燃气燃气燃气燃气涡轮发动涡轮发动机概述机概述机概述机概述长沙航空沙航空职业技技术学院航空学院航空维修工程学院修工程学院授授课人人 贾斯法斯法 2一、航空燃气涡轮发动机分类一、航空燃气涡轮发动机分类1.涡轮螺螺桨发动机机2.涡轮轴发动机机3.地面燃气地面燃气轮机机4.涡轮喷气气发动机机5.涡轮风扇扇发动机机授授课人人 贾斯法斯法 31.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机 （（WJ））授授课人人 贾斯法斯法 41.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机 （（WJ））v安－安－70超大型运输机超大型运输机授授课人人 贾斯法斯法 51.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机 （（WJ））v特征：特征：v不直接产生推力，通过不直接产生推力，通过减速器减速器带动螺旋桨；带动螺旋桨；v螺桨转速不变，螺桨转速不变，桨角桨角变化，得到不同推力；变化，得到不同推力；v发动机在高发动机在高亚音飞行亚音飞行时，热力效率高；时，热力效率高；v用于用于低速低速运输机及轻型飞机运输机及轻型飞机授授课人人 贾斯法斯法 61.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机 （（WJ））授授课人人 贾斯法斯法 71.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机 （（WJ））v涡轮螺桨发动机结构简图涡轮螺桨发动机结构简图授授课人人 贾斯法斯法 82.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））Boeing AH-64D Apache Longbow Sikorsky UH-60L Black Hawkv带有两级减速器；用于直升飞机上带有两级减速器；用于直升飞机上授授课人人 贾斯法斯法 92.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））授授课人人 贾斯法斯法 航空发动机结构设计102.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））慕尼黑涡轮联合公司慕尼黑涡轮联合公司/透博梅卡透博梅卡 /罗罗罗罗MTR390授授课人人 贾斯法斯法 112.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））vT-700 涡轴发动机涡轴发动机授授课人人 贾斯法斯法 122.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））授授课人人 贾斯法斯法 132.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））授授课人人 贾斯法斯法 142.涡轮轴发动机涡轮轴发动机 （（WZ））授授课人人 贾斯法斯法 153.地面用燃气轮机地面用燃气轮机油田灭火机授授课人人 贾斯法斯法 163.地面用燃气轮机地面用燃气轮机野外发电机授授课人人 贾斯法斯法 174. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v用于用于歼六歼六 强五强五涡喷六（涡喷六（WP-6）发动机）发动机授授课人人 贾斯法斯法 184. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)授授课人人 贾斯法斯法 194. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP) 204. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)授授课人人 贾斯法斯法 214.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—进气道v 作用、作用、 结构、构、 工作特点工作特点v 防止外物打伤；防冰防止外物打伤；防冰授授课人人 贾斯法斯法 224.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—压气机v作用作用:v提高进入燃烧室的空气压力提高进入燃烧室的空气压力v重要参数重要参数:v增压比增压比(P出口出口/P进口进口)v影响影响发动机性能好坏的一个主要参数机性能好坏的一个主要参数授授课人人 贾斯法斯法 234.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—燃烧室v作用、特点、构造作用、特点、构造授授课人人 贾斯法斯法 244.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—涡轮v作用：作用：v燃气膨胀作功驱动压气机燃气膨胀作功驱动压气机v组成：成：v静子静子转子转子v特点：特点：v高温、高转速高温、高转速v涡轮前燃气温度前燃气温度—影响影响发动机性能好坏的一个重机性能好坏的一个重要参数要参数授授课人人 贾斯法斯法 254.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—涡轮v燃气在涡轮叶片中流动燃气在涡轮叶片中流动授授课人人 贾斯法斯法 264.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机—尾喷管v作用：作用：v燃气膨胀以高速燃气膨胀以高速 (550-600 米米/秒秒) 喷出喷出授授课人人 贾斯法斯法 274. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v气流在气流在发动机机进、出口的、出口的变化化v进气速度为零，排气速度大增进气速度为零，排气速度大增v根据牛顿第三定律，这股流过发动机的气流产根据牛顿第三定律，这股流过发动机的气流产生发动机的推力。
生发动机的推力授授课人人 贾斯法斯法 284. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v发动机的推力机的推力 T T=G空气空气×(W出口出口－－W进口口)/gG空气空气: 每秒流进发动机的空气量，每秒流进发动机的空气量，kg/sW出口出口: 尾喷管流出的燃气速度，尾喷管流出的燃气速度，m/sW进口进口: 流进发动机的空气速度，流进发动机的空气速度，m/s授授课人人 贾斯法斯法 294. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v加力燃加力燃烧室室v装在涡轮后，短期供入燃油燃烧装在涡轮后，短期供入燃油燃烧, 使排气温度、使排气温度、速度增加，增加发动机推力速度增加，增加发动机推力授授课人人 贾斯法斯法 304. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v经济性差性差v高温、高速燃气由尾喷管排出，能量量损失大，高温、高速燃气由尾喷管排出，能量量损失大，因此经济性差因此经济性差v 特别在开加力时，经济性更差特别在开加力时，经济性更差v耗油率耗油率SFCv涡轮喷气发动机耗油率大，约涡轮喷气发动机耗油率大，约0.90 kg/kgf/h授授课人人 贾斯法斯法 314. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)授授课人人 贾斯法斯法 324. 涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机-(WP)v在航空在航空发展史中占有重要地位但存在展史中占有重要地位但存在着着较大的缺点大的缺点v能否能否发展一种既能展一种既能产生大的推力，生大的推力，经济性又好的性又好的发动机机?授授课人人 贾斯法斯法 335.涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机-(WS)授授课人人 贾斯法斯法 34涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机v特征：特征：v将涡轮出来的燃气再流入一个涡轮，在涡轮中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膨胀作功，向前驱动一个直径比原有压气机大的风扇的风扇 (结构同于压气机结构同于压气机)v风扇出来的空气一部分流入压气机风扇出来的空气一部分流入压气机 (称内涵称内涵)，，一部分由压气机外部流过一部分由压气机外部流过 (称外涵称外涵)授授课人人 贾斯法斯法 35涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机v特征（特征（续））v由尾喷管喷出的燃气速度低了，内涵推力小了由尾喷管喷出的燃气速度低了，内涵推力小了v外涵气流也产生推力外涵气流也产生推力v推力大了，排出的能量小了推力大了，排出的能量小了v 耗油率低了，耗油率低了， 比涡喷约低比涡喷约低1/3涡扇扇发动机推力机推力=内涵推力内涵推力+外涵推力外涵推力>涡喷发动机推力机推力授授课人人 贾斯法斯法 36波音－波音－707飞机性能的变化飞机性能的变化v起飞滑跑距离减少起飞滑跑距离减少 29.4%v最大航程增加最大航程增加 27.6%v爬升率提高爬升率提高 110%v最大巡航速度提高最大巡航速度提高 8.2%v用JT3D涡扇换装JT3C涡喷授授课人人 贾斯法斯法 37涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机v60年代初期研制成功后，很快被民航客机广泛采年代初期研制成功后，很快被民航客机广泛采用用v飞机机v波音波音707、波音、波音727、波音、波音737、三叉戟、快、三叉戟、快帆，伊尔帆，伊尔62、图、图154、、DC-9v发动机机vJT3D、、JT8D、康维、斯贝、、康维、斯贝、D-30。
授授课人人 贾斯法斯法 38涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机v循循环参数参数v总压比总压比v涡轮前燃气温度涡轮前燃气温度v涵道比涵道比授授课人人 贾斯法斯法 39涡轮风扇发动机－涡轮风扇发动机－军用v特征特征v在高性能战斗机上的应用在高性能战斗机上的应用v要求：要求：v迎风面积小，推重比大迎风面积小，推重比大v发展展v先进的核心机，采用小涵道比，再装上加力燃先进的核心机，采用小涵道比，再装上加力燃烧室授授课人人 贾斯法斯法 40加力式涡轮风扇发动机加力式涡轮风扇发动机v 起起飞推力大推力大v加力比加力比(加力推力加力推力/不加力推力不加力推力)大大v巡航耗油率低巡航耗油率低v减少迎减少迎风面面积适合适合战斗机斗机授授课人人 贾斯法斯法 41加力式涡轮风扇发动机扇发动机加力式涡轮风扇发动机扇发动机 F-4“鬼怪鬼怪””式式战斗机斗机用用涡扇扇(斯斯贝MK202)换装装涡喷(J79)后后飞机性能的改机性能的改进最大最大M数数 由由 2.2→2.4最大航程最大航程 ↑54%加速到加速到M=2的时间的时间 ↓1/3爬升到爬升到12000m的时间的时间 ↓20%授授课人人 贾斯法斯法 42加力式涡轮风扇发动机加力式涡轮风扇发动机v60年代后期采用高循年代后期采用高循环参数参数v总压比总压比≈ ≈25、、T3≈1600Kv发展高性能核心机发展高性能核心机v研制成专为先进战斗机用的、推重比为研制成专为先进战斗机用的、推重比为8.0一一级级8的发动机的发动机vF100-PW-100→F-15 (1974)授授课人人 贾斯法斯法 43第第 3代战斗机的发动机代战斗机的发动机F100-PW-229 129.4 kN 推重比推重比=8.0 F110-GE-129 129.1 kN 推重比推重比=8.0AL-31F(АЛ-31Ф) 122.6 kN 推重比推重比=8.0授授课人人 贾斯法斯法 44第第4代战斗机的特点代战斗机的特点v高的敏捷性高的敏捷性v好的好的隐身性身性v短距起短距起飞着着陆能力能力v超声速巡航能力超声速巡航能力授授课人人 贾斯法斯法 45 四代机对发动机的要求四代机对发动机的要求v推重比大于推重比大于 10.0v不开加力的最大推力不开加力的最大推力v 即中间推力要大即中间推力要大v采用矢量喷管采用矢量喷管 46X-35矢量喷口矢量喷口授授课人人 贾斯法斯法 47F119矢量喷管矢量喷管授授课人人 贾斯法斯法 48矢量喷口矢量喷口授授课人人 贾斯法斯法 49苏－苏－37的超机动飞行的超机动飞行授授课人人 贾斯法斯法 50苏－苏－27的眼镜蛇机动飞行的眼镜蛇机动飞行授授课人人 贾斯法斯法 51苏－苏－37的钟状机动飞行的钟状机动飞行授授课人人 贾斯法斯法 52F-22用发动机－用发动机－F119-PW-100 v总压比比35 v涵道比涵道比~0.2v涡轮前燃气温度前燃气温度~1850~1950 Kv3+6___1+1 反向反向转动的双的双转子子v推力推力157.5 kNv推重比推重比10.0授授课人人 贾斯法斯法 53 F119 与与 F100 比较比较v级数数17---11 少少 6 级v零件数少零件数少 40%v中中间推力大推力大 47% 可使可使战斗机超声速巡航斗机超声速巡航v巡航耗油率低巡航耗油率低 11%v 可靠性、可靠性、维修性好修性好授授课人人 贾斯法斯法 54第第 3.5代战斗机代战斗机 EF2000Rafale“阵风阵风”授授课人人 贾斯法斯法 55第第3.5代战斗机的发动机代战斗机的发动机 (1)vEJ200 推力＝推力＝88.3 kN 推重比推重比=10.0授授课人人 贾斯法斯法 56第第3.5代战斗机的发动机代战斗机的发动机 (2)vM88-2 推力＝推力＝75 kN 推重比推重比=8.5授授课人人 贾斯法斯法 57联合攻击机－联合攻击机－JSF授授课人人 贾斯法斯法 58联合攻击机联合攻击机 JSFv一机三型一机三型v一条生一条生产线完成三型完成三型飞机生机生产一机三型一机三型vCTOL型型常常规起降起降23 t 空空军用用vSTOVL短距起短距起飞垂直降落型垂直降落型23 t 海军陆战队、英海军用海军陆战队、英海军用vCV即即舰载型型海海军用用较前二者重前二者重授授课人人 贾斯法斯法 59 联合攻击机联合攻击机 JSFv~2010年服役年服役v将与将与F-22成成为美国主力美国主力战斗机斗机v投投资约160亿美元美元v计划生划生产3000架架v供英海供英海军60架、英空架、英空军200架架授授课人人 贾斯法斯法 60 联合攻击机联合攻击机 JSFJSF 洛克西德洛克西德公司方案公司方案授授课人人 贾斯法斯法 61JSF 波音公司方案波音公司方案 联合攻击机联合攻击机 JSF授授课人人 贾斯法斯法 62 联合攻击机联合攻击机 JSFv F-35v2001年年10月月26日美空日美空军宣布洛克希德宣布洛克希德.马丁的丁的vX-35方案方案为JSF的中的中标机型并命名机型并命名为F-35授授课人人 贾斯法斯法 63动力装置之一动力装置之一-- 洛克西德洛克西德公司公司授授课人人 贾斯法斯法 64联合攻击机联合攻击机 JSF 授授课人人 贾斯法斯法 65动力装置之二动力装置之二---波音公司波音公司授授课人人 贾斯法斯法 66大涵道比涡扇发动机大涵道比涡扇发动机 67大涵道比涡扇发动机大涵道比涡扇发动机v 60年代美国年代美国军方提出方提出战战略略略略远远程大型运程大型运程大型运程大型运输输机机机机v起起飞总重重约350吨、航程吨、航程约12000公里公里v要求要求发动机机v推力推力≈ ≈20000kgfv耗油率比中小涵道涡扇发动机低耗油率比中小涵道涡扇发动机低1/3授授课人人 贾斯法斯法 68高涵道比涡扇发动机高涵道比涡扇发动机v采用大采用大风扇扇 (高涵道比高涵道比)v增加低增加低压涡轮级数数v增加高增加高压涡轮后的燃气能量后的燃气能量v高高总压比、高比、高涡轮前燃气温度前燃气温度v采用先采用先进技技术授授课人人 贾斯法斯法 高涵道比高涵道比涡扇扇发动机机采用三高指采用三高指标v高涵道比高涵道比5.0-8.0v高高总压比比25-30v高高涡轮前燃气温度前燃气温度1600-1650k推力18000-22000 kg耗油率比小涡扇低1/3授授课人人 贾斯法斯法 高涵道比涡扇发动机特点高涵道比涡扇发动机特点v起起飞推力大推力大v耗油率低耗油率低v噪声低噪声低授授课人人 贾斯法斯法 71第一代宽体客机第一代宽体客机 B7471970年年L1011 (1972)DC-10(1971) 72 高涵道比涡扇发动机高涵道比涡扇发动机v已在已在现代民机上广泛采用代民机上广泛采用vA300、、A310、、A320、、A330、、A340,vB737、、B747、、B757、、B767、、B777,vA3XX B747-500X、、vB717、、A318、湾流、湾流ⅤⅤ授授课人人 贾斯法斯法 73波音波音777双发客机双发客机授授课人人 贾斯法斯法 74波音波音777双发客机双发客机v波音波音777大型双大型双发客机客机v1990年提出，年提出，1995年年6月投入营运月投入营运v对发动机的要求机的要求v特大的推力：飞机起飞总重大于特大的推力：飞机起飞总重大于280吨吨v要求单台发动机推力大于要求单台发动机推力大于370～～450 kNv当当时最大推力最大推力约为275275kNv特高的可靠性：双发客机航行任何航线特高的可靠性：双发客机航行任何航线v即要求投入航即要求投入航线营运之初运之初获得得180分分钟 ETOPOS的的批准批准授授课人人 贾斯法斯法 2006年3月航空发动机结构设计75用于用于B777的三种发动机的三种发动机 普惠普惠 PW GE90 Trent 4084 4098 -75B -92B -884 -8104 推力推力 kN 338 453 351 421 402 481涵道比涵道比6.55.96.55.9 8.48.48.48.45.95.45.95.4总压比比36.036.0 42.042.0 39.342.039.342.038.84538.845风扇直径扇直径 m 2.844 3.124 2.794耗油率耗油率0.5660.5720.5660.572 0.5600.5600.5750.575取取证时间94.498.394.1196.594.498.394.1196.595.100.295.100.2 76两种巨型客机两种巨型客机 载客量客量(三三级布置布置) 多于多于500人人航程航程14000～～16000 km 起起飞重量重量大于大于500500吨吨机身机身长7070～～8686m B747-500X、、B747-600X A380-100、、A380-200授授课人人 贾斯法斯法 两种巨型客机两种巨型客机 对发动机的要求机的要求 推力推力 340 kN级DOC 比比B747-400低低10%10%～～23%23%Trent 900(～～400 kN) GP7267/7275/7167 授授课人人 贾斯法斯法 78俄罗斯的巨型客机俄罗斯的巨型客机-- “俄罗斯之翼俄罗斯之翼”KP-860载客客860860人人 航程航程1200012000～～1500015000km起起飞总重重620620～～650650吨吨翼展翼展8888m 机身机身长8080m授授课人人 贾斯法斯法 79俄罗斯的巨型运输机俄罗斯的巨型运输机 安安-225v 起起飞重量重量600吨吨v载重量重量250吨吨v装有六台装有六台PS-90高涵道比高涵道比v涡轮风扇扇发动机机授授课人人 贾斯法斯法 80高涵道比涡扇发动机高涵道比涡扇发动机v2001年年11月月19月月vGE-90推力达到推力达到535 kN授授课人人 贾斯法斯法 2006年3月航空发动机结构设计81航空发动机发展特点航空发动机发展特点v对产品的品的设计要求要求v适用性、可靠性、维修性适用性、可靠性、维修性v经济性、耐久性经济性、耐久性 82航空发动机发展特点航空发动机发展特点v费用高、用高、风险大大v多公司合作研制多公司合作研制v采用高的循采用高的循环参数参数v留有留有较大的温度裕度大的温度裕度v二种二种发展方式：全新展方式：全新设计改改进衍生衍生v广泛采用先广泛采用先进技技术v采用并行或同期工程采用并行或同期工程授授课人人 贾斯法斯法 83航空发动机发展特点航空发动机发展特点v进行广泛、苛刻的行广泛、苛刻的试验 v元器件：元器件：v叶叶栅吹吹风、材料性能、、材料性能、强度、振度、振动…v部件：部件：v性能性能调试、、强度、振度、振动….（（缩尺、全尺寸，模尺、全尺寸，模拟、真、真实条件）条件）v整机：整机：v地面条件（性能、耐久性），高空台中模地面条件（性能、耐久性），高空台中模拟高空高速高空高速条件，条件，飞行行试验台台, 飞机机…v环境：环境：v吞水、吞烟、吞冰雹、吞吞水、吞烟、吞冰雹、吞鸟…. 授授课人人 贾斯法斯法 84进行广泛、苛刻的试验进行广泛、苛刻的试验v吞水吞水试验v吞水量吞水量为空气空气流量的流量的4%授授课人人 贾斯法斯法 85 进行广泛、苛刻的试验进行广泛、苛刻的试验v 吞冰雹吞冰雹试验v吞冰雹量吞冰雹量每分每分钟大于大于1000公斤公斤（（GE90）） 授授课人人 贾斯法斯法 86进行广泛、苛刻的试验进行广泛、苛刻的试验v吞吞鸟试验v中中鸟：：4×1.5 lb (4× 2.5 lb)vB777 授授课人人 贾斯法斯法 2006年3月航空发动机结构设计87 进行广泛、苛刻的试验进行广泛、苛刻的试验v吞鸟试验吞鸟试验v大鸟：大鸟：4 磅（对于磅（对于B777则为则为 8磅）磅） 88 进行广泛、苛刻的试验进行广泛、苛刻的试验v风扇叶片甩扇叶片甩出出试验v也称包容性也称包容性试验是最是最危危险、最、最费钱的的试验授授课人人 贾斯法斯法 89 发动机研制程序发动机研制程序1.1.三大部件三大部件(压气机、燃气机、燃烧室、室、涡轮)2.2.核心机核心机(高高压)核心机核心机 + 低压部件低压部件(风扇、低扇、低压涡轮、加力燃、加力燃烧室室) 3.3.验证机机(技技术、型号、型号)4.4.原型机原型机 调试调试(地面、高空台试车，飞行试验地面、高空台试车，飞行试验)5.5.达达标，批准后批生，批准后批生产6.6.改改进改型改型授授课人人 贾斯法斯法 90结结 束束 语语v航空航空发动机机发展展－－－－迅猛迅猛v性能更好的新型机种性能更好的新型机种不断出不断出现v希望希望同学同学们在学在学习期期间，，加加强基基础理理论、、掌握掌握专业知知识v关心国内、外航空事关心国内、外航空事业的的发展展动态v为今后的工作今后的工作，，打下良好的打下良好的基基础。
授授课人人 贾斯法斯法 。