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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室联系电话：13466374505 Email: 课件下载：教务处新课程中心 2021年5月3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% 2021年5月3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。 2021年5月3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】 2021年5月3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】 2021年5月3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 2021年5月3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。 2021年5月3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。 2021年5月3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。 2021年5月3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 2021年5月3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 2021年5月3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 2021年5月3日13 问题？为什么活塞发动机退出航空发动机的主流？ 2021年5月3日14 1、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功率增加，重量迅速增大2、螺旋桨的局限发动机仅是热机，必须与螺旋桨配合使用飞行速度大于700公里/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 2021年5月3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 2021年5月3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。 2021年5月3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 2021年5月3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 2021年5月3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 2021年5月3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） 2021年5月3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。 2021年5月3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） 2021年5月3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。 2021年5月3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 ） 2021年5月3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） 2021年5月3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） 2021年5月3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。 2021年5月3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） 2021年5月3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 2021年5月3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 2021年5月3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） 2021年5月3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。 2021年5月3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 3840涡轮前温度： 1200 18502000K 2021年5月3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 2021年5月3日35 2021年5月3日36早期滑翔机 2021年5月3日37 2021年5月3日38 有效载荷 四枚型号导弹、500发25毫米炮弹起飞距离 1500英尺着陆距离 1500英尺最大飞行马赫数 2M/40000 英尺超音速巡航 1.5M/30000 英尺加速性 0.81.6M/ 30000 英尺t50s 稳定过载 0.9M/ 30000 英尺 n5g 1.6M/ 30000 英尺 n5g 2021年5月3日39 飞机:翼载、尖削比、展弦比、后掠角、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、 2021年5月3日40 起飞总重：24400磅起飞推力：29300磅机翼面积：381平方英尺发动机增压比：25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 2021年5月3日41 2021年5月3日42涡轮喷气发动机 2021年5月3日43涡轮风扇发动机 进气道风扇压气机燃烧室涡轮尾喷管外涵道 2021年5月3日44涡轮螺桨发动机 压气机进气道 2021年5月3日45涡轮轴发动机 2021年5月3日46典型亚音速飞机发动机 2021年5月3日47典型军用发动机
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