喷气推进技术和航空发动机

喷气推进技术与航空发动机简介,-西北工业大学动力与能源学院硕士20080701班,一、推进技术简介,1、推进技术：获得推力而前进的技术2、自古道，靠山吃山，靠水吃水,靠阎王吃小鬼，人们因地制宜,发展推力,地面靠推地,水里靠推水,水中推进用的螺旋桨,水里靠推水,空中推空气,（1）螺旋桨推进,（2）喷气推进（又称吸气推进）,（两种方式）,太空什么都没有，靠喷推进剂，,还要利用万有引力,二、喷气推进技术,图中所示连续不断进行进气和排气过程的位置被称为飞机的短舱，短舱里有一个装置可以使排气速度大于进气速度。,每秒钟吸进和排出的气体达数百斤以上，比一个成年人体重还要多！,飞机通过连续不断的吸气和排气，并使排气的速度大于吸气的速度这一过程来获得向前飞行的动力。但是飞机是依靠什么实现并维持这一过程的呢？,这就是-,航空发动机,发动机的在飞机上的安装-民用机种A380,A380配装的遄达900发动机,发动机的在军用飞机上的安装-F22（美国军用双发战斗机）,配备F22飞机使用的F119发动机（剖视图）,发动机的在军用飞机上的安装-F35（美国军用单发战斗机）,配装F35的F135发动机简图（在F119的基础上发展而来）,发动机的在飞机上的安装-歼10（我国军用单发战斗机）,发动机的在飞机上的安装-歼11（我国军用双发战斗机）,太行发动机，配装国产苏-27、歼11和歼10，是我国自主研发的第一台大推力涡扇发动机。,发动机的在飞机上的安装-歼8（我国高空高速双发战斗机）,我国拥有完全自主知识产权的第一台发动机-昆仑发动机,发动机的在飞机上的安装-飞豹（我国高速歼击轰炸机）,秦岭发动机，配装于飞豹歼击轰炸机,三、航空发动机的工作原理,-极端的工作状态中的巧妙装置,1、两种日常生活中与空气有关的机械装置,（1）风扇利用其它形式的能量使空气流动(将它后面的空气吸到前面),风扇转的越快，吸来的空气越多，提供的空气流量越大。,1、两种日常生活中与空气有关的机械装置,（2）风车从空气的流动中吸收能量，空气从它的前面流动到后边，推动风车转动。,2、物理现象-燃烧，燃烧使空气温度升高，增加了空气的能量，燃烧越剧烈，空气能量增加越多。,3、最简单的涡轮喷气航空发动机,涡喷发动机结构与工作过程示意图（注意：图中压气机和涡轮和轴是一体的）,轴也转！,风车、风扇、轴一体！,“简单”的工作过程：（1）风扇把空气从外面吸到里面来；,风车、风扇、轴一体！,“简单”的工作过程（2）在这里面喷油，与空气燃烧，空气变热，能量增加；,风车、风扇、轴一体！,“简单”的工作过程：（3）热气流过风车，推动风车转动，风车转动又带动风扇的转动；,风车、风扇、轴一体！,“简单”的工作过程：（4）热气流过风车后以高速流出发动机。,最简单的涡喷发动机结构示意图,四、发动机研究的难度和关键技术,-极端的工作状态中的巧妙装置,目前世界上能自行设计研制飞机的国家有近40多个，能够独立研制高性能航空发动机的国家却只有少数几个国家-（只有联合国五个常任理事国）。,这是为什么呢？,1、“四高”问题,-怎样让发动机更牛的分析,风车、风扇、轴一体！,两个“简单”的结论：（1）这里烧得越厉害，发动机越牛；,问题来了：风车叶片的耐高温能力？,多多烧油！,风车、风扇、轴一体！,两个“简单”的结论：（2）吸进来的空气越多，烧的油也越多，最后排出的高速气体就越多，发动机就越牛。,风车、风扇、轴一体！,问题来了：高转速，高负荷，高压力，玩命地工作。风扇和风车叶片要足够结实；气流要顺畅。,还要多多吸气。,F119涡轮前的温度2000摄氏度左右,遄达900每秒钟吸入1.25吨以上的空气,2、三个“变态”,-环境、性能和可靠性,（1）进气温度变化大（我欲乘风归去）；,（2）进气密度变化大，地面空气稠密，高空大气稀薄(入藏体检-高原效应)；,2.1变态的工作环境,（3）更要命的：全天候，风雨无阻。,下雨时空气里混了水，下雪时混了雪，沙尘暴时混了。,下雨时空气里混了雨水，下雪时混了雪水：,沙尘暴呢？,还有尾气。,军用飞机要超音速飞行，而且要做高难度动-苏-27眼镜蛇机动；,（1）大推力要求,2.2变态的性能要求,F135自重1吨半左右，可以提供18吨左右的推力（推重比12）,（2）有些飞