《航发原理总结》课件

航发原理总结本课件将深入浅出地介绍航空发动机的工作原理，涵盖热力学循环、气动特性、结构组成、性能指标等方面。课程大纲课程安排课程时间安排，章节内容概述主要内容详细讲解航空发动机基本原理教学目标了解航空发动机结构与工作原理第一章绪论绪论是航空发动机原理的开端。它将介绍航空发动机的基本概念、分类、发展历史和工作原理，为后续章节的深入学习奠定基础。1.1航空发动机分类按工作循环航空发动机按工作循环可以分为:活塞式发动机，涡轮喷气发动机，涡轮风扇发动机，涡轮螺旋桨发动机和火箭发动机。按用途航空发动机按用途可以分为:民用航空发动机，军用航空发动机，通用航空发动机和无人机发动机。按动力装置航空发动机按动力装置可以分为:单轴发动机，双轴发动机，三轴发动机和四轴发动机。按推进方式航空发动机按推进方式可以分为:螺旋桨推进，喷气推进和火箭推进。1.2航空发动机发展历程早期活塞式发动机航空发动机从活塞式发动机起步，这类发动机体积大、重量重、效率低，但结构简单，应用范围广泛。喷气式发动机二战期间，喷气式发动机技术出现，大大提高了飞机的性能，推动了航空工业的发展。涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机在喷气式发动机基础上发展而来，具有更高的效率和更低的噪音。现代航空发动机现代航空发动机涵盖了多种类型，包括涡轮风扇、涡轮螺旋桨、涡轮轴等，并不断追求更高效、更轻便、更环保的性能。1.3航空发动机工作原理航空发动机利用燃气膨胀做功，将热能转化为机械能，进而推动飞机飞行。主要工作原理是吸入空气，压缩空气，将燃料喷入燃烧室燃烧，产生高温高压燃气，推动涡轮旋转，最终通过喷口排出燃气产生推力。第二章喷气发动机概述喷气发动机作为航空器推进系统的重要组成部分，其工作原理和结构对航空器性能起着至关重要的作用。本章将深入介绍喷气发动机的基本概念、工作原理和主要结构，为后续章节深入理解航空发动机原理打下基础。2.1喷气发动机工作原理喷气发动机是一种将热能转换为机械能，并最终转化为推力的装置。其工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，并将这些气体从喷口高速喷出，从而产生推力，推动飞机前进。喷气发动机主要包括进气道、压缩机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件，每个部件都起着重要的作用。2.2喷气发动机构造核心部件喷气发动机由核心机、进气道、燃烧室、涡轮等组成。机匣机匣是发动机外壳，保护内部部件，提供安装点。推力矢量控制推力矢量控制系统可改变喷气方向，提高飞机机动性。2.3喷气发动机主要部件11.进气系统空气进入发动机，经过进气道、压缩机进行压缩，为燃烧提供氧气。22.燃烧系统燃料与压缩空气混合燃烧，产生高温高压燃气，推动涡轮转动。33.涡轮系统高温燃气推动涡轮，为压缩机提供动力，并带动风扇旋转产生推力。44.排气系统燃气经过涡轮后，从尾喷管排出，产生推力，推动飞机前进。第三章进气系统进气系统是航空发动机的重要组成部分，负责将空气吸入发动机并将其送往压缩机。该系统包括进气道、增压装置和压缩机等部分。3.1进气道功能进气道将空气引导到压缩机，并对气流进行预处理，提高压缩效率。结构进气道通常由外壳、扩散段、收缩段、扩散段组成。扩散段减速气流，收缩段加速气流。类型进气道类型多种多样，例如固定式进气道、可调进气道、超声速进气道等，根据飞行速度和性能要求选择。3.2增压装置增压装置增压装置的主要作用是提高发动机进气量，增大进气密度，从而提高发动机的功率。增压装置是航空发动机的重要组成部分，它通过压缩空气来提高进气密度，从而提高发动机的功率和性能。增压装置主要有机械增压器和涡轮增压器两种类型。机械增压器利用机械传动来压缩空气，而涡轮增压器则利用发动机排气能量来驱动涡轮，从而带动压缩机压缩空气。3.3压缩机压缩机叶片压缩机叶片设计复杂，用于将空气压缩，提高空气密度和压力。轴流式压缩机轴流式压缩机将空气沿轴向推动，特点是体积小，重量轻，效率高。离心式压缩机离心式压缩机将空气沿径向推动，特点是结构简单，流量大，适用于低速飞行。第四章燃烧系统燃烧系统是航空发动机的心脏，负责将燃料和空气混合并燃烧，产生热量推动涡轮旋转，最终转化为推力。4.1燃料喷射系统喷油嘴燃料喷射系统负责将燃料精确地喷入燃烧室。燃油泵燃油泵将燃油从油箱输送到喷油嘴。燃油过滤器燃油过滤器过滤掉燃油中的杂质，确保燃烧效率。燃油控制单元燃油控制单元控制喷油量和喷油时机，优化燃烧过程。4.2燃烧室燃烧室是航空发动机核心部件之一，负责将燃料与空气混合并燃烧产生高温高压燃气。燃烧室设计主要考虑燃烧效率、稳定性和排放等因素。燃烧室内部结构复杂，通常包含喷嘴、火焰稳定器和燃烧室壁等组件。喷嘴负责将燃料喷入燃烧室，火焰稳定器保证火焰稳定燃烧，燃烧室壁则负责将热量传递到涡轮，并防止高温燃气泄漏。4.3着火及燃烧过程1燃料与空气混合喷入燃烧室的燃料与压缩后的空气混合2点火点火系统产生火花点燃混合气3燃烧火焰迅速传播，释放热量4燃烧持续持续燃烧产生高温高压气体燃烧过程是航发核心，为涡轮提供能量。第五章涡轮系统涡轮是航空发动机中重要的部件之一，它负责将燃烧室的热能转化为机械能，驱动压缩机和风扇。5.1涡轮11.结构涡轮是由一系列叶片组成，叶片固定在转子轮毂上，转子轮毂连接到发动机轴上。22.功能涡轮利用高温高压燃气推动叶片旋转，将燃气的能量转化为机械能，驱动压缩机。33.类型根据叶片形状、排列方式和工作原理，涡轮可分为轴流式涡轮、径流式涡轮和混合式涡轮。44.设计涡轮设计需要考虑气流速度、温度、压力等因素，以实现最佳效率和耐久性。5.2涡轮工作原理1高温燃气高温燃气从燃烧室流入涡轮，推动涡轮叶片旋转。2能量传递高温燃气推动涡轮叶片旋转，将热能转化为机械能。3驱动压缩机涡轮输出的机械能用于驱动压缩机，为燃烧室提供高压空气。5.3涡轮温度及效率涡轮工作温度是影响其效率和寿命的关键因素。涡轮叶片承受高温燃气冲击，材料性能直接影响涡轮效率。1300摄氏度现代航空发动机涡轮入口温度可达1300摄氏度。80%效率高工作温度下，涡轮效率可达80%。1000小时先进的材料和冷却技术可确保涡轮叶片在高温下工作1000小时以上。第六章排气系统排气系统是航空发动机的重要组成部分，它负责将燃烧后的高温高压燃气排出发动机，产生推力，并实现发动机性能的调节。6.1尾喷管喷气发动机的重要组成部分尾喷管是喷气发动机的重要组成部分，它将燃烧室产生的高温高压燃气加速喷出，产生推力。多种类型根据不同的功能和设计，尾喷管可以分为多种类型，例如收敛喷管、收敛-扩张喷管等。影响发动机性能尾喷管的设计对发动机的性能有重要影响，例如推力、燃油效率、噪声等。重要部件尾喷管通常由喷管主体、喷口、扩张段等部件组成。6.2推力及发动机性能推力是发动机性能的重要指标，反映了发动机对飞机的加速能力。它由发动机排气速度、质量流量和进气速度共同决定。发动机性能还包括燃油效率、推重比、工作寿命等。总结与展望未来发展航空发动机技术不断发展，未来将更加注重节能环保和高性能。科研方向未来研究重点包括高推重比发动机、智能化控制系统和新材料应用。应用