第13讲-涡轮螺桨发动机课件

l l思考题思考题思考题思考题n n根据风扇形式可以将涡扇发动机分为哪些类型？根据风扇形式可以将涡扇发动机分为哪些类型？根据风扇形式可以将涡扇发动机分为哪些类型？根据风扇形式可以将涡扇发动机分为哪些类型？n n涡扇发动机的有哪些性能指标，定义是什么？涡扇发动机的有哪些性能指标，定义是什么？涡扇发动机的有哪些性能指标，定义是什么？涡扇发动机的有哪些性能指标，定义是什么？n n涵道比的一般选择原则是什么？涵道比的一般选择原则是什么？涵道比的一般选择原则是什么？涵道比的一般选择原则是什么？n n混排涡扇发动机有什么优点，适用范围是什么？混排涡扇发动机有什么优点，适用范围是什么？混排涡扇发动机有什么优点，适用范围是什么？混排涡扇发动机有什么优点，适用范围是什么？n n涡扇发动机与涡喷发动机的速度特性有什么异同？涡扇发动机与涡喷发动机的速度特性有什么异同？涡扇发动机与涡喷发动机的速度特性有什么异同？涡扇发动机与涡喷发动机的速度特性有什么异同？n nP228P228，第（，第（，第（，第（3 3）题）题）题）题;P231;P231，第（，第（，第（，第（4 4）题）题）题）题第第8章章涡轮螺桨发动机涡轮螺桨发动机 Turbo-prop engineTurbo-prop engine2024/7/112024/7/11活塞式活塞式活塞式活塞式+螺旋桨螺旋桨螺旋桨螺旋桨（二战前）音 障功率小限低空涡涡涡涡 喷喷喷喷（20世纪4050年代）涡涡涡涡 扇扇扇扇（20世纪60年代）经济性涡涡涡涡 桨桨桨桨（20世纪40年代末50年代初）8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述n涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡桨发动机：装备运涡桨发动机：装备运涡桨发动机：装备运涡桨发动机：装备运8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述n涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述 多数的涡桨发动机，动力涡轮与燃气发生器的涡轮是多数的涡桨发动机，动力涡轮与燃气发生器的涡轮是分开的，且以不同的转速工作。由于动力涡轮与核心机没分开的，且以不同的转速工作。由于动力涡轮与核心机没有机械地连成一体，因此也称它为有机械地连成一体，因此也称它为自由涡轮自由涡轮。n涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述 将动力涡轮与燃气发生器的涡轮机械地连接在一起，将动力涡轮与燃气发生器的涡轮机械地连接在一起，成为成为定轴式定轴式或或单轴式单轴式涡桨发动机。我国运涡桨发动机。我国运8运输机所用的运输机所用的涡桨涡桨6涡轮螺旋桨发动机、英国涡轮螺旋桨发动机、英国子爵子爵号四发旅客机用的号四发旅客机用的达特达特涡轮螺旋桨发动机均为定轴式涡轮螺旋桨发动机。涡轮螺旋桨发动机均为定轴式涡轮螺旋桨发动机。具有动力涡轮的涡桨发动机，动力涡轮转速一般在具有动力涡轮的涡桨发动机，动力涡轮转速一般在600012000转分。定轴式涡桨发动机，燃气发生器转分。定轴式涡桨发动机，燃气发生器的涡轮转速一般在的涡轮转速一般在800018000转分，但是螺旋桨的转分，但是螺旋桨的转速必须很低，一般只有转速必须很低，一般只有1000转分左右。因此，在涡转分左右。因此，在涡轮螺旋桨发动机中，均要有减速器轮螺旋桨发动机中，均要有减速器。8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述n由由螺旋桨螺旋桨螺旋桨螺旋桨、减速器减速器减速器减速器、进气道、压气机、燃烧室、涡轮、进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管组成尾喷管组成n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n适用范围：适用范围：Ma 0.6n装备于：支线客机、短途运输机。装备于：支线客机、短途运输机。8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述普惠普惠普惠普惠PT6PT6型发动机是一款常见的涡桨发动机型发动机是一款常见的涡桨发动机型发动机是一款常见的涡桨发动机型发动机是一款常见的涡桨发动机图图95战略轰炸机战略轰炸机是世界上装涡轮螺旋桨发动机的最大是世界上装涡轮螺旋桨发动机的最大飞机，装有四台单台功率为飞机，装有四台单台功率为8950kW的涡轮螺旋桨发动机，的涡轮螺旋桨发动机，驱动四组共轴反转的双螺旋桨驱动四组共轴反转的双螺旋桨n n同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；n n将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功（将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功（将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功（将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功（95%95%），），），），少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失；少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失；少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失；少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失；n n涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过桨叶的气流涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过桨叶的气流涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过桨叶的气流涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过桨叶的气流加速，气流对叶片产生反作用力而使桨叶产生巨大的拉加速，气流对叶片产生反作用力而使桨叶产生巨大的拉加速，气流对叶片产生反作用力而使桨叶产生巨大的拉加速，气流对叶片产生反作用力而使桨叶产生巨大的拉力；力；力；力；n n具有相同燃气发生器的涡轮螺桨发动机由于提高了推进具有相同燃气发生器的涡轮螺桨发动机由于提高了推进具有相同燃气发生器的涡轮螺桨发动机由于提高了推进具有相同燃气发生器的涡轮螺桨发动机由于提高了推进效率，在低速飞行时比涡喷发动机和涡扇发动机具有更效率，在低速飞行时比涡喷发动机和涡扇发动机具有更效率，在低速飞行时比涡喷发动机和涡扇发动机具有更效率，在低速飞行时比涡喷发动机和涡扇发动机具有更大的推力。大的推力。大的推力。大的推力。8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述 涡轮螺桨发动机将燃气发生器产生的大部分可用涡轮螺桨发动机将燃气发生器产生的大部分可用功通过涡轮、减速器和螺桨传给通过螺桨的大量空气，功通过涡轮、减速器和螺桨传给通过螺桨的大量空气，使螺桨产生拉力。其余一小部分可用功以燃气动能的使螺桨产生拉力。其余一小部分可用功以燃气动能的形式从尾喷管喷出，产生反作用推力。形式从尾喷管喷出，产生反作用推力。n螺桨风扇发动机（桨扇发动机）：螺桨风扇发动机（桨扇发动机）：n既具有涡桨发动机的低油耗，又具有涡扇发动机适于高速飞行既具有涡桨发动机的低油耗，又具有涡扇发动机适于高速飞行的特点。的特点。q810片后掠叶片组成桨扇片后掠叶片组成桨扇qq克服一般螺旋桨在飞行马赫数达到克服一般螺旋桨在飞行马赫数达到克服一般螺旋桨在飞行马赫数达到克服一般螺旋桨在飞行马赫数达到0.650.65后效率就急剧下降的后效率就急剧下降的后效率就急剧下降的后效率就急剧下降的缺点；缺点；缺点；缺点；推进效率较高，优越性保持到飞行马赫数推进效率较高，优越性保持到飞行马赫数0.8左右左右q更适用于巡航马赫数为更适用于巡航马赫数为0.70.8的短途运输机的短途运输机燃气发生器燃气发生器燃气发生器燃气发生器螺桨风扇螺桨风扇螺桨风扇螺桨风扇8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述1985年年10月中德联合研制月中德联合研制MPC-75飞机（飞机（70座级支线客机）座级支线客机）8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述MPC75的的发动机发动机GE36，无涵道风扇发动机无涵道风扇发动机（Unducted Fan，UDF）安安7070中型运输机中型运输机8.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述 安安-70运输机由乌克兰的安东诺夫科学技术综合体运输机由乌克兰的安东诺夫科学技术综合体(前安东诺夫设计局前安东诺夫设计局)研制，与俄罗斯联邦共同开发。研制，与俄罗斯联邦共同开发。总重总重47吨，在吨，在3800千米千米7400千米的高度上千米的高度上能运载能运载2535吨货物。吨货物。安安7070中型运输机的桨扇发动机中型运输机的桨扇发动机D-27D-278.1 8.1 涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述涡桨发动机概述8.2 8.2 涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类8.2 8.2 涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类单轴式涡轮螺桨发动机单轴式涡轮螺桨发动机优点：优点：结构简单。结构简单。缺点：缺点：缺点：缺点：在非设计状态下工作时效率较低，当发动机从设在非设计状态下工作时效率较低，当发动机从设计状态降低功率时，随着燃气发生器供油量减少计状态降低功率时，随着燃气发生器供油量减少。8.2 8.2 涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类分轴式涡轮螺桨发动机分轴式涡轮螺桨发动机优点：优点：采用变矩螺桨以后，可以根据飞行速度和动力涡采用变矩螺桨以后，可以根据飞行速度和动力涡轮的功率自动调节桨矩，保持螺桨转速不变。燃气发生轮的功率自动调节桨矩，保持螺桨转速不变。燃气发生器的工作不受螺桨转速的约束。器的工作不受螺桨转速的约束。分轴式涡轮螺桨发动机的燃气发生器一般采用单轴式燃气分轴式涡轮螺桨发动机的燃气发生器一般采用单轴式燃气发生器。若为了提高燃气发生器的性能可以采用双轴式燃发生器。若为了提高燃气发生器的性能可以采用双轴式燃气发生器气发生器 8.2 8.2 涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类涡轮螺桨发动机的分类 功率为功率为2000kw或或2000kw以下的涡桨发动机，其空气以下的涡桨发动机，其空气流量都低于流量都低于10kg/s，小流量燃气发生器采用离心式压气机较，小流量燃气发生器采用离心式压气机较合理，特别是压气机的出口高压部分采用离心式压气机，可合理，特别是压气机的出口高压部分采用离心式压气机，可以避免轴流式压气机叶片短小、效率低和结构复杂等缺点。以避免轴流式压气机叶片短小、效率低和结构复杂等缺点。具有离心式压气机的分轴式涡轮螺桨发动机具有离心式压气机的分轴式涡轮螺桨发动机 具有双级离心式压气机的分轴式涡轮螺桨发动机具有双级离心式压气机的分轴式涡轮螺桨发动机 8.3 8.3 涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标8.3 8.3 涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的功率和耗油率有两种表示方法涡轮螺桨发动机的功率和耗油率有两种表示方法 用用Ppr表示螺表示螺桨轴功率，功率，单位位kW；用；用F表示燃气表示燃气喷射射产生的反作用推力，其生的反作用推力，其单位是位是daN；用；用sfcpr表示按表示按轴功率功率计算的耗油率，其算的耗油率，其单位是位是kgkW-1h-1。8.3 8.3 涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标涡轮螺桨发动机的性能指标用当量功率用当量功率Pe以及按当量功率以及按当量功率计算的耗油率算的耗油率sfce表示表示 当量功率：假设涡轮螺桨发动机的全部推进功率都当量功率：假设涡轮螺桨发动机的全部推进功率都是由螺桨产生，相当于产生全部推进功率的螺桨功率称是由螺桨产生，相当于产生全部推进功率的螺桨功率称为当量功率，用为当量功率，用Pe表示表示 8.48.4 涡轮螺桨发动机的可用功分配涡轮螺桨发动机的可用功分配涡轮螺桨发动机的可用功分配涡轮螺桨发动机的可用功分配一、涡轮螺桨发动机的的设计参数选择一、涡轮螺桨发动机的的设计参数选择 二、涡轮螺桨发动机的可用功分配二、涡轮螺桨发动机的可用功分配 涡桨发动机可用功涡桨发动机可用功w在螺桨和尾喷管出口燃气动能在螺桨和尾喷管出口燃气动能之间的最佳分配应该使得发动机获得最大的推进功。之间的最佳分配应该使得发动机获得最大的推进功。在在发动机可用功最佳分配条件下，尾机可用功最佳分配条件下，尾喷管出口燃气管出口燃气喷射射速度必定大于速度必定大于飞行速度。行速度。飞行速度越大或效率行速度越大或效率tmpr越低，越低，尾尾喷管出口燃气管出口燃气喷射速度的最佳射速度的最佳值c9,opt就越大。就越大。8.58.5 涡轮螺桨发动机的调节规律涡轮螺桨发动机的调节规律涡轮螺桨发动机的调节规律涡轮螺桨发动机的调节规律变矩螺桨变矩螺桨 螺旋桨简称螺桨，是涡轮螺桨发动机的主要推进螺旋桨简称螺桨，是涡轮螺桨发动机的主要推进器。它将发动机的可用功转变为通过螺桨的空气的动器。它将发动机的可用功转变为通过螺桨的空气的动能增量，使螺桨产生反作用拉力。能增量，使螺桨产生反作用拉力。为适应不同飞行速度和在给定为适应不同飞行速度和在给定螺桨转速下不同轴功率的需要，螺桨转速下不同轴功率的需要，就要改变螺桨桨叶的桨矩就要改变螺桨桨叶的桨矩(螺螺桨叶片叶型与发动机轴向线的桨叶片叶型与发动机轴向线的夹角夹角)，这种可变桨矩的螺桨，这种可变桨矩的螺桨称为称为变矩螺桨变矩螺桨。变矩螺桨可以。变矩螺桨可以改变螺桨的气动负荷。改变螺桨的气动负荷。8.68.6 涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性1、速度特性、速度特性 给定定飞行高度，并行高度，并设调节规律律为：n=nmax=常数和常数和T4*=T4*max=常数常数 随着随着飞行速度行速度c0的增的增大，大，Pr下降，螺下降，螺桨拉力将迅速下降拉力将迅速下降 2、高度特性、高度特性 给定定飞行速度，并行速度，并设调节规律律为：n=nmax=常数和常数和T4*=T4*max=常数常数 8.68.6 涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性3、高空涡轮螺桨发动机、高空涡轮螺桨发动机 为减轻发动机的重量，大部分涡桨发动机都按某为减轻发动机的重量，大部分涡桨发动机都按某一高度的空中飞行功率进行结构强度设计。在该高度一高度的空中飞行功率进行结构强度设计。在该高度以下，用降低燃气发生器以下，用降低燃气发生器n或或T4*的方法，使螺桨轴上的方法，使螺桨轴上的功率不超过最大允许值。这种按高空功率进行结构的功率不超过最大允许值。这种按高空功率进行结构强度设计的涡轮螺桨发动机称为强度设计的涡轮螺桨发动机称为高空涡轮螺桨发动机高空涡轮螺桨发动机。8.68.6 涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性3、高空涡轮螺桨发动机、高空涡轮螺桨发动机 高空涡轮螺桨发动机的高度特性高空涡轮螺桨发动机的高度特性 单位功率随飞行高度的变化单位功率随飞行高度的变化 8.68.6 涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性8.6 涡轮螺桨发动机特性涡轮螺桨发动机特性油门特性油门特性 具有单轴燃气发生器的分轴式涡轮螺桨发动机的油门特性具有单轴燃气发生器的分轴式涡轮螺桨发动机的油门特性 p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe学习总结结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日