发动机原理(绪论)

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1、2018年3月1日 发动机原理发动机原理 能源与动力工程学院 航空推进系 2018年3月1日 课程特点及教学要求课程特点及教学要求 教学目的和要求教学目的和要求 熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适 用范围用范围 掌握发动机特性及其应用条件掌握发动机特性及其应用条件 了解发动机性能变化的原因和特点了解发动机性能变化的原因和特点 课程特点课程特点 内容多内容多 工程性强工程性强 先、后修关系密切先、后修关系密切 成绩成绩 课程结束时笔试课程结束时笔试 教材教材 航空燃气涡轮发动机（尚义主编）航空燃气涡轮发动机（尚义主编） 第二、三、四、六、

2、八（部分）第二、三、四、六、八（部分） 2018年3月1日 航空发动机是飞机的航空发动机是飞机的“ ” ENGINE (引擎引擎) 为克服飞行阻力提供推动力为克服飞行阻力提供推动力 飞机在发动机推力作用下达到一定速飞机在发动机推力作用下达到一定速 度时，机翼才能产生足够的升力度时，机翼才能产生足够的升力 2018年3月1日 人类实现飞行人类实现飞行 可靠的内燃机动力出现可靠的内燃机动力出现 1903年莱特兄弟飞上蓝天年莱特兄弟飞上蓝天 1903年年 2018年3月1日 喷气发动机成功的使用喷气发动机成功的使用 飞行速度超过声速飞行速度超过声速 活塞式活塞式 喷气式喷气式 2018年3月1日 飞

3、机的动力装置飞机的动力装置 燃气涡轮发动机燃气涡轮发动机 以空气为介质的以空气为介质的，将热能转换为机械能的将热能转换为机械能的 一种动力装置一种动力装置 它于它于1939年首次在德国年首次在德国He178飞机上使用飞机上使用 广泛应用于：航空广泛应用于：航空、航天航天、航海航海、能源能源、 交通等领域交通等领域 其中航空应用处于技术领先发展地位其中航空应用处于技术领先发展地位 涉及学科：流体力学涉及学科：流体力学、固体力学固体力学、热力学热力学、 传热学传热学、燃烧学燃烧学、转子动力学转子动力学、控制理论控制理论、 气动声学等气动声学等 2018年3月1日 航空发动机类型航空发动机类型 涡轮

4、喷气发动机涡轮喷气发动机 涡轮螺桨发动机涡轮螺桨发动机 涡轮轴发动机涡轮轴发动机 涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机 2018年3月1日 类型发展及演变类型发展及演变 由由5个主要部件组成个主要部件组成 相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面积相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面积 小。小。 使人类实现超音速飞行使人类实现超音速飞行 适用范围：超音速飞行的飞机适用范围：超音速飞行的飞机 优点：高速下性能优越优点：高速下性能优越 缺点：低速下经济性差缺点：低速下经济性差 2018年3月1日 复燃加力涡喷发动机复燃加力涡喷发动机 由由5个主要部件和加力燃烧室组成个主要部件和加力燃烧室组成 适用范围

5、：超音速飞行的飞机适用范围：超音速飞行的飞机 复燃加力使推力增加复燃加力使推力增加5070 扩大飞行包线、提高机动性能扩大飞行包线、提高机动性能 缺点：加力使发动机经济性更差缺点：加力使发动机经济性更差 2018年3月1日 类型发展及演变类型发展及演变 由由5个主要部件和螺旋桨组成个主要部件和螺旋桨组成 涡轮带动螺旋桨高速旋转产生对飞机的推动力涡轮带动螺旋桨高速旋转产生对飞机的推动力 低速飞行时具有优越的经济性低速飞行时具有优越的经济性 适用范围：适用范围：Ma 40000 kg B777 2018年3月1日 民用飞机发动机民用飞机发动机 亚音运输机亚音运输机 进一步降低耗油率进一步降低耗油率

6、 超大涵道比、浆扇超大涵道比、浆扇 超音运输机超音运输机 实现环球更快捷飞行实现环球更快捷飞行 低涵道比涡扇发动机低涵道比涡扇发动机 变循环发动机变循环发动机 2018年3月1日 军用涡轮风扇发动机军用涡轮风扇发动机 特点特点 小涵道比、混合排气、带加力小涵道比、混合排气、带加力 优点优点 加力比大，亚声巡航经济性好加力比大，亚声巡航经济性好 适用适用 超音速飞机超音速飞机 2018年3月1日 F-22 首飞首飞1997.9.72018年3月1日 第四代战斗机的特点第四代战斗机的特点 高隐身性高隐身性 高敏捷性高敏捷性 短距起飞着陆短距起飞着陆 (STOL) 能力能力 不加力超声速巡航能力不加

7、力超声速巡航能力 2018年3月1日 军用小涵道比涡扇发动机军用小涵道比涡扇发动机 美国高机动性战斗机研发成功很大程度上取决于：美国高机动性战斗机研发成功很大程度上取决于： 高推重比带矢量喷管发动机高推重比带矢量喷管发动机F119的研制成功的研制成功 2018年3月1日 无数事实表明：无数事实表明： 人类在航空领域中所取得的每一个革人类在航空领域中所取得的每一个革 命性进展，无不与航空动力技术的突命性进展，无不与航空动力技术的突 破和进展相关破和进展相关 而飞机发展的需求又起到牵引和促使而飞机发展的需求又起到牵引和促使 发动机的发展演变并向更高水平迈进发动机的发展演变并向更高水平迈进 的作用的

8、作用 两者相互依存，推动整个航空领域高两者相互依存，推动整个航空领域高 技术的飞速发展技术的飞速发展 2018年3月1日 发动机设计发动机设计 参数变化参数变化 设计参数包括：设计参数包括： 压气机增压比：压气机增压比：8 3840 涡轮前温度：涡轮前温度： 1200 18502000K 加力温度：加力温度： 1800 2150K 风扇增压比：风扇增压比： 区别于军用或民用区别于军用或民用 涵道比：涵道比： 区别于军用或民用区别于军用或民用 2018年3月1日 典型亚音飞机发动机典型亚音飞机发动机 型号型号 年代、年代、 飞机飞机 增压比增压比 涡轮前涡轮前 温度温度 K 涵道比涵道比 起飞起

9、飞 F （N） 起飞起飞 SFC WJ5 50s Y7 7.2 1088 2133KW 0.349 JT3D 70s B707 16 1500 1.0 94308 0.51 CFM56 -3 80s B737 24.3 1588 6.1 89172 0.35 GE90 90s B777 39.3 1703 8.4 382500 0.278 2018年3月1日 典型军用发动机典型军用发动机 型号型号年代年代 K*T3*BPR推重比推重比WP7-乙乙六十六十8.8512885.5 J79-GE-17 六十六十13.412604.63F404-GE- 400八十八十2515890.347.24AL-

10、31 八十八十23.816650.68.17 EJ200九十九十2618030.410YF120九十九十252820000.2102018年3月1日 问问 题题 发动机是如何产生推力的发动机是如何产生推力的? 各部件是如何工作的各部件是如何工作的?对推力产生有什么对推力产生有什么 作用作用? 为什么不同类型发动机具有不同的适用为什么不同类型发动机具有不同的适用 范围？范围？ 发动机性能随飞行条件等发生怎样的变发动机性能随飞行条件等发生怎样的变 化？化？ ？ 2018年3月1日 本课程主要学习内容本课程主要学习内容: 第一章第一章. 燃气涡轮发动机的工作原理燃气涡轮发动机的工作原理 第二章第二章. 燃气涡轮发动机部件燃气涡轮发动机部件 第三章第三章. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机 第四章第四章. 涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机 第五章第五章. 其它类型发动机其它类型发动机