发动机原理完整版：第五章ppt课件

1、第五章第五章涡桨和涡轴发动机涡桨和涡轴发动机组成组成涡桨发动机：涡桨发动机：螺旋桨、减速器、进气道、压气机、燃烧室、螺旋桨、减速器、进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管涡轮、尾喷管2022年4月30日2组成组成涡轴发动机：涡轴发动机：进气道、压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮、进气道、压气机、燃烧室、涡轮、动力涡轮、输出轴、尾喷管输出轴、尾喷管2022年4月30日3工作原理工作原理涡桨发动机：涡桨发动机：同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；相同；将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮将热机获取机械能中的绝大部分转换为涡轮功功95%），少部分转换为动能增

2、量，排），少部分转换为动能增量，排气速度低，减小余速损失；气速度低，减小余速损失；涡轮输出功率带动螺旋桨高速旋转，使通过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力。力而使桨叶产生巨大的拉力。2022年4月30日4工作原理工作原理涡轴发动机：涡轴发动机：同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率同参数条件下热力循环与涡喷相同，热效率相同；相同；将热机获取机械能中的全部转换为涡轮功输将热机获取机械能中的全部转换为涡轮功输出；出；涡轮输出功率带动直升机旋翼和尾桨。涡轮输出功率带动直升机旋翼和尾桨。2022年4月3

3、0日5比较比较 动力涡轮轴的输出方向有不同的要求动力涡轮轴的输出方向有不同的要求 涡桨发动机要求动力涡轮轴向发动机前方输出，以涡桨发动机要求动力涡轮轴向发动机前方输出，以便将螺桨安装在发动机的前方便将螺桨安装在发动机的前方 涡轮轴发动机，动力涡轮轴不一定从发动机前方输涡轮轴发动机，动力涡轮轴不一定从发动机前方输出出 两种发动机的减速器各不相同两种发动机的减速器各不相同 涡轮轴发动机所带动的旋翼转速很低，每分钟仅涡轮轴发动机所带动的旋翼转速很低，每分钟仅200转转/分左右，减速比高，一般采用二个减速器，分左右，减速比高，一般采用二个减速器，其中一个减速器安装在发动机上，称为其中一个减速器安装在发

4、动机上，称为“体内减速体内减速器器”，另一个减速器安装在直升机上，称为，另一个减速器安装在直升机上，称为“体外减体外减速器速器”。 涡轮轴发动机的工作环境往往离地面较近涡轮轴发动机的工作环境往往离地面较近 容易将沙石等杂物吸入发动机内，为了避免杂物损容易将沙石等杂物吸入发动机内，为了避免杂物损坏发动机，对涡轮轴发动机的进气道有特殊的要求。坏发动机，对涡轮轴发动机的进气道有特殊的要求。2022年4月30日6理想循环理想循环 气流理想循环热力过程与涡喷发动机相同：气流理想循环热力过程与涡喷发动机相同： 0 2： 等熵压缩等熵压缩 2 3： 等压加热等压加热 3 3.1：等熵膨胀：等熵膨胀(带动压气

5、机带动压气机) 3.14 ：等熵膨胀：等熵膨胀(输出功率带动负载输出功率带动负载) 4 9：等熵膨胀气体膨胀加速）：等熵膨胀气体膨胀加速） 9 0：等压放热：等压放热 负载负载 螺旋桨或旋翼螺旋桨或旋翼2022年4月30日7理想循环理想循环2022年4月30日8涡桨发动机涡桨发动机涡轴发动机涡轴发动机性能参数性能参数涡桨发动机涡桨发动机有效功率有效功率Pe (kw)螺桨功率螺桨功率Pp推进功率推进功率Pp推进效率推进效率p螺桨拉力螺桨拉力Fp2022年4月30日900emgTepempppppppPqwPPPPF VPFV 性能参数性能参数涡桨发动机涡桨发动机螺桨拉力螺桨拉力Fp喷气推力喷气推

6、力Fe总推力总推力F耗油率耗油率sfc2022年4月30日10pp0em a90pem fpFP /VFq(VV )FFF3600qsfcP性能参数性能参数涡轴发动机涡轴发动机发动机功率发动机功率Pe (kw)单位功率单位功率Ps (kw.s/kg)耗油率耗油率sfc (kg/kw.h) 起飞状态：起飞状态：0.27kg/kw.h2022年4月30日11/3600emmgTesemgmfePqwPPqqsfcP涡轴发动机部件特点涡轴发动机部件特点 进气装置进气装置 因直升机起飞和着陆时通常不在专用机场，因直升机起飞和着陆时通常不在专用机场，发动机特别容易受外来物侵袭，常在进气发动机特别容易受外

7、来物侵袭，常在进气装置内采取相应措施，如惯性分离装置等装置内采取相应措施，如惯性分离装置等 压气机压气机 因发动机尺寸小，大多采用离心式或轴流因发动机尺寸小，大多采用离心式或轴流离心式组合压气机离心式组合压气机 优点：结构简单、抗外来物击伤、抗高频优点：结构简单、抗外来物击伤、抗高频疲劳疲劳2022年4月30日12涡轴发动机部件特点涡轴发动机部件特点 涡轮涡轮 小尺寸涡轮设计的主要问题是效率和冷却问题小尺寸涡轮设计的主要问题是效率和冷却问题 因叶片很短，叶尖间隙相对较大，漏气损失增大导因叶片很短，叶尖间隙相对较大，漏气损失增大导致效率降低致效率降低 排气装置排气装置 动力涡轮后燃气仍具有很高速

8、度，但气流压力低于动力涡轮后燃气仍具有很高速度，但气流压力低于外界大气压外界大气压 排气喷管必须有扩压作用排气喷管必须有扩压作用 采用扩张形喷管，使气流压力增加，流速降低，到采用扩张形喷管，使气流压力增加，流速降低，到喷管出口气流压力与外界相同喷管出口气流压力与外界相同 减速器减速器 动力涡轮转速与直升机旋翼转速相差近百倍动力涡轮转速与直升机旋翼转速相差近百倍 减速比大，需多级减速减速比大，需多级减速2022年4月30日13调节规律调节规律 涡桨：涡桨： 调节燃油调节燃油 燃气发生器转速燃气发生器转速 调节桨叶角调节桨叶角 功率功率动力涡轮转速动力涡轮转速 涡轴涡轴 调节燃油调节燃油 燃气发生器转速燃气发生器转速 调节旋翼安装角调节旋翼安装角 功率功率自由涡轮转速自由