航空发动机原理知识点精讲.docx
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航发原理
1、燃气涡轮发动机工作原理
1.1、航空发动机概述
活塞、涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、桨扇，短距离垂直起降动力装置。
1.2、燃气涡轮发动机的工作原理
空气连续不断地被吸入压气机，并在其中压缩增压后，进入燃烧室中喷油燃烧成为高温高压燃气，再进入涡轮中膨胀做功。燃烧的膨胀功必然大于空气在压气机中被压缩所需要的压缩功，使得有部分富余功可以被利用。燃气涡轮发动机的膨胀功可以分为两部分：一部分膨胀功通过传动轴传给压气机，用以压缩吸入燃气涡轮发动机的空气；另一部分膨胀功则对外输出，作为飞机、舰船、车辆或发电机等的动力装置。
1.3、喷气发动机热力循环（P123）
涡喷发动机的理想循环：（p-v、压力-比体积）
等熵压缩：进气道、压气机（0、2、3，特征截面）
等压加热：燃烧室（3、4）
等熵膨胀：涡轮、喷管（4、5、9）
等压放热：大气环境（9、0）
（P125）
理想循环功L
T
（
加热比增加，理想循环功增加。
总增压比为1，理想循环功为0；总增压比为最大，理想循环功为0；存在使理想循环功最大的最佳增压比πopt。
从物理意义分析，影响理想循环功Lid的是加热量q1和热效率两个因素。当π从1.0开始增加时，热效率急剧增加，使Lid增加，一直达到其最大值；此后π继续增加则q1的减小起了主导作用，使Lid
e
π
L
η
对应于有效功最大值的最佳增压比πopt远小于对应于最大热效率的增压比π
1.4、喷气发动机的推力（P13）
F
X
X
X
F=
1.5、涡喷发动机的总效率、热效率及推进效率
η
η
遗留在空中的动能损失，称为离速损失，排气速度和飞行速度差别越大，动能损失越多。
Hu是燃油的低热值，即1KG燃油完全燃烧所释放出的热量（燃烧产物中的水蒸气是气体状态）
1.6、喷气发动机的性能指标
单位推力：F
单位燃油消耗率：sfc=
燃油消耗量和排气温度的变化，判断发动机性能衰退的情况和故障。
推质比
单位迎面推力
重点：推力公式的具体应用，发动机能量转换。
难点：发动机推力的计算。
2、进气道
2.1、亚音速进气道组成、工作原理及主要性能参数
几何不可调，一般选取飞机的巡航状态为设计状态，是一段扩张型通道，气流经进气道减速增压。
总压恢复系数：σi=
流量系数
阻力系数
进气道出口的气流不均匀性
进气道稳定裕度
2.2、超音速进气道的简单工作原理
将超声速降低到亚声速。
外压：经过中心体上产生的斜激波，进气道进口的正激波减速为亚声速。
内压：先收敛后扩张通道。
混压：
重点：亚音速进气道工作原理。
3、压气机
3.1、离心式压气机组成及各部件工作原理
进气装置：把空气以一定方向引入工作轮。
工作轮：压缩空气。
扩压器：减速扩压。
集流管：进一步减速增压，将空气引入燃烧室。
3.2、轴流式压气机基元级工作原理（P17）
静叶的作用是将动叶加给气流的动能部分继续转变为压力势能和将气流导引至下级动叶要求的进口方向，所以，压气机的动叶后面总是配置有静叶。在第一级动叶前可以有进口导流叶片。
c=ω+u
有了C1和u就可决定ω1，有了ω2和u就可确定C2。动叶前后气流相对速度
亚声基元级工作原理：亚声速气流以相对速度流入拐弯扩张通道，减速增压。
超声基元级工作原理：超声速气流以相对速度流入不拐弯等值通道，经过激波，速度下降，静压上升。
3.3、轴流式压气机的叶栅特性
攻角特性：最大负攻角-叶盆分离，正攻角最大-叶背分离。
3.4、轴流式压气机级的工作原理
叶片根部叶型弯度大，安装倾斜度小；叶片尖部叶型弯度小，安装倾斜度大。
为了减少气流流入动叶的流动损失，应使动叶叶型进口几何方向基本对准相对气流的来流方向；（既弯又扭）
为保证动叶出口总温接近均匀，必须采用等功设计。
3.5、轴流式压气机参数
总增压比，等于各级增压比相乘。
3.6、压气机的流量特性（P96）
单级轴流压气机特性图（只绘出了增压比随流量的变化）
由图可见，在保持转速n为常数时，随着空气流量减少，单级压气机的增压比开始增加，并在某一空气流量下达到压比的最大值，然后随空气流量的进一步减少反而下降。因此，等转速线一般分为两段（高速高负荷压气机也可能没有最高点）。空气流量继续减少，正攻角太大，就会引起叶背失速，使轮缘功不再上升，而且流动损失剧增，这两个因素都使压比下降。当正攻角超过某临界值时，叶背分离扩展至整个通道，压气机进入不稳定工况。
多级压气机流道的面积沿着通道逐级地减小，以适应空气密度逐级增大。
压气机流量特性曲线，是以相似参数maT1*P1*为横坐标，以转速相似参数n
3.7、压气机的喘振
不稳定工作边界，也称为喘振边界。
压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率（几赫，十几）、高振幅（强烈的压强和流量波动）的气流振荡现象。它会导致发动机机件的强烈机