外部的两侧，这种安装方式叫