叶轮机原理教材

航空叶轮机原理与设计第一讲：课程安排一、课程安排

周数 10（3—12） 课堂讲授 38 学时 讨论课 2 学时 总共 40 学时二、参考书胡骏等编《航空叶片机原理》N.A.Cumpsty《CompressorAerodynamics》秦鹏译《轴流压气机气动设计》第一讲：课程安排三、主要相关课程热力学；气体力学（粘性流体力学）传热学普通物理和理论力学等基本概念要清楚！

第一讲：课程安排四、学习本课程的要求1、加强师生之间的联系；2、上课注意听讲，课后及时复习、答疑；

大活-东406，84895846/139519129753、重视课外作业：课外作业可以帮助对基本概念的认识和理解，也可以帮助检查是否真正掌握了所学内容，发现问题，在解决问题中提高。4、注重基本概念（提炼、提高）。

一、作为飞机的“心脏”，发动机在航空技术的发展过程中起着关键性作用由于动力的缺乏（蒸汽机太笨重），动力飞行比工业革命晚了140年，比“空气动力学之父”凯利发现飞行原理晚了近100年。蒸汽机（1763）凯利发明飞行原理（1810年）滑翔机（1870年）内燃机（1880）飞机（1903）热气球（1780年）1900185018001750飞机的发明比以蒸汽机为标志的工业革命晚了140年第一讲：第一章绪论第一讲：第一章绪论1903201519501939活塞发动机时代涡轮喷气时代动力是划分航空技术发展时代的重要标志更快、更高、更远第一讲：第一章绪论活塞发动机涡轮喷气发动机3500（3倍声速）816（0.7倍声速）飞行器最大飞行速度（公里/小时）动力的发展使飞机飞得更快声速1224第一讲：第一章绪论活塞发动机涡轮喷气发动机飞行器最大飞行高度10,000m30,000m动力的发展使飞机飞得更高第一讲：第一章绪论3倍音速高超？30000M高空高高空？更快？更高？经济性！机动性能！安全性！。。。。。。动力的发展使飞机飞得更远第一讲：第一章绪论活塞发动机液冷式气冷式星型，V型，直列式，对列式，X型喷气式发动机无叶轮机涡轮喷气发动机涡轮风扇发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮轴发动机桨扇发动机脉动式发动机冲压式发动机有叶轮机二发动机的分类喷气式发动机第一讲：第一章绪论二发动机的分类飞行包线第一讲：第一章绪论二发动机的分类单位推力第一讲：第一章绪论二发动机的分类耗油率第一讲：第一章绪论燃气涡轮发动机的应用四代机大飞机第一讲：第一章绪论三、燃气涡轮发动机的主要部件涡喷压气机涡轮第一讲：第一章绪论三、燃气涡轮发动机的主要部件涡扇第一讲：第一章绪论三、燃气涡轮发动机的主要部件涡轴第一讲：第一章绪论三、燃气涡轮发动机的主要部件涡桨第一讲：第一章绪论第一讲：第一章绪论1、从部件数来看燃气涡轮发动机的核心机一般由下列几个主要部件组成：

（1）压气机；（2）燃烧室；（3）涡轮第一讲：第一章绪论2、从性能来看主要性能指标:燃气涡轮发动机的基本作用？推力/功率考虑产生推力的经济性效率、耗油率机动性能推重比、单位推力、迎面推力使用性能起动性能、加速性能、可靠性、寿命、维护性第一讲：第一章绪论2、从性能来看

压气机性能的好坏直接影响发动机的性能：（1）发动机理想循环的热效率：由上式可见：

近似为压气机的增压比。第一讲：第一章绪论（2）压气机增压比对发动机单位推力和耗油率的影响：同一耗油率：

--单位推力fs

；

同一单位推力：----耗油率sfc

。

GasTurb9.05/15/21300/13/50

图增压比对单位推力和耗油率的影响

涡轮是压气机和发动机上附件装置的动力源第一讲：第一章绪论四、叶片机的分类

定义：在转动轴或转动轮上装有许多叶片，能量的转换或传输是通过叶片和工质的相互作用实现的。

按工质在叶片机中的流动方向可把叶片机分为：

（1）轴流式

第一讲：第一章绪论（1）轴流式

第一讲：第一章绪论（2）径流式

第一讲：第一章绪论（3）斜流式第一讲：第一章绪论（4）混合式/组合式第一讲：第一章绪论优点、缺点轴流式径流式1．迎风面积小1．构造简单2．适合多级结构2．单级增压比较高3．可采用叶栅试验方法3．叶片沾污时，效率下降较少4．高压比时效率高 4．轴向长度小5．流通能力强 5．稳定工作范围大

第一讲：第一章绪论五、叶片机的发展方向第一讲：第一章绪论第一讲：第一章绪论五、叶片机的发展方向1．压气机

半个多世纪以来，压气机沿着高压比、高效率、高速不断地发展。压气机的增压比已由四十年代初的3～4发展到现在的25～35，而且还在不断地提高。（第四代26～60）

2．涡轮

涡轮的发展方向是高温、高效率、高速。涡轮的进口温度已由四十年代初的1073K发展到现在的1800多K。（第四代1800～2000K）第一讲：第一章绪论五、叶片机的发展方向特点推重比涡轮前燃气温度以涡轮喷气发动机为主第一代3～4950～1000℃第二代以加力式涡轮喷气发动机为主5～6第三代以涡轮风扇发动机为主7～8第四代以涡轮风扇发动机为主9～10喷气战斗机发动机大致发展了四代1600～1750℃1350～1450℃1150～1250℃喷气战斗机发动机大致发展了四代第一讲：第一章绪论Trent1000弯掠空心风扇叶片第一讲：第一章绪论六、工作原理

压气机的发展方向是高压比、高效率。这些都是高性能的发动机对压气机的要求，而提高工质的压力，则是压气机的基本任务。那么，压气机是怎样提高工质的压力或是如何工作的呢？

第一讲：第一章绪论1．从结构上看压气机主要由两部分组成： 转子——转动部分静子——静止不动部分工作叶片——转子上的叶片；整流叶片——静子上的叶片；

第一讲：第一章绪论第一讲：第一章绪论第一讲：第一章绪论级：转子叶片和整流叶片交错排列，每一排转子叶片和其后一排静子叶片组成一个级。单级压气机：只有一个级的压气机；多级压气机：具有一个以上级的压气机；