航空发动机简介good

1、一、航空发动机概述发展成通过对流进发动机内的连续气体进行压缩并在燃烧室内喷油燃烧，然后将高温的高速燃气从尾喷管喷出，从而利用燃气的反作用力来产生推力。发动机推力：发动机推力：发动机产生的推力，如果假设尾喷管出口气体是完全膨胀且忽略燃气流量与空气流量的差别，则推力推力重量比：推力重量比：代表发动机推力与发动机本身重量之比值，愈大者性能愈好；压气机级数：压气机级数：代表压气机的压缩叶片有几级，通常级数愈大者压缩比愈大；涡轮级数：涡轮级数：代表涡轮机的涡轮叶片有几级；压缩比（增压比）：压缩比（增压比）：进气被压缩机压缩後的压力，与压缩前的压力之比值，通常愈大者性能愈好；耗油率：耗油率：每小时的燃油量

2、与发动机所发出的推力之比,SFC=3600qf/F；涡轮前温度：涡轮前温度：燃烧後之高温高压气流进入涡轮之前的温度T3 ,通常愈大者性能愈好，一般受涡轮叶片和燃烧室的耐温性决定；燃气出口温度：燃气出口温度：废气离开涡轮机排出时的温度；涵道比：涵道比：涡轮发动机外涵道与内涵道空气流量的比值；推进效率：推进效率：发动机所做的有效功率与气流动能增量的比值：9021pCC90()maFqCC 燃气涡轮发动机 主要组成部件：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管、加力燃烧室（军机），其中，核心机为：压气机、燃烧室、涡轮；压气机、燃烧室、涡轮； 分类：涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴

3、发动机等，还可以根据转子个数分为单转子、双转子或三转子发动机；进气道进气道进气道 作用：将空气在进入压气机之前调整到发动机能正常运转的状态。在超音速飞行时，由于激波的压缩作用，进气道能起到一定的空气预压缩功能。民航客机的短舱进气道只能起到整流作用，而军机的进气道除了整流作用外，还有空气压缩作用。压气机 作用：压气机的功用是对气流做功，以提高气流的压力。 组成：压气机由定子叶片与转子叶片交错组成，一对定子叶片与转子叶片称为一级，定子固定在发动机框架上，转子由转子轴与涡轮相连。 分类：轴流式、离心式（压比高，损失大）、组合式压气机离心式压气机组合式压气机动子静子压气机 压气机性能指标： 1、压缩比

4、 2、压气机效率：理论上所需的压缩功与实际消耗的机械功之比称为压气机效率。一般认为压气机理想的压缩过程为绝热等熵过程，定熵过程的轴功与实际的绝热压气过程的轴功之比，就称为压气机的绝热效率，也即压气机效率。 在比较不同压气机性能时候，除了要考量压缩比外，还要考量在相同压缩比情况下的压气机效率压气机 轴流式压气机 优点：压缩效率高，流动损失小，适用于大流量和多级压缩的过程； 缺点：单级压缩比小，需要多级串联从而达到所需的压比，从而使压气机整体结构较复杂，增加了发动机的长度和重量； 离心式压气机 优点：单级压缩比高，结构简单，可以缩短发动机的长度和减低发动机重量，适合小流量的压缩过程； 缺点：压缩效

5、率低，单位面积的流动能力低，故迎风面积大，阻力大，流动损失大，不适用于多级压缩过程；压气机 但是不能够简单地说轴流式和离心式压气机谁好谁劣，要根据发动机的具体工况情况来选择轴流式还是离心式压气机，也可以把轴流式和离心式压机组合起来形成组合式压气机（例如某些涡轮轴发动机）； 但是根据现代的军机飞行情况，大多数军用涡轮发动机都会选用轴流式压气机；燃烧室 作用：空气经过压气机压缩后进入燃烧室与煤油混合燃烧，膨胀做功。 组成：扩压气、喷油嘴、火焰筒、旋流器、点火器等。 分类：单管、环管、环形燃烧室燃烧室涡轮 作用：将在燃烧室内燃烧后的高温燃气能量转换为机械能，并带动压气机或者桨叶旋转。 组成：构造上与

6、轴流式压气机相似，同样是一组定子与一组转子合称为一级。尾喷管 作用：将喷气式飞机燃油燃烧后的产物喷射出去，起到排废气的作用，同时也利用喷射时空气产生的反作用力来推动飞机，尾喷管还可以调节尾气排放的方向和速度，从而达到调节飞机姿态和飞行状态的目的。高超音速飞行器 高超音速飞行器（马赫数超过5）的发动机是没有压气机和涡轮的，空气在进气道经过激波压缩直接进入燃烧室进行超燃后从尾喷管直接喷出，从而产生推力。从目前的技术来看，必须先要经过外界的飞机把高超飞行器带到马赫数1，高超飞行器的发动机才能运转起来。涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡喷七涡轮风扇发动机罗尔斯-罗伊斯公司 康维

7、 Conway 发动机涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机涡扇发动机出现原因 提高涡轮前温度T3以增大排气速度C9从而来提高发动机推力是涡轮喷气发动机的一般想法，但是在飞行速度较低的时候，一味地增加排气速度会导致气流离开发动机时带走的能量（C9-C0）2/2（即余速损失）相应地增加，从而导致推进效率的降低。 根据可用功相等原则，可以得到： 以上推导即为附加质量原理2222909022909922909090909022,()()11mamamamamamamamaCCCCqqqCCqqCCqCCFqCCFqCCCCFFCCSFCFSFCF 但是随着飞行速度C0增加时，由于（C9- C0）降低从而使比值

8、 趋近与1，也就是推力比趋近与1，也就是说附加质量原理作用就降低了。 其实大涵道渦扇发动机在马赫数小于0.6左右的时候经济性最好，这也是为什么民航飞机采用大涵道比涡扇发动机的原因，小涵道比涡扇在高亚音速时经济性最好，涡喷在两倍以上音速时经济性能最好。飞行速度超过音速的话，一般会采用小涵道比发动机或者涡喷发动机。9090CCCC涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮轴发动机涡轮轴发动机PW206涡轮轴发动机发动机的选择不能够简单地说某种发动机的性能比其他种类的发动机号，每种发动机都有它们最佳使用的飞行包线-(由速度x/高度y构成的xy坐标系)，要根据实际飞行情况来选择发动机，例如：

9、Ma0.6，涡轮螺旋桨发动机经济效率和性能最好；Ma在0.6-0.9之间，高涵道比涡轮风扇发动机经济效率和性能最好；Ma在1-2之间时小涵道比涡轮风扇发动机经济效率和性能最好；在亚音速(Ma1.0)条件下,涡轮喷气发动机的推进效率最低，但是在马赫数 2.5-3.0 范围下,涡轮喷气发动机的推进效率可以达到 90%，推进效率比涡扇发动机要高，随着马赫数的增加，涡扇发动机的性能优点会下降，要逐渐减少涵道比来达到最佳的性能。热力学过程 燃气涡轮发动机的热力学过程是一个布雷顿循环，决定整个循环热效率的是压气机的循环增压比 燃气涡轮发动机的循环热效率： 循环增温比： 最大循环净功： 最佳增压比：111t

10、31TT2,max1(1)netpwC T2(1),maxnetw二、APU（辅助动力装置 ）APU的作用的作用 辅助动力装置辅助动力装置（Auxiliary Power Unit，简称，简称APU）是装在飞机上的一套不依赖于机外任何）是装在飞机上的一套不依赖于机外任何能源、自成独立体系的小型动力装置。其能源、自成独立体系的小型动力装置。其功用功用是是在地面为飞机提供电源和气源，用于向飞机在地面为飞机提供电源和气源，用于向飞机电网供电、起动主发动机以及向飞机空调系统电网供电、起动主发动机以及向飞机空调系统提供压缩空气。在空中提供备用电源和气源，提供压缩空气。在空中提供备用电源和气源，即，飞机爬

11、升到一定高度后，辅助动力装置即即，飞机爬升到一定高度后，辅助动力装置即自动停车，但是当飞机在飞行过程中遇到发动自动停车，但是当飞机在飞行过程中遇到发动机停车故障时，辅助动力装置可重新起动作为机停车故障时，辅助动力装置可重新起动作为应急动力源，为飞机提供电源和气源（超过一应急动力源，为飞机提供电源和气源（超过一定高度后，仅能提供电源）。定高度后，仅能提供电源）。APU的安装位置 在民航飞机中，辅助动力装置一般安装在在民航飞机中，辅助动力装置一般安装在飞机机身尾部非增压舱内，位于方向舵的飞机机身尾部非增压舱内，位于方向舵的下面。下面。APU的安装位置APU概述 APU其实是一台小型的燃气涡轮发动机

12、，为了形象说明APU的本体结构和工作系统，以下主要依据B737飞机的APU（GTCP85）进行阐述； 本款APU采用单转子，转子上连有两级离心式压气机，第1级采用双面叶轮，第二级采用单面叶轮，涡轮为一级径流式，都采用径向的压气机和涡轮能够达到缩短APU的轴向尺寸的目的（由于安装空间小），具体结构如后页所示；APU概述APU概述APU概述 本APU由燃油系统、启动和点火系统、空气系统、操纵系统、指示系统、排气系统和润滑系统六个系统组成； APU转轴附件传动齿轮箱附件传动齿轮箱上的部件：发电机、冷却风扇、滑油泵、燃油泵； 冷却风扇的作用：为发电机和APU滑油冷却器提供冷却空气。APU概述APU进气

13、门APU进气门APU进气门APU进气门APU进气门APU进气门发动机起动过程APU蓄电池APU起动机达到起动转速，APU喷油燃烧再达到某一转速，起动机关闭APU起动完成APU引气左主发启起动机左主发附件齿轮箱和传输齿轮箱左主发高压转子左主发低压转子22%N2时，左主发燃烧室喷油燃烧工作50%N2时，左主发起动过程结束，APU引气关闭通过交输活门引气启动右发主发动机起动过程结束 N2为高压转子的额定转速 不一定所有的发动机都是先起动左主发的，要根据发动机设计来决定，本机型B738先起动左发的原因是停留刹车液压泵是由左主发驱动的，先起动左主发能给停留刹车系统增压从而使飞机能在有动力的情况下有效地刹

14、车。发动机起动过程 当APU由于故障不能启动的时候，飞机在地面停留的时候是通过地面空调车（装置），地面电源车（装置）来提供空调起源和电源，启动主发动机则是通过地面气源车来完成，一般地面起源车接口在肌腹上，靠近大翼位置。发动机起动过程三、我国航空发动机的研究所现 状 我国一共有四个航空发动机研究所，分别是： 中国燃气涡轮研究院（624所） 沈阳发动机设计研究所（606所） 中国航空动力机械研究所（608所） 中航工业航空动力控制系统研究所（614所）中国燃气涡轮研究院（624所） 624所建于1965年4月，是我国航空发动机预研、设计和大型试验研究基地，隶属于中国航空工业集团公司，院部坐落在成都

15、市新都区，试验基地位于绵阳江油市，拥有世界第五、亚洲唯一的大型连续气源航空发动机高空模拟试车台和涡轴涡桨发动机高空模拟试车台（位于绵阳江油市，当时候的总师为刘大响，他也由于此高空台成为工程院院士）。沈阳发动机设计研究所（606所） 606所创建于1961年8月，地处沈阳市沈河区，是新中国第一个航空发动机设计研究所，是中国大中型涡喷、涡扇航空发动机的研发基地，同时还承担着燃气轮机的研发任务，先后研制11种型号的涡喷、涡扇发动机，其中涡喷7甲(乙)发动机已装备部队；2002年5月，“昆仑”发动机设计定型，标志着我国航空发动机实现了自行研制的历史转折，使我国成为世界上少数几个能独立自主研制航空动力的

16、国家之一。2005年，“太行”（涡扇十）发动机设计定型，对我国航空工业发展和空军武器装备建设具有重要的里程碑意义。矢量推进等高新技术的预先研究处于国内领先水平。606还自主开发轻型、中型、重型不同功率档次的燃气轮机。中国航空动力机械研究所（608所） 608所创建于 1968 年，坐落在湖南省株洲市，是我国唯一的集预先研究与型号研制于一体的中小航空发动机和直升机减速传动系统设计、试验研究所。30多年来，608先后承担了涡轴、涡桨、涡扇、涡喷等型号的动力及直升机减速传动系统研制任务，608所已成为我国中小型航空发动机、直升机、减速传动系统及轻型燃气轮机的研制、试验基地。中航工业航空动力控制系统研

17、究所（614所） 614所成立于1975年，座落在无锡市，主要从事航空发动机控制系统设计、研究、制造、试验和修理工作，是国内唯一的为航空动力装置提供控制系统产品与完整解决方案的国家重点央企研究中心，主要承担航空动力控制系统的研究、设计、制造、试验验证以及系统集成和服务等任务，614所建有航空动力控制系统航空科技部级重点实验室，设有数控系统总体、软件、电子、机械、系统试验、环境试验等专业;拥有国内领先、国际先进的各型发动机数控系统半物理模拟试验及综合环境试验设备；承担着各类军、民用飞机、舰船、导弹以及燃气轮机发电等动力装置控制系统和其它机电一体化产品的研制和生产任务。总结 总的来说，四大航空发动

18、机研究所各有分工，624所负责发动机前沿技术的预研和发动机高空台试验，试验条件最好，研发能力最强，是我国唯一有能力研发航空发动机核心机的研究所（为606所开发型号发动机提供核心机）；606所主要是做型号的，我国几乎全部的中大发型涡扇和涡喷发动机都是出于606所；608所是主要是做中小发和直升机发动机的；614所主要是为不同型号的航发开发控制系统的。船用动力装置 蒸汽机动力装置蒸汽机动力装置 汽轮机动力装置汽轮机动力装置 柴油机动力装置柴油机动力装置 燃气轮机动力装置燃气轮机动力装置 联合动力装置联合动力装置 核动力装置核动力装置蒸汽机动力装置蒸汽机动力装置 蒸汽机动力装置是早期船舶的主动力装置

19、，是机动船舶上最先应用的动力装置，主要由汽缸、底座、活塞、曲柄连杆机构、滑阀配汽机构、调速机构和飞轮等部分组成； 优点：结构简单，造价低廉，管理使用方便，制造工艺要求不高； 缺点：热效率低、质量大、功率小，已渐被淘汰；蒸汽机动力装置蒸汽机动力装置汽轮机动力装置汽轮机动力装置 汽轮机动力装置是船舶的一种主动力装置，它是在蒸汽机动力装置基础上发展起来的，是一种将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，一般由锅炉、涡轮、冷凝器等组成； 优点：单机功率大，效率高； 缺点：油耗高；汽轮机动力装置汽轮机动力装置柴油机动力装置柴油机动力装置 柴油机动力装置是一种将柴油燃烧产生的热能转换成为机械功的动力机械，现代船用柴油机大部分为低速机,转速约每分钟100转，可直接驱动螺旋桨，主要由固定件、运动件、辅助机构、辅助系统等组成； 优点：热效率高、启动快、操纵方便、可直接倒车、结构紧凑、能使用廉价的渣油，可靠性较高； 缺点：零部件磨损较快，维修费用高，振动噪声大；柴油机动力装置柴油机动