《飞行器发动机复习》PPT课件.ppt

飞行器发动机原理 复习 2020年3月26日星期四 南京航空航天大学能源与动力学院 飞行器发动机原理 考试安排 考试时间 4月24日 周日 18 30 20 30考试地点 719 102 104 105班 717 101 103班 答疑地点 动力楼319房间 飞行器发动机原理 题型 一 选择题 每题2分 共10分 二 填空题 每题1分 共20分 三 简答题 每题6分 共36分 四 综合题 论述题和计算题 共3题 共34分 有计算题 请带计算器 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础第一节热力学第一定律一 理想气体的状态方程式二 比热容和热量三 工质的内能四 外功五 工质的焓六 热力学第一定律七 热力过程第二节热力学第二定律一 气体工质的熵二 热力学第二定律第三节气体动力学的基本方程一 常用气体动力学的基本方程二 音速和马赫数三 气流的滞止参数和气动函数四 膨胀波和激波 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础一 概念区分1 状态参数和过程参数状态参数 仅与过程的起点和终点有关 而与过程的路径无关的参数 如温度 压强 密度 焓 内能 熵等 过程参数 不仅与过程的起点和终点有关 而且与过程的路径有关的参数 如加热量 外功 比热等 2 可逆过程和不可逆过程 可逆过程的条件 气体内部的温度和压力始终均匀一致 处于平衡过程 没有摩擦 即没有 内热 过程可逆性与 内热 和绝热的关系 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础二 常用热力过程 特点和关系式 压力 比容和温度 1 定容过程交换的热量全部用来改变气体的内能 2 定压过程交换的热量除了改变气体的内能外 还进行功的交换 3 定温过程交换的热量全部用于进行功的交换 气体的内能不变 4 绝热过程 可逆绝热过程 等熵过程 气体进行功的交换的能量全部来源于气体内能变化 比热比 绝热系数 5 多变过程n 多变指数 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础二 常用热力过程 特点和关系式 压力 比容和温度 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础三 常用参数 1 音速2 总参数或滞止参数3 流量公式 第一章燃气涡轮发动机热力气动基础四 基本定律 1 热力学第一定律dq du pdv dh vdp反映了热量 内能和机械能之间的相互转换和守恒关系 2 热力学第二定律3 能量方程对于绝能流动 绝热流动 且没有功的交换 4 伯努力方程是用机械能表达的的能量方程 反映了气体在流动过程中机械能的转换关系 建立了气体速度 压力和密度之间的关系 5 动量定理解释推力产生的原因 第二章燃气涡轮发动机的工作原理第一节涡轮喷气发动机热力循环一 理想循环二 实际循环第二节推力的产生一 推力二 推进效率第三节涡轮喷气发动机的性能指标和基本要求一 性能指标二 基本要求三 发展方向第四节涡轮喷气发动机的演变一 加力式涡轮喷气发动机二 冲压式喷气发动机三 涡轮风扇喷气发动机四 加力式涡轮风扇喷气发动机五 涡轮螺桨发动机六 涡轮轴发动机七 可变循环喷气发动机 第二章燃气涡轮发动机的工作原理一 热力循环 1 卡诺 Carnot 循环 理想定温加热循环AB定温加热膨胀过程 热源温度T1 BC等熵膨胀过程 CD定温放热压缩过程 冷源温度T2 DA等熵压缩过程 第二章燃气涡轮发动机的工作原理一 热力循环 2 涡喷发动机理想循环 布莱顿循环 四个过程 0 2等熵压缩过程 进气道和压气机 进气道0 1 减速增压 压气机1 2 对气体做功提高气体压力 2 3定压加热过程 燃烧室 燃烧室2 3 定压加热 加热量q1 cp T3 T2 3 9等熵膨胀过程 涡轮和喷管 涡轮3 4 气体膨胀对涡轮做功 热能 机械能 对应面积344 2 3 喷管4 9 气体膨胀 热能 动能 9 0定压放热过程 发动机外部完成 定压放热 放热量q2 cp T9 T0 第二章燃气涡轮发动机的工作原理一 热力循环 2 涡喷发动机理想循环 图形表示 热效率分析 与实际循环差别 第二章燃气涡轮发动机的工作原理二 推力和推进效率 1 推力 有效推力和推力 推力公式 推力公式简化2 推进效率 推进效率 总效率 涡喷 涡扇发动机的推力比较 第二章燃气涡轮发动机的工作原理三 涡喷发动机的性能指标和基本要求 1 性能指标推力F 单位推力Fs 推重比FW 单位迎面推力 单位燃油消耗率sfc 2 基本要求推重比高迎面积小 耗油率低 工作稳定可靠性好 使用成本低 第二章燃气涡轮发动机的工作原理四 涡轮喷气发动机的演变 1 涡轮喷气发动机演变的种类加力式涡轮喷气发动机 冲压式喷气发动机 涡轮风扇喷气发动机 加力式涡轮风扇喷气发动机 涡轮螺桨发动机 涡轮轴发动机 可变循环喷气发动机 2 涡轮喷气发动机演变的原因增加循环功和提高推进效率 3 各类发动机的特点不同飞机对发动机的选用 涡扇发动机与涡喷发动机的对比 第三章涡轮喷气发动机部件第一节进气道一 亚音速进气道二 超音速进气道第二节压气机一 压气机类型和结构二 基本方程式三 轴流式压气机四 离心式压气机 不要求 五 压气机特性第三节燃烧室一 基本性能要求二 燃烧室结构形式三 燃烧室工作过程四 燃烧室特性 第四节涡轮一 结构形式二 工作原理三 涡轮特性第五节加力燃烧室一 基本性能要求二 加力燃烧室工作过程第六节喷管一 工作原理二 结构形式 第三章涡轮喷气发动机部件一 进气道 1 进气道的功用和要求损失小 工作稳定 出口气流畸变小 外部阻力小等 2 亚音速进气道a M0 0 b 当M0下降时 增加 l c 当M0增加时 减小 1时 出现脱体激波 l 第三章涡轮喷气发动机部件一 进气道 3 超音速进气道 种类和特点外压式 进气道内亚音速流 内压式 全部压缩在进气道内部完成 混合式 进气道入口为超音速流 喘振机理 特点和危害 调节调节原因 发动机所需流量和进气道提供流量不匹配 调节方法 调节喉道面积 开旁路阀门等 第三章涡轮喷气发动机部件二 压气机 1 压气机的功用2 压气机的加功原理 速度三角形压气机叶片是扭转 加功原理 亚音 沿程参数变化 总静温 总静压 绝对速度 效率和损失3 失速 旋转失速 喘振 第三章涡轮喷气发动机部件二 压气机 4 压气机的通用特性 压气机特性 压气机在非设计工况下的性能 相似三条件 几何相似 运动相似 动力相似 从通用特性曲线看压气机工作等相似转速线 等效率线 喘振边界线 压气机工作点变化及其特点 防喘措施和原理中间级放气 可调叶片 双轴压气机 第三章涡轮喷气发动机部件三 燃烧室 1 燃烧室的功用和要求点火可靠 燃烧稳定 燃烧完全 总压损失小 燃烧室出口温度场分布应符合要求 尺寸小 发热量大等 2 燃烧室结构形式单管燃烧室 联管燃烧室 环形燃烧室 3 燃烧室工作过程 第三章涡轮喷气发动机部件四 涡轮 1 涡轮的功用2 涡轮的工作原理 速度三角形 工作原理 沿程参数变化 总静温 总静压 绝对速度 效率3 涡轮的特点 轮缘功大 导向器在前4 涡轮的冷却方式 第三章涡轮喷气发动机部件五 加力燃烧室 1 加力燃烧室的功用和要求点火可靠 燃烧完全 燃烧无振荡 总压损失小 2 加力燃烧室工作过程 第三章涡轮喷气发动机部件六 喷管 1 喷管的功用气流加速产生推力 通过喷管临界截面调节发动机工况 2 喷管的工作状态临界 亚临界 超临界3 喷管对发动机工作的调节作用减小喷管临界截面积 会使涡轮的压降减小 开加力时 为保持发动机原来工作状态 必须放大A8 第四章涡轮喷气发动机特性第一节各部件的共同工作一 共同工作的条件二 调节规律的讨论三 共同工作线第二节发动机特性一 转速特性二 速度特性三 高度特性四 过渡状态特性第三节发动机通用特性和台架性能换算一 发动机相似工作条件二 发动机的通用特性三 台架性能换算第四节双轴涡轮喷气发动机一 双轴涡轮喷气发动机的工作特点二 双轴涡轮喷