发动机原理课件完整版发动机原理绪论.ppt

发动机原理航空科学与工程学院2013年9月教师： 周尧明办公地点：科研南一号楼301室联系：13466374505Email: zhouyaoming@课件下载：教务处——新课程中心2024年9月22日2教材及考核方式教材：航空燃气涡轮发动机（航空工业出版社，尚义主编，1995版）参考教材航空发动机原理（北京航空航天大学出版社，王云主编）航空发动机原理（西北工业大学出版社，廉筱纯主编）考核方式平时成绩30%+学期末笔试70%2024年9月22日3航空发动机溯源19世纪中叶，人们通过观察鸟类飞行、风筝飞升、模型吹风试验和亲身驾驶滑翔机，已经基本掌握了飞机的飞行原理同时，由于船用螺旋桨的发明和广泛应用，也有了合适的飞行推进装置——螺旋桨从此以后，动力问题就成为困扰航空先驱的主要问题2024年9月22日4航空发动机溯源我的发明（飞机）唯一无法解决的就是动力问题￿￿￿——“空气动力学之父”￿乔治·凯利【英】2024年9月22日5航空发动机溯源笨拙的蒸汽机飞机在告诉人们，不要再去飞行了 ——载人滑翔机发明人￿￿￿￿￿￿￿￿李林塔尔【德】2024年9月22日6航空发动机溯源早期飞机动力源问题的解决过程￿飞机动力源问题未解决导致屡次飞行失败使用蒸气机作为动力源，质量过重1876年，德国工程师奥托试制成热效率高于蒸汽机的四冲程煤气内燃机人们试图采用内燃机作为飞机飞行的动力源2024年9月22日7航空发动机溯源缺乏动力的局面一直持续了半个多世纪，直到1903年12月17日，莱特兄弟发明的第一架带动力、可操纵的载人飞机飞上蓝天。

2024年9月22日8飞行者一号航空发动机溯源飞行者1号的诞生，标志着人类现代航空新纪元的到来毫无疑问，除了发明家以外，这项伟大发明的最大功臣就是其动力解决方案——航空活塞式发动机2024年9月22日9航空发动机溯源航空发动机从狭义上讲是航空器飞行的动力，从广义上讲它也是航空事业发展的推动力2024年9月22日10航空发动机溯源航空发动机两个发展时期：1、从莱特兄弟的首次飞行开始到第二次世界大战结束为止活塞式发动机统治了40年左右2、从第二次世界大战结束至今￿60年以来，航空燃气轮机取代了活塞式发动机开创了喷气时代，占据了航空动力的主导地位2024年9月22日11活塞发动机时期从1903年到第二次世界大战结束为止开辟了航空史活塞发动机原理：是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能装置又称为活塞式内燃机利用燃气膨胀推动活塞做往复运动，再通过曲轴变成旋转运动，最后通过减速器驱动螺旋桨产生拉力￿2024年9月22日12活塞发动机时期活塞发动机的发展飞机用于战争目的推动航空蓬勃发展两次世界大战推动发动机的性能提高：1）单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右2）螺旋桨飞机的V从16km/h提高到近800 km/h3）飞行高度达到15000 m到40年代末,活塞发动机达到了发展的顶峰2024年9月22日13问题？为什么活塞发动机退出航空发动机的主流？2024年9月22日141、功率与重量的矛盾、功率与重量的矛盾–发动机功率与飞行速度的三次方成正比发动机功率与飞行速度的三次方成正比–功率增加，重量迅速增大功率增加，重量迅速增大 2、螺旋桨的局限、螺旋桨的局限–发动机仅是热机，必须与螺旋桨配合使用发动机仅是热机，必须与螺旋桨配合使用–飞行速度大于飞行速度大于700公里公里/小时后螺旋桨效率下降小时后螺旋桨效率下降燃气涡轮发动机时期从第二次世界大战结束至今开辟了航空史的新纪元燃气涡轮发动机原理：是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能装置它既是热机,又是推动器￿由高速流过发动机的气体对发动机的反作用力来推动飞机运动的2024年9月22日15燃气涡轮发动机时期燃气涡轮发动机的发展1937年，英国的惠特尔公司和德国的奥海因公司分别研制成功离心式涡轮喷气发动机WU和HeS3B ，1939年8月27日HeS3B率先装在亨克尔公司的He-178飞机上试飞成功（新纪元）1942年，英国研制出第一台涡桨发动机“曼巴”，装载于海军“塘鹅”舰载反潜飞机上2024年9月22日16燃气涡轮发动机时期燃气涡轮发动机的发展1950年，法国透博梅尔公司研制出第一台涡轴发动机“阿都斯特I型”，装备于美国S52-5直升机试飞成功。

1959年，英国罗尔斯·罗伊斯公司研制出第一台涡扇发动机，装备于VC-10客机上2024年9月22日17为什么学发动机选型及安装推力、重量或推重比、耗油率发动机安装外廓尺寸飞机性能计算发动机高度特性、速度特性发动机/飞机一体化设计发动机过程参数按完成飞行任务的优劣作为设计目标2024年9月22日18一体化设计实例美国先进技术战斗机ATF招标书任务剖面性能要求、设计参数最优目标：在满足性能要求的约束条件下，以完成飞行任务所对应的最小飞机起飞总重为最优设计目标优化结果2024年9月22日19航空发动机介绍作用热能转变为机械能特点吸气式发动机，吸入空气作为燃料氧化剂类别活塞式发动机燃气涡轮发动机冲压喷气发动机2024年9月22日20燃气涡轮发动机分类涡轮喷气发动机（涡喷）涡轮风扇发动机（涡扇）涡轮螺桨发动机（涡桨）涡轮轴发动机（涡轴）2024年9月22日21燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志 描述发展中的发动机时，分别用X和Y表示第一个字母是X时，表示处于发展阶段；第一个字母是Y时，表示处于发展范畴；应用时，两字母放在完整发动机型号之前。

2024年9月22日22燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志1、型号标志：类型字母+类型代号类型字母：J-涡轮喷气发动机（turbo-jet ）T-涡轮轴、涡轮螺旋桨发动机（turbo-shaft 、turbo-propeller）F-涡轮风扇发动机（turbo-fan）2024年9月22日23燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志1、型号标志：类型字母+类型代号类型代号：空军从100号开始；海军从400号开始；陆军从700号开始2024年9月22日24燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志2、制造厂代号：表示制造厂两个字母符号GA——加雷特航空研究公司（Garrett）AD——艾利逊公司（Allison）CA——特里达因大陆公司Teledyne ContinentalWA——科蒂斯·莱特公司（Curtis-Wright）GE——通用电气公司（ General Elecctric ）2024年9月22日25燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志2、制造厂代号：表示制造厂两个字母符号LD——阿芙科·莱康明公司（AVCO Lycoming）PW——普拉特·惠特尼公司（Pratt&Whitney）RR——罗尔斯·罗伊斯公司（Rolls-Royce）CP——普拉特·惠特尼加拿大公司（ Pratt&Whitney Canada）2024年9月22日26燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志2、制造厂代号：表示制造厂两个字母符号WV——西弗吉尼亚普拉特·惠特尼公司（Pratt&Whitney West Virginia）WR——威廉斯国际公司（Williams）2024年9月22日27燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志3、序号标志：序列编号（+尾标字母）序列编号：空军从100号开始，按顺序排号；海军从400号开始，按顺序排号；陆军从700号开始，按顺序排号。

2024年9月22日28燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志3、序号标志：序列编号（+尾标字母）尾标字母：表示改进了的发动机，从A,B,C开始按顺序给定（不包含I和O）2024年9月22日29燃气涡轮发动机命名美国命名法——完整发动机型号：型号标志-制造厂代号-序号标志例：F119-PW-100F：涡轮风扇发动机类型字母119：空军研制的发动机类型代码PW：普拉特·惠特尼公司的字母符号100：空军使用的发动机的序列编号2024年9月22日30燃气涡轮发动机命名中国命名法——完整发动机型号：型号标志+序号+改进代号1、型号标志：WP（涡喷）、WS（涡扇）、WJ（涡桨）、WZ（涡轴）、HS（活塞）2、序号：用阿拉伯数字表示，在发动机型号内排序2024年9月22日31燃气涡轮发动机命名中国命名法——完整发动机型号：型号标志+序号+改进代号3、改进代号：大写汉语拼音A，B，C，……（不用L，O，X）2024年9月22日32燃气涡轮发动机命名中国命名法——完整发动机型号：型号标志+序号+改进代号例：WJ6AWJ：涡轮螺旋桨发动机的型号代号；6：发动机的序号；A：发动机改进代号。

2024年9月22日33发动机主要设计参数变化趋势典型亚音速飞机发动机典型军用发动机压气机增压比：8 ￿￿38～40涡轮前温度：￿￿￿￿1200 ￿1850～2000K2024年9月22日34主要学习内容第一章航空燃气涡轮发动机工作原理第二章发动机部件工作原理第三章涡轮喷气发动机第四章涡轮风扇发动机第五章其它类型发动机2024年9月22日352024年9月22日36早期滑翔机2024年9月22日372024年9月22日38•有效载荷有效载荷 四枚四枚型号导弹、型号导弹、500发发25毫米炮弹毫米炮弹•起飞距离起飞距离 1500英尺英尺•着陆距离着陆距离 1500英尺英尺•最大飞行马赫数最大飞行马赫数 2M/40000 英尺英尺•超音速巡航超音速巡航 1.5M/30000 英尺英尺•加速性加速性 0.81.6M/ 30000 英尺英尺t 50s •稳定过载稳定过载 0.9M/ 30000 英尺英尺 n 5g 1.6M/ 30000 英尺英尺 n 5g2024年9月22日39•飞机飞机:–翼载、尖削比、展弦比、后掠角、翼载、尖削比、展弦比、后掠角、•发动机：发动机：–压气机增压比、涡轮前温度、涵道比、风扇压比、加力温度、压气机增压比、涡轮前温度、涵道比、风扇压比、加力温度、 2024年9月22日40•起飞总重：起飞总重：24400磅磅•起飞推力：起飞推力：29300磅磅•机翼面积：机翼面积：381平方英尺平方英尺•发动机增压比：发动机增压比：25•涡轮前温度：涡轮前温度：1800K•……航空发动机是飞机的“”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度时，机翼才能产生足够的升力2024年9月22日412024年9月22日42涡涡轮轮喷喷气发动机气发动机 2024年9月22日43涡涡轮风轮风扇扇发动机发动机 进气道进气道风扇风扇压气机压气机燃烧室燃烧室涡轮涡轮尾喷管尾喷管外涵道外涵道2024年9月22日44涡涡轮螺轮螺桨桨发动机发动机 压气机进气道2024年9月22日45涡涡轮轮轴轴发动机发动机 2024年9月22日46典型亚音速飞机发动机典型亚音速飞机发动机2024年9月22日47典型军用发动机典型军用发动机。