发动机部件工作原理

1、第二章第二章发动机部件工作原理发动机部件工作原理第一节第一节 压气机工作原理压气机工作原理P一、功能、要求及分类一、功能、要求及分类功能功能 对气流进行压缩对气流进行压缩,提高压力。提高压力。设计要求设计要求 流通能力强、效率高、稳定、重量轻流通能力强、效率高、稳定、重量轻分类分类 离心式离心式 轴流式轴流式离心式压气机离心式压气机F轴向进气，径向排气轴向进气，径向排气F离心增压离心增压F优点：优点：l结构简单、零件少结构简单、零件少l级增压能力强级增压能力强(6-12)l性能稳定性能稳定l轴向尺寸短轴向尺寸短F缺点：缺点：l效率效率 低，迎风面大低，迎风面大F适合：小推力级适合：小推力级轴轴

2、 流流 式式 压压 气气 机机F轴向进气，轴向排气轴向进气，轴向排气F优点优点：流通能力强、径向尺寸小、效率高：流通能力强、径向尺寸小、效率高F缺点缺点：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多：结构复杂、级增压能力小、轴向尺寸长、零件多F适合：高推力级、高速飞行飞机发动机适合：高推力级、高速飞行飞机发动机二、轴流压气机增压原理二、轴流压气机增压原理F多级组成，每一级由工作轮与静子多级组成，每一级由工作轮与静子组成。组成。 工作轮（转子：叶片、盘、轴工作轮（转子：叶片、盘、轴 静子（导向器：叶片、机匣静子（导向器：叶片、机匣F转子在前、静子在后，交错排列转子在前、静子在后，交错排列1、亚音基

3、元级增压原理亚音基元级增压原理F分解分解级级基元级基元级平面叶栅平面叶栅F平面叶栅平面叶栅 动叶叶栅动叶叶栅 静叶叶栅静叶叶栅F截面编号截面编号 1 动叶进口动叶进口 2 动叶出口（静叶进口）动叶出口（静叶进口） 3 静叶出口静叶出口(1)气流在静子叶栅中的流动气流在静子叶栅中的流动F气体作绝能流动气体作绝能流动伯努利方程伯努利方程dp0 V3 V2对于亚音气流，对于亚音气流，减速必须经过减速必须经过扩张形通道扩张形通道。32222302fsWVVdpF利用叶型偏向轴线利用叶型偏向轴线弯曲，使叶片之间弯曲，使叶片之间形成扩张形气流通形成扩张形气流通道；道；F在静子叶片中的增在静子叶片中的增压原

4、理：减速增压压原理：减速增压(2)气流在动叶叶栅中的流动气流在动叶叶栅中的流动F速度三角形速度三角形l进口：进口：气流以气流以V1流向动叶；流向动叶；由于叶片转动切线速度由于叶片转动切线速度U1；气流以相对速度气流以相对速度W1进入动叶。进入动叶。l出口：出口：气流以相对速度气流以相对速度W2 流出动叶；流出动叶；由于叶片转动切线速度由于叶片转动切线速度U2；气流以绝对速度气流以绝对速度V2流出动叶。流出动叶。F轴流压气机轴流压气机 一级：一级： U1 U2 将进、出口将进、出口速度三角形速度三角形 叠画在一起，叠画在一起， W和和V均向均向 转动方向发生转动方向发生偏转：偏转： W2 W1

5、V2 V1F伯努利方程伯努利方程H 绝对坐标系绝对坐标系 轮缘功轮缘功压缩功、压缩功、 动能增量、摩擦功动能增量、摩擦功H 相对坐标系相对坐标系 dp 0 W2 W1叶型弯曲形成扩张通道叶型弯曲形成扩张通道相对速度减小，压力提高相对速度减小，压力提高 两式相减，得：两式相减，得：压气机对气体作轮缘功压气机对气体作轮缘功绝对动能增量绝对动能增量+相对动能增量相对动能增量F动叶增压原理：加功、增速、增压动叶增压原理：加功、增速、增压21212202frWWWdp2121222fruWVVdpW2222212122WWVVWu为什么要加功增速为什么要加功增速F如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加

6、如果不对气体作功，只靠减速增压，压力增加程度充其量等于来流总压；程度充其量等于来流总压；F动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能，使动叶对气体作功加入能量，增加绝对动能，使气流在其后的静叶中有足够的能量减速增压；气流在其后的静叶中有足够的能量减速增压；F排列顺序：动叶在前，静叶在后。排列顺序：动叶在前，静叶在后。F级增压原理：级增压原理： 动叶加功增速，同时靠扩张叶栅通道减相对速度，动叶加功增速，同时靠扩张叶栅通道减相对速度，增加压力；增加压力； 静叶使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通静叶使在动叶中获得能量的气流，通过扩张叶栅通道减速增压。同时静子还起导向作用将气流引导到道减速增压。同时静

7、子还起导向作用将气流引导到一定方向，为顺利进入下一级做准备。一定方向，为顺利进入下一级做准备。F要提高每一级的增压能力，要提高要提高每一级的增压能力，要提高WuF轮缘功轮缘功Wu 动量矩原理推导出（见教材动量矩原理推导出（见教材P63） U 切线速度切线速度 WU 扭速扭速FU=f(n,D):高速旋转（高速旋转（n=10,00050,000 rpm)F 受强度、直径、相对速度等限制；受强度、直径、相对速度等限制；F扭速扭速：增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度：增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度 扩张程度过大，气流易分离，损失增大。扩张程度过大，气流易分离，损失增大。F亚音轴流压气机级增压比亚音轴流

8、压气机级增压比=1.11.4 多级多级2222212122WWVVWuuuuuuuWUWWUVVUW)()(2112扭速扭速uuuWWW21增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度，可以增加扭速。增加叶栅的弯曲程度，增大扩张程度，可以增加扭速。2、超音叶栅增压原理、超音叶栅增压原理F进口超音速气进口超音速气流流W1经激波后经激波后，降为亚音流，降为亚音流W2 ，静压提高，静压提高，然后气流转，然后气流转弯，速度降到弯，速度降到W2 ，静压进一，静压进一步提高。步提高。FMw1=1.3-1.5,总压损失总压损失=0.97-0.94级增压比级增压比=1.8-2.23、压气机级、压气机级F压气机级沿叶高由基

9、元级叠加而成；压气机级沿叶高由基元级叠加而成；F因沿叶高的切线速度大小不同，相对因沿叶高的切线速度大小不同，相对速度大小和方向均不同，速度三角形速度大小和方向均不同，速度三角形不同；不同；F沿叶高叶片是扭转的。沿叶高叶片是扭转的。4、全台压气机、全台压气机F沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度沿压气机轴向，随气体不断被增压，气体密度加大，气流通道逐级缩小，叶片变短。加大，气流通道逐级缩小，叶片变短。三、热力过程及主要参数三、热力过程及主要参数F1、热力过程、热力过程 理想情况：绝热等熵压缩理想情况：绝热等熵压缩 实际情况：多变压缩实际情况：多变压缩hSP2*P1*等熵等熵多变多变理想压缩理想压缩功功多变压缩功多变压缩功12i2F2、主要参数、主要参数 增压比：增压比： 流量：流量： 转速：转速： 多变压缩功：多变压缩功： 绝热效率：绝热效率： *k=0.820.87kkadkkkkmakWWCpTWrpmnskgqpp/ 1)()()/(*1*1*1*2*绝热效率等于理想压缩功与实际压缩功之比。绝热效率等于理想压缩功与实际压缩功之比。F损失损失 叶型损失叶型损失u流动流动u分离分离u尾迹尾迹u激波激波 环面损失环面损失（二次流（二次流损失）损失）u环面附环面附面层面层u漏气漏气u潜流潜