航空发动机发展.pptx

WP14“昆仑”2002年5月20日定型

用于“飞豹”的国产涡扇9发动机“秦岭”通过定型鉴定2003年7月18日

涡扇10“太行”设计定型2005年12月28日我国自行研制的“太行”涡轮风扇发动机通过设计定型，标志我国航空发动机研制迈上了新的台阶。

我国研制的发动机“昆仑”WP14（涡喷14）涡轮喷气发动机“秦岭”WS9（涡扇9）涡轮风扇发动机“太行”WS10（涡扇10）涡扇风扇发动机

我国研制的三种发动机问题为什么是不同型式的发动机此二型发动机有何不同，各有何特点当前常用的还有哪些发动机涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机

涡轮风扇发动机低涵道比涡轮风扇发动机高涵道比涡轮风扇发动机加力式涡轮风扇发动机

低涵道比涡轮风扇发动机20世纪60年代，广泛用于窄体机身的旅客机，如三叉戟，波音707，波音727、波音737-200，MD-80，图-154等。三叉戟波音-707

高涵道比涡轮风扇发动机上世纪70年代初投入使用后，已广泛用于各种类型的旅客机包括干线客机、支线客机。

加力式涡轮风扇发动机自上世纪60年代研制成功后，已成为现代战斗机的动力装置，并促进了第3代、第4代战斗机的发展

除涡轮喷气、涡轮风扇发动机外还有☆涡轮螺旋桨发动机☆涡轮轴发动机

涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺桨发动机涡轮轴发动机航空燃气涡轮发动机（航空发动机）

航空发动机发展综述北京航空航天大学教授陈光2007.1.7

一.涡轮喷气发动机组成、工作原理、缺点

涡轮喷气发动机

进气道作用结构工作特点防止外物打伤 防冰

进气道发动机用空气作工质空气的质量好坏对发动机工作影响大密度与大气温度、压力有关高原机场或热天起飞---推力小冬天起飞---推力大高空飞行时--推力小

压气机作用--提高进入燃烧室的空气压力重要参数--增压比(P出口/P进口)影响发动机性能好坏的一个主要参数组成：转子、静子（多级）

压气机转子：叶片、轮盘、轴静子：叶片、内外环、机匣压气机的1级：1排转子叶片1排静子叶片

压气机的1级由前向后气流通呈收敛形二叶片间的通道呈扩散形

压气机转子工作叶片 轮盘

压气机静子静子叶片 内外环

压气机工作特点转速高所需功率大叶片型面要求高偏离设计状态易进入不稳定工作状态----喘振

燃烧室作用特点构造火焰筒喷油咀

工作特点高速气流中燃烧出口温度--受限制、温度分布合理燃烧室组成机匣、 火焰筒、涡流器、喷油咀、 电咀燃烧室

燃烧室

燃烧室输出高温高压燃气具有极大的能量：热能、位能燃气到后面作功

涡轮作用 燃气膨胀作功驱动压气机组成 静子 转子特点 高温、高转速

燃气在涡轮叶片中流动情况

涡轮静子

涡轮转子（工作叶片、轮盘、轴）

涡轮叶片的冷却

涡轮工作叶片材料镍基合金含镍量愈来愈高锻造---精密铸造 (多晶粒---定向结晶---单晶)叶身无涂层---渗铝---隔热涂层

涡轮工作叶片材料多晶定向结晶单晶

涡轮涡轮前燃气温度(T3)影响发动机性能好坏的一个重要参数

涡轮燃气在涡轮中膨胀作功，用掉了大部分燃烧室出口燃气的能量剩余的燃气能量在尾喷管中继续膨胀作功

尾喷管作用 燃气膨胀以高速(550-600米/秒)喷出结构简单无转动件

气流在发动机进、出口的变化

气流在发动机进、出口的变化发动机在地面工作时进气速度为零，排气速度大增，意味着发动机作用于流过发动机的气流一个向后的力。根据牛顿第三定律，这股流过发动机的气流作用干发动机一个向前的反作用力----发动机的推力。

发动机的推力TT=G空气×(W出口－W进口)/gG空气:每秒流进发动机的空气量，kg/sW出口: 尾喷管流出的燃气速度，m/sW进口: 流进发动机的空气速度，m/s

影响推力的因素T=G空气×(W出口－W进口)/gG空气：大气压力、温度转速(V、P、单位推力)W出口：多供油(提高T、N)

加力燃烧室装在涡轮后，短期供入燃油燃烧,使排气温度、速度增加，增加发动机推力。

加力燃烧室采用加力燃烧室必须采用可调尾喷管短期使用

涡轮喷气发动机经济性差高温、高速燃气由尾喷管排出，能量量损失大，因此经济性差。特别在开加力时，经济性更差。用耗油率SFC（kg/kgf/h）表示经济性的好坏涡轮喷气发动机耗油率大，约0.90kg/kgf/h

涡轮喷气发动机在航空发展史中占有重要地位存在着较大的缺点能否发展一种既能产生大的推力，经济性又好的发动机?

二.涡轮风扇发动机组成、工作原理、特点

涡轮风扇发动机将涡轮出来的燃气再流入一个涡轮，在涡轮中膨胀作功，向前驱动一个直径比原有压气机大的风扇(结构同于压气机)风扇出来的空气：一部分流入压气机(称内涵)，一部分由压气机外部流过