第09章飞行器动力装置航空概论

1、第九章第九章 飞行器动力装置飞行器动力装置概概 述述航空发动机是将航空燃料中所含的化航空发动机是将航空燃料中所含的化学能量转变为热能再转化成机械能的热力学能量转变为热能再转化成机械能的热力机械。机械。航空发动机的性能对飞机的性能影响航空发动机的性能对飞机的性能影响很大。很大。评定航空发动机品质的主要指标有：评定航空发动机品质的主要指标有：性能参数性能参数推重比、耗油率等推重比、耗油率等可靠性可靠性耐久性耐久性 9.1 活塞式航空发动机活塞式航空发动机9.1(1)活塞式航空发动机一般以汽油为燃活塞式航空发动机一般以汽油为燃料，带动螺旋桨，料，带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）由螺旋桨产生推（拉）力

2、为飞机提供动力。力为飞机提供动力。所以，作为飞所以，作为飞机的动力装置时，机的动力装置时，发动机与螺旋桨是发动机与螺旋桨是不能分割的。不能分割的。9.1(2)活塞式航空发动机的主要构件活塞式航空发动机的主要构件气缸气缸活塞活塞连杆连杆曲轴曲轴进、排气活门进、排气活门机匣机匣9.1(3)活塞冲程活塞冲程当活塞在气缸中移动当活塞在气缸中移动时，它相对曲轴有两个极时，它相对曲轴有两个极限位置：活塞离曲轴中心限位置：活塞离曲轴中心最远的位置称为最远的位置称为上死点上死点，活塞离曲轴中心最近的位活塞离曲轴中心最近的位置称为置称为下死点下死点。上死点和。上死点和下死点之间的距离称为下死点之间的距离称为活活

3、塞冲程塞冲程 。9.1(4)活塞式航空发动机活塞式航空发动机的工作原理的工作原理绝大多数活塞式航绝大多数活塞式航空发动机的工作循环是空发动机的工作循环是由四个冲程组成的，称由四个冲程组成的，称为四冲程发动机。即为四冲程发动机。即活活塞在气缸内要经过四个塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。排气冲程。进气进气 压缩压缩 膨胀膨胀 排气排气9.1(5)活塞式发动机的气缸排列方式活塞式发动机的气缸排列方式为满足功率要求并使发动机工作平稳，为满足功率要求并使发动机工作平稳，活塞式航空发动机一般都是多气缸组合构活塞式航空发动机一

4、般都是多气缸组合构成的。依照气缸排列方式不同，可分为：成的。依照气缸排列方式不同，可分为：直立型、直立型、V型、对立型、型、对立型、X型、星型等。型、星型等。9.1(6)活塞式发动机的优点活塞式发动机的优点经济性较好：不但耗油率低，而且单经济性较好：不但耗油率低，而且单位功率的售价低；位功率的售价低；燃烧较完全，所以对环境的污染相对燃烧较完全，所以对环境的污染相对较小；较小；噪音较小。噪音较小。目前，活塞式航空发动机仍广泛地目前，活塞式航空发动机仍广泛地应用于小型低速飞机。应用于小型低速飞机。9.1(7)农农5旅行者旅行者9.2 火箭发动机火箭发动机概概 述述火箭发动机是我国劳动人民首先创造出

5、来火箭发动机是我国劳动人民首先创造出来的。早在唐代初年的。早在唐代初年( (约在七世纪）火药就出现了，约在七世纪）火药就出现了，南宋时代火药用来制造烟火，其中包括南宋时代火药用来制造烟火，其中包括“起花起花”。大约在十三世纪制成火箭。我国古代制造的火箭大约在十三世纪制成火箭。我国古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药。它们的工作原理和现和起花所用的是黑色火药。它们的工作原理和现代的固体燃料火箭是一样的。代的固体燃料火箭是一样的。火箭发动机的特点是不仅自带燃烧剂而且火箭发动机的特点是不仅自带燃烧剂而且自带氧化剂。燃烧剂和氧化剂统称为推进剂。由自带氧化剂。燃烧剂和氧化剂统称为推进剂。由于火箭发动机的

6、工作不依靠空气，因此它是大气于火箭发动机的工作不依靠空气，因此它是大气层以外飞行和宇宙航行的主要动力装置。层以外飞行和宇宙航行的主要动力装置。压气机压气机燃气涡轮燃气涡轮燃烧室燃烧室9.2.1 火箭发动机的推力是作火箭发动机的推力是作用在发动机内外表面各种力用在发动机内外表面各种力的何力的何力 。发动机的冲量决定于推发动机的冲量决定于推力的大小和工作时间的长短。力的大小和工作时间的长短。定义为推力对工作时间的积定义为推力对工作时间的积分。分。比冲是指火箭发动机燃比冲是指火箭发动机燃烧一千克质量推进剂所产生烧一千克质量推进剂所产生的冲量的冲量 。9.2.2按推进剂组元的数目，可按推进剂组元的数目

7、，可分为单组元、双组元和三组元分为单组元、双组元和三组元液体火箭发动机。液体火箭发动机。双组元液体火箭发动机的推双组元液体火箭发动机的推进剂包括燃烧剂和氧化剂；工作进剂包括燃烧剂和氧化剂；工作时，专门的输送系统分别将它们时，专门的输送系统分别将它们送进燃烧室。所以液体火箭发动送进燃烧室。所以液体火箭发动机包括推进剂输送系统、流量调机包括推进剂输送系统、流量调节控制活门、推力室、冷却系统节控制活门、推力室、冷却系统和固定零部件的发动机架。和固定零部件的发动机架。 发动机控制系统可对发动机的工作程序发动机控制系统可对发动机的工作程序（发动机起动、工作。关机）和工作参数（发动机起动、工作。关机）和工

8、作参数（指推力大小、推进剂的混合比）进行调节（指推力大小、推进剂的混合比）进行调节和控制。这一过程是按预定程序自动进行的。和控制。这一过程是按预定程序自动进行的。液体火箭发动机的优点是比冲高液体火箭发动机的优点是比冲高（25O25O5OO5OO秒），推力范围大（单台推力在秒），推力范围大（单台推力在1 1克力克力700700吨力）、能反复起动、能控制推吨力）、能反复起动、能控制推力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机力大小、工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。道转移等。固体火箭发动机的主要特征固体火箭发动机的主要特

9、征之一是推进剂直接充填在燃烧室之一是推进剂直接充填在燃烧室内；推进剂燃烧产生能量，同时内；推进剂燃烧产生能量，同时燃烧产物又作为工质经喷管排出燃烧产物又作为工质经喷管排出产生推力。产生推力。 固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较，固体火箭发动机与液体火箭发动机相比较，具有结构简单，推进剂密度大，推进剂可以储存具有结构简单，推进剂密度大，推进剂可以储存在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺在燃烧到中常备待用和操纵方便可靠等优点。缺点是点是“比冲比冲”小。固体火箭发动机比冲在小。固体火箭发动机比冲在250250300300秒，工作时间短，加速度大导致推力不易控秒，工作时间短，加速度大导致推力不

10、易控制，重复起动困难，从而不利于载人飞行。制，重复起动困难，从而不利于载人飞行。 固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的空火箭的发动机，以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。助推发动机。 电火箭发动机是利用电火箭发动机是利用电能加速工质，形成高速电能加速工质，形成高速射流而产生推力的火箭发射流而产生推力的火箭发动机。电能由飞行器提供，动机。电能由飞行器提供，一般由太阳能、核能、化一般由太阳能、核能、化学能经转换装置得到。工学能经转换装置得到。工质有氢、氮、氩、汞、氨质有氢、氮、氩、汞、氨等气体。电推力器的作用等气体

11、。电推力器的作用是将电能转换成工质的动是将电能转换成工质的动能，使其产生高速喷气流能，使其产生高速喷气流而产生推力。而产生推力。 电热火箭发动机利用电能加热（电阻加热或电弧加热）电热火箭发动机利用电能加热（电阻加热或电弧加热）工质（氢、胺、肼等），使其气化；经喷管膨胀加速后，工质（氢、胺、肼等），使其气化；经喷管膨胀加速后，由喷口排出而产生推力。电火箭发动机的工质（汞、铯、由喷口排出而产生推力。电火箭发动机的工质（汞、铯、氢等）从贮箱输入电离室被电离成离子，然后在电极的氢等）从贮箱输入电离室被电离成离子，然后在电极的静电场作用下加速成高速离子流而产生推力。电磁火箭静电场作用下加速成高速离子流而

12、产生推力。电磁火箭发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流，形成发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流，形成推力。电火箭发动机具有极高的比冲（推力。电火箭发动机具有极高的比冲（70O70O250O250O秒）、秒）、极长的寿命（可重复起动上万次、累计工作可达上万小极长的寿命（可重复起动上万次、累计工作可达上万小时）。但产生的推力小于时）。但产生的推力小于10ON10ON。这种发动机仅适用于航。这种发动机仅适用于航天器的姿态控制、位置保持等。天器的姿态控制、位置保持等。 核火箭发动机用核燃料作能源，用液氢、液氦、核火箭发动机用核燃料作能源，用液氢、液氦、液氨等作工质。核火箭发动机由装在推力

13、室中的核反液氨等作工质。核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。在核反应堆中，核能转变成热能以加热工质，被加热在核反应堆中，核能转变成热能以加热工质，被加热的工质经喷管膨胀加速后，以的工质经喷管膨胀加速后，以650065001100O1100O米秒的米秒的速度从喷口排出而产生推力。核火箭发动机的比冲高速度从喷口排出而产生推力。核火箭发动机的比冲高（25025010001000秒）寿命长，但技术复杂，只适用于长秒）寿命长，但技术复杂，只适用于长期工作的航天器。这种发动机由于核辐射防护、排气期工作的航天器。这种发动

14、机由于核辐射防护、排气污染、反应堆控制，以及高效热能交换器的设计等问污染、反应堆控制，以及高效热能交换器的设计等问题未能解决，至今仍处于试验之中。此外，太阳加热题未能解决，至今仍处于试验之中。此外，太阳加热式和光子火箭发动机尚处于理论探索阶段。式和光子火箭发动机尚处于理论探索阶段。9.3 9.3.1 该发动机由进该发动机由进气道、活门装置、气道、活门装置、燃烧室和长喷管组燃烧室和长喷管组成。燃料有效燃烧成。燃料有效燃烧所必须的压力，是所必须的压力，是依靠发动机中半闭依靠发动机中半闭塞的容积内燃烧时塞的容积内燃烧时产生的。产生的。工作时，先把空气压入活门装置内与工作时，先把空气压入活门装置内与燃

15、料混合燃烧，燃烧后燃气的压力将活门燃料混合燃烧，燃烧后燃气的压力将活门关闭，以防止燃气倒流，燃气以很高的速关闭，以防止燃气倒流，燃气以很高的速度从长喷管喷出，产生推力。燃气喷出后，度从长喷管喷出，产生推力。燃气喷出后，由于燃气的惯性，仍继续往外喷，在燃烧由于燃气的惯性，仍继续往外喷，在燃烧室内造成气体稀薄的现象，压力小于外界室内造成气体稀薄的现象，压力小于外界的大气压。由于压差的作用，自动打开活的大气压。由于压差的作用，自动打开活门装置，空气再次进入燃烧室循环工作。门装置，空气再次进入燃烧室循环工作。 脉动式喷气发动机结构简脉动式喷气发动机结构简单、体积小，可以地面起动单、体积小，可以地面起动

16、。在。在700km/H的飞行速度下，比推力的飞行速度下，比推力为冲压发动机的为冲压发动机的23倍。但燃烧倍。但燃烧不连续，推力忽大忽小，振动厉不连续，推力忽大忽小，振动厉害，不宜载人，寿命较低。此外害，不宜载人，寿命较低。此外脉动式喷气发动机的燃油消耗量脉动式喷气发动机的燃油消耗量大，限制了它的推广应用。大，限制了它的推广应用。9.3.2 该发动机由进气道、燃烧室和喷管组该发动机由进气道、燃烧室和喷管组成。空气先经进气道扩压后，速度下降、成。空气先经进气道扩压后，速度下降、压力提高，压缩后的空气与燃油喷嘴喷出压力提高，压缩后的空气与燃油喷嘴喷出的燃油混合在燃烧室进行等压燃烧，高温的燃油混合在燃

17、烧室进行等压燃烧，高温高压燃气从喷管高速喷出，产生推力。高压燃气从喷管高速喷出，产生推力。由于空气是依靠外界由于空气是依靠外界飞行速度的冲压而增压的，飞行速度的冲压而增压的，所以推力随飞行速度的提所以推力随飞行速度的提高而增加。冲压发动机在高而增加。冲压发动机在飞行速度很大的情况下才飞行速度很大的情况下才能有效地产生推力。能有效地产生推力。发动机在地面放置时速度等于零，不发动机在地面放置时速度等于零，不能产生推力，所以冲压发动机在地面不能能产生推力，所以冲压发动机在地面不能单独起动，必须与其它类型发动机组合使单独起动，必须与其它类型发动机组合使用。如美国的用。如美国的X-51高超声速飞行器。高

18、超声速飞行器。9.4 航空燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机概概 述述(1)航空燃气涡轮发动机有四种基本类型，航空燃气涡轮发动机有四种基本类型，即涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡即涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。在这些轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。在这些发动机中都有压气机、燃烧室和燃气涡轮，发动机中都有压气机、燃烧室和燃气涡轮，因此统称为燃气涡轮发动机。因此统称为燃气涡轮发动机。概概 述述(2)航空燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机仍属于热机的一仍属于热机的一种，因此从产生输出能量的原理上讲，种，因此从产生输出能量的原理上讲，燃燃气涡轮发动机气涡轮发动机和活塞式发

19、动机是相同的，和活塞式发动机是相同的，都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个都需要有进气、加压、燃烧和排气这四个阶段。阶段。概概 述述(3)在航空燃气涡轮发动机中，在航空燃气涡轮发动机中，进入发动机的进入发动机的空气经压气机压缩后，流入燃烧室与喷入的燃空气经压气机压缩后，流入燃烧室与喷入的燃油混合后燃烧，形成高温、高压的燃气，再进油混合后燃烧，形成高温、高压的燃气，再进入燃气涡轮中膨胀作功，使涡轮高速旋转并输入燃气涡轮中膨胀作功，使涡轮高速旋转并输出功率。出功率。由燃气涡轮出来的燃气，仍具有一定的能由燃气涡轮出来的燃气，仍具有一定的能量，正是这股具有能量的燃气，才产生了发动量，正是这股具有能量的

20、燃气，才产生了发动机的推力或输出功率。机的推力或输出功率。利用这股燃气能量的方式不同，就相应地利用这股燃气能量的方式不同，就相应地产生了不同类型的燃气涡轮发动机。产生了不同类型的燃气涡轮发动机。 9.4.19.4.1 燃气发生器燃气发生器压气机压气机燃气涡轮燃气涡轮燃烧室燃烧室概述概述燃气发生器由燃气发生器由、和和（简称涡轮）所组成。（简称涡轮）所组成。燃气发生器用于提供高压、高温的燃气。燃气发生器用于提供高压、高温的燃气。燃气发生器又称发动机的核心机。燃气发生器又称发动机的核心机。燃气涡轮燃气涡轮燃烧室燃烧室压气机压气机9.4.1.1(1) 压气机的功用压气机的功用依靠依靠其高速旋转的工作叶

21、轮对空气其高速旋转的工作叶轮对空气作功，提高空气的压力和温度，供给发作功，提高空气的压力和温度，供给发动机工作时所需要的压缩空气。动机工作时所需要的压缩空气。 9.4.1.1(2) 压气机的类型压气机的类型根据压气机的结构形式和空气在压根据压气机的结构形式和空气在压气机中的流动特点，压气机分为两类：气机中的流动特点，压气机分为两类：轴流式压气机轴流式压气机(1)轴流式压气机由于其增压比大，效率轴流式压气机由于其增压比大，效率高，单位面积空气流量大，迎风面积小，高，单位面积空气流量大，迎风面积小，所以目前在航空燃气涡轮发动机中，特别所以目前在航空燃气涡轮发动机中，特别是在大、中型发动机中被普遍采

22、用。是在大、中型发动机中被普遍采用。 轴流式压气机轴流式压气机(2)轴流式压气机的主要部件是轴流式压气机的主要部件是和和。 压气机转子压气机转子转子转子由工作叶片、轮盘和轴组成。由工作叶片、轮盘和轴组成。由一排固定在轮盘上的工作叶片组成的由一排固定在轮盘上的工作叶片组成的轮子叫做叶轮（也称工作轮）。轮子叫做叶轮（也称工作轮）。叶轮在涡轮的带动下高速旋转而工作。叶轮在涡轮的带动下高速旋转而工作。 压气机静子压气机静子静子是压气机中不旋转的部分，由机静子是压气机中不旋转的部分，由机匣和整流叶片组成。匣和整流叶片组成。一排整流叶片组成一个整流环，固定一排整流叶片组成一个整流环，固定在机匣上在机匣上

23、。 轴流式压气机轴流式压气机(3)轴流式压气机的叶轮和整流环交错排轴流式压气机的叶轮和整流环交错排列。一个叶轮和一个整流环组成轴流式压列。一个叶轮和一个整流环组成轴流式压气机的一气机的一“级级”，燃气涡轮发动机都采用，燃气涡轮发动机都采用多级的型式以提高压气机的增压能力。多级的型式以提高压气机的增压能力。 轴流式压气机轴流式压气机(4)轴流式压气机工作时，叶轮在涡轮的轴流式压气机工作时，叶轮在涡轮的驱动下高速旋转，一方面用很大的速度将驱动下高速旋转，一方面用很大的速度将空气向后排；另一方面还利用叶片通道面空气向后排；另一方面还利用叶片通道面积的变化使空气受到一定的压缩。积的变化使空气受到一定的

24、压缩。从叶轮流出的高速空气在整流环的叶从叶轮流出的高速空气在整流环的叶片通道中受到阻滞，流速降低，而压力增片通道中受到阻滞，流速降低，而压力增高，得到进一步的增压；同时整流叶片还高，得到进一步的增压；同时整流叶片还起导向的作用，使从整流环流出的气流的起导向的作用，使从整流环流出的气流的方向有利于下一级的工作方向有利于下一级的工作 。 轴流式压气机轴流式压气机(5)在高压比的压气机中，为了获得较大的稳定在高压比的压气机中，为了获得较大的稳定工作范围，常将压气机分为串联的两部分，分别工作范围，常将压气机分为串联的两部分，分别由两个涡轮以不同的转速驱动，其中位于前端的由两个涡轮以不同的转速驱动，其中

25、位于前端的部分，空气压力较低，称为低压压气机；后端的部分，空气压力较低，称为低压压气机；后端的称为高压压气机，这种结构形式称为双转子结构。称为高压压气机，这种结构形式称为双转子结构。还有的压气机还有的压气机是三转子结构的，是三转子结构的，三个压气机分别称三个压气机分别称为低压压气机、中为低压压气机、中压压气机、高压压压压气机、高压压气机。气机。 离心式压气机离心式压气机(1)离心式压气机的级增压比较高，结构离心式压气机的级增压比较高，结构简单可靠，稳定工作范围较宽，因而在一简单可靠，稳定工作范围较宽，因而在一些小型发动机上得到了广泛的应用。些小型发动机上得到了广泛的应用。 离心式压气机离心式压

26、气机(2)离心式压气机主离心式压气机主要由导风轮、离心叶要由导风轮、离心叶轮、扩压器、集气管轮、扩压器、集气管等组成。等组成。 离心式压气机离心式压气机(3)离心式压气机工作时，离心式压气机工作时，进入压气机的进入压气机的空气首先进入导风轮进行预旋，增加空气空气首先进入导风轮进行预旋，增加空气流入离心叶轮的流速；高速旋转的离心叶流入离心叶轮的流速；高速旋转的离心叶轮使空气获得动能，相对速度和压力都增轮使空气获得动能，相对速度和压力都增大；在惯性离心力的作用下，气流以很高大；在惯性离心力的作用下，气流以很高的速度离开叶轮，进入扩压器和集气管；的速度离开叶轮，进入扩压器和集气管；高速气流在静止的扩

27、压器和集气管的扩散高速气流在静止的扩压器和集气管的扩散形通道中流速降低，压力进一步提高。形通道中流速降低，压力进一步提高。 9.4.1.2(1) 燃烧室的功用燃烧室的功用将燃料中所含的化学能转化为热能，将燃料中所含的化学能转化为热能，燃料在燃烧过程中所释放的热量使流过燃燃料在燃烧过程中所释放的热量使流过燃烧室的空气的温度提高。烧室的空气的温度提高。即在燃烧室中，从压气机流入的压缩即在燃烧室中，从压气机流入的压缩空气与喷咀喷出的燃油混合燃烧，使燃气空气与喷咀喷出的燃油混合燃烧，使燃气膨胀加速，向涡轮提供具有一定温度场的膨胀加速，向涡轮提供具有一定温度场的燃气流。燃气流。 9.4.1.2(2) 燃

28、烧室的分区燃烧室的分区为了解决稳定燃烧和涡轮叶片材料耐为了解决稳定燃烧和涡轮叶片材料耐热性能对混合气浓度要求不一致的矛盾，热性能对混合气浓度要求不一致的矛盾，目前燃烧室都采用了目前燃烧室都采用了“空气分股空气分股”的措施。的措施。即在燃烧室里安装火焰筒，并把火焰筒划即在燃烧室里安装火焰筒，并把火焰筒划分为分为燃烧区燃烧区和和稀释区稀释区，使从压气机流出的，使从压气机流出的空气分成两股进入火焰筒空气分成两股进入火焰筒 。第一股气流进。第一股气流进入燃烧区进行燃烧，第二股气流进入稀释入燃烧区进行燃烧，第二股气流进入稀释区进行降温。区进行降温。 9.4.1.2(3) 燃烧室的分区燃烧室的分区9.4.

29、1.2(4) 燃烧室的类型燃烧室的类型燃气涡轮发动机所使用的燃烧室主燃气涡轮发动机所使用的燃烧室主要有三种类型：要有三种类型：分管燃烧室分管燃烧室分管燃烧室的结构分管燃烧室的结构特点是每一个管式火焰特点是每一个管式火焰筒的外面都包有一个单筒的外面都包有一个单独的外壳，构成一个分独的外壳，构成一个分管。一台发动机装有若管。一台发动机装有若干个这样的分管，沿发干个这样的分管，沿发动机圆周均匀地安装。动机圆周均匀地安装。各分管之间用传焰管联各分管之间用传焰管联通，以传播火焰和均衡通，以传播火焰和均衡压力。压力。联管燃烧室联管燃烧室联管燃烧室的联管燃烧室的结构特点是将若干结构特点是将若干个管式火焰筒沿

30、圆个管式火焰筒沿圆周均匀地安装在同周均匀地安装在同一个内、外壳体构一个内、外壳体构成的环腔内，相邻成的环腔内，相邻火焰筒的燃烧区之火焰筒的燃烧区之间用联焰管联通间用联焰管联通 。 环形燃烧室环形燃烧室环形燃烧室的环形燃烧室的结构特点是在燃烧结构特点是在燃烧室内、外壳体之间室内、外壳体之间的环腔内安装了一的环腔内安装了一个由共同的火焰筒个由共同的火焰筒内、外壁构成的环内、外壁构成的环形燃烧区和稀释形燃烧区和稀释区区 。 9.4.1.3(1) 燃气涡轮的功用燃气涡轮的功用燃气涡轮在高温高压燃气的作用下燃气涡轮在高温高压燃气的作用下高速旋转，将燃气中的部分热能和压力高速旋转，将燃气中的部分热能和压力

31、能转换成机械功，带动压气机和附件工能转换成机械功，带动压气机和附件工作。作。航空燃气涡轮功率大，效率高，转航空燃气涡轮功率大，效率高，转速快，燃气温度高，所以工作条件十分速快，燃气温度高，所以工作条件十分恶劣。恶劣。 9.4.1.3(2) 燃气涡轮的组成燃气涡轮的组成燃气涡轮的燃气涡轮的主要部件也是主要部件也是和和。涡轮转子涡轮转子涡轮转子涡轮转子由涡轮盘、涡轮轴和工作叶片由涡轮盘、涡轮轴和工作叶片组成。组成。涡轮静子涡轮静子涡轮静子由涡轮机匣和导向器等部分涡轮静子由涡轮机匣和导向器等部分组成。组成。9.4.1.3(3)导向器和工作叶轮交错排列。一个导导向器和工作叶轮交错排列。一个导向器和一个

32、叶轮组成涡轮的一个向器和一个叶轮组成涡轮的一个“级级”，涡轮也采用多级的型式以产生较大的功率，涡轮也采用多级的型式以产生较大的功率，但涡轮的级数要比压气机的级数少。但涡轮的级数要比压气机的级数少。为使燃气膨胀加速，导向器叶片和工为使燃气膨胀加速，导向器叶片和工作叶片组成的通道都做成收敛形的；高温作叶片组成的通道都做成收敛形的；高温燃气通过导向器叶片通道膨胀加速，以高燃气通过导向器叶片通道膨胀加速，以高速和适当的角度冲向工作叶片，使工作轮速和适当的角度冲向工作叶片，使工作轮高速旋转。高速旋转。9.4.1.3(4)与单转子、双与单转子、双转子和三转子压气转子和三转子压气机对应，涡轮结构机对应，涡轮

33、结构也分为单转子、双也分为单转子、双转子和三转子。驱转子和三转子。驱动低压压气机的涡动低压压气机的涡轮叫低压涡轮，驱轮叫低压涡轮，驱动高压压气机的涡动高压压气机的涡轮则叫高压涡轮。轮则叫高压涡轮。 9.4.29.4.2 燃气涡轮发动机的类型燃气涡轮发动机的类型概述概述燃气涡轮发动机根据燃气发生器后面有燃气涡轮发动机根据燃气发生器后面有无无“动力涡轮动力涡轮”以及动力涡轮所驱动的以及动力涡轮所驱动的部件不同，分为四种类型。部件不同，分为四种类型。 所谓所谓动力涡轮动力涡轮是指位于燃气发生器后面是指位于燃气发生器后面的一个传动其他部件的涡轮，从燃气发的一个传动其他部件的涡轮，从燃气发生器出来的燃气

34、流入这个涡轮中继续膨生器出来的燃气流入这个涡轮中继续膨胀作功。在大多数发动机中，动力涡轮胀作功。在大多数发动机中，动力涡轮与燃气涡轮没有机械连系，各自工作于与燃气涡轮没有机械连系，各自工作于不同的转速，所以动力涡轮也称为不同的转速，所以动力涡轮也称为自由自由涡轮涡轮。9.4.2.1(1)涡轮喷气发动机的燃气发生器后面直涡轮喷气发动机的燃气发生器后面直接布置了一个接布置了一个，燃气在尾喷管中膨，燃气在尾喷管中膨胀加速，以高速由喷管排出，产生推力。胀加速，以高速由喷管排出，产生推力。尾喷管尾喷管9.4.2.1(2)由于涡轮喷气发动机的推力是由高速由于涡轮喷气发动机的推力是由高速排出高温燃气所获得的

35、，所以在得到推力排出高温燃气所获得的，所以在得到推力的同时有不少由燃料燃烧所产生的能量以的同时有不少由燃料燃烧所产生的能量以燃气的动能和热能的形式排出发动机，能燃气的动能和热能的形式排出发动机，能量损失较大，因此其耗油率较高。量损失较大，因此其耗油率较高。 9.4.2.1(3)为了短期内提高涡轮喷气发动机的推力，可为了短期内提高涡轮喷气发动机的推力，可在尾喷管前加装加力燃烧室。在需要增加推力时，在尾喷管前加装加力燃烧室。在需要增加推力时，向燃气中补充喷入燃油进一步燃烧，提高燃气的向燃气中补充喷入燃油进一步燃烧，提高燃气的速度，达到增加推力的目的。在加力时，由于排速度，达到增加推力的目的。在加力

36、时，由于排出的燃气温度和速度均大大提高，因而能量损失出的燃气温度和速度均大大提高，因而能量损失更大，所以耗油率比非加力时将成倍增加。更大，所以耗油率比非加力时将成倍增加。 9.4.2.1(4)Su-25苏苏-279.4.2.2(1)涡轮螺旋桨发动机的燃气能量绝大部涡轮螺旋桨发动机的燃气能量绝大部分在动力涡轮中膨胀做功，动力涡轮通过分在动力涡轮中膨胀做功，动力涡轮通过减速装置降低转速后再驱动螺旋桨，燃气减速装置降低转速后再驱动螺旋桨，燃气中剩下的很少部分能量在尾喷管中膨胀，中剩下的很少部分能量在尾喷管中膨胀，产生一小部分推力产生一小部分推力 。9.4.2.2(2)9.4.2.2(3)涡轮螺旋桨发