01发动机的整体介绍.ppt

1、发动机原理与结构,第一讲：发动机的整体介绍,要发展一个国家的航空事业，关键的核心就是要看这个国家的航空发动机水平的高低。飞机的飞行是要靠强大的动力系统的推进才能起飞的，没有了发动机那么飞机就是一堆可供人观赏的废品。因此，航空发动机水平的发展是衡量一个国家是否成为大国的重要标志。它不仅仅是一个国家军事实力的重要标志之一，更重要的也是一个国家科技水平的重要标志之一。 因此，可以毫不犹豫的这样说：“一个国家的科技水平的发展需要航空事业，一个国家的军事力量需要靠先进的航空事业做后盾。在战争中，是否拥有制空权还是要靠航空事业，而航空事业发展的核心又在于航空发动机的发展水平的高低。”所以说，航空发动机对发

2、展航空事业是至关重要的。,航空发动机是飞机性能、可靠性和成本的决定性因素。,发动机加燃油的重量占飞机起飞总重的40%60%，其寿命期费用占整个飞机的20%40%。,推进技术的发展，使飞机的性能和任务能力取得重大突破。,航空发动机的价格和航空发动机工业产值分别占飞机和航空工业的20%30%。 据估计19982007年航空发动机销售和维修市场总值为3500亿美元。,先进的发动机技术对保持军事和商业竞争优势发挥着重要作用，把优先发展发动机技术作为国策，制定长远的、高投入的发动机技术发展计划，并严禁向别国转移发动机技术。,航空燃气涡轮发动机涉及气动、热工、结构与强度、控制、计算机、制造技术和材料等多种

3、学科； 对性能、重量、适用性、可靠性、耐久性和环境特性有极高的要求； 传统的研制过程是一个设计、制造、试验、修改设计的迭代过程。 研制一种新发动机要做1万小时的整机试验和10万小时的部件和系统试验。,早期研制推力为11T的涡喷发动机费用与“阿波罗”登月飞船第一级助推火箭发动机研制费用想当。,80年代10T级涡扇发动机研制费用为1015亿美元； 90年代的F119研制费用为20亿美元； JSF的F35动力装置F136计划研制费用高达50亿美元。,航空发动机（aero-engine），为航空器提供飞行所需动力的发动机。 有3种类型：活塞式航空发动机。 燃气涡轮发动机。 冲压发动机。,活塞式航空发动

4、机。早期在飞机或直升机上应用的航空发动机，用于带动螺旋桨或旋翼。大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来为功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于轻型飞机、直升机及超轻型飞机。,活塞式发动机 (一) 工作原理,活塞的往复运动热力循环热能转换为机械能； 结构组成如图示； 曲轴旋转运动 连杆往复运动 活塞上、下死点 曲轴旋转两转，活塞上下移动两次，完成进气、压缩、膨胀、排气四个冲程即Engine的一个热力循环，带动螺旋桨运动。,对置双缸活塞式发动机,（二）按气缸排列的活塞式发动机,直列式,V式,星形,(三) 工作特点 1、工作时,空气间断进入气缸,在

5、同一气缸完成压缩、燃烧和膨胀。 2、活塞式发动机的功率P与飞机飞行v的三次方成正比,V增加,则P变大而发动机功率P的增加主要靠加大气缸尺寸和数目,从而增大了发动机重量G与尺寸。 3、当V=800-850km/h时,螺旋桨的效率下降明显,F及V下降,故活塞式发动机无法突破音障。 4、优点是油耗低、结构简单、价格便宜。 5、现在主要集中研制370KW以下小发动机，用于公务机、农林机、运动机、直升机等。,燃气涡轮发动机。 应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机，都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于 800千米的飞机；涡轮轴发动机主要用

6、作直升机的动力；涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机；涡轮喷气发动机主要用于超声速飞机。,冲压发动机。特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力大，特别适用于高速高空飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳，限制了应用范围，仅用在导弹和空中发射的靶弹上。,冲压式喷气发动机示意图,(一)无压气机空气喷气式发动机种类,过程: 1 、减速增压过程(进气道)。 2、燃烧膨胀过程(燃烧室、尾喷管)。,脉动式喷气发动机示意图,特点: 1、单向活门寿命短 。2、振动大。 3、飞行高度有限 。4 、油耗大。,无压气机空气喷气式发动机特点,1、结构简单。 2、推重比（

7、FW）大。 3、 Ma=3时非常有利。 4、低速性能不好。 5、但因没有压气机，不能在静止的条件下起动，所以不宜作为普通飞机的动力装置，而常与别的发动机配合使用，成为组合式动力装置。如冲压发动机与火箭发动机组合，冲压发动机与涡喷发动机或涡扇发动机组合等。,冲压发动机或组合式冲压发动机一般用于导弹和超音速或亚音速靶机上。按应用范围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类。,美国莱特兄弟实现了人类历史上首次有动力飞机的飞行，他们的发动机只输出8.95 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为0.11kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。,航空发

8、动机的发展历程,航空发动机的历史大致可分为两个时期。 第一个时期从首次动力飞行开始到第二次世界大战结束。在这个时期，活塞式发动机统治了40年左右。特别是在两次世界大战的推动下，发动机的性能提高得很快，功率从不到10kW增加到2500kW左右，功率重力比从0.11kW/daN（daN为推力单位，1daN=10N）。提高到1.5kW/daN左右，耗油率从约0.50kg/(kWh)降低到0.23kg/(kWh)。以活塞式发动机为动力的螺旋桨飞机的飞行速度从16km/h提高到近800km/h，飞行高度达到15000m。,第二个时期从第二次世界大战结束至今。60多年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动

9、机，开创了喷气时代。直接产生推力的涡轮喷气发动机（简称涡喷发动机）和涡轮风扇发动机（简称涡扇发动机）的推力范围从几百但牛（daN）到超过50000daN，战斗机发动机的推力重力比从2左右提高到10，民用发动机的耗油率从1.0kg/(daNh)下降到0.4kg/(daNh)。,我国航空发动机发展道路,虽然我国的航空发动机走的是一条引进仿制的路，其过程历经了不少失误与反复，但仍走完了引进-仿制-改进改型的全过程，积累了丰富的改进改型与生产经验。而且，20世纪80年代以来进行的高性能推进系统的预先研究工作，在核心机方面取得了重大进展，使我们有了一定的技术储备，已经具备了走适合我们自己的发动机发展道路

10、的条件。,涡喷5发动机是我国根据前苏联BK-1发动机的技术资料仿制的第一种涡喷发动机 ，1956年通过鉴定,涡喷6发动机是我国根据前苏联提供的-9B型发动机技术资料制造的一种加力式涡喷发动机 1958年,涡喷7发动机是按前苏联提供的P-300发动机的技术制造的，用于当时研制的2倍音速歼-7飞机。1966年,1964年，我国开始了新一代歼击机和强击机的研制工作，即歼-9和强-6的研制计划，经过筛选一致认为只有涡扇型可以满足这两种飞机的性能要求，遂将其命名为涡扇6型发动机。,涡喷13系列发动机的研制使我国结束了不能研制生产高性能涡喷发动机的历史，虽然其性能及技术还不是特别先进，但却是我国从仿制改型

11、向自行设计制造的重要转变。,“昆仑”发动机,“太行”发动机,涡喷5（WP5）发动机,WP5发动机是：米格15比斯、米格17、 歼五、歼教五和轰五等飞机的动力装置。,主要结构,单级双面离心式压气机、9个分管燃烧室、单级反应式涡轮、喷管和传动机匣等主要构件。 用于歼五和歼教五的WP5发动机还有加力燃烧室。,主要参数,发动机最大状态推力 2 700 daN 增压比 4.36 推重比 3.06 涡轮前燃气温度 900,涡喷6（WP6）发动机,WP6发动机为歼六飞机的动力装置，WP6甲发动机为强五飞机的动力装置,主要结构,9级单转子轴流式压气机、十个火焰筒的环管燃烧室，两级反应式涡轮、加力燃烧室和收敛形

12、可调喷管。,主要参数,发动机最大状态 2 548 daN 增压比 7.14 推重比 4.59 涡轮前燃气温度 870,涡喷8（WP8）发动机,WP8发动机为轰六飞机的动力装置,主要结构,WP8发动机主要结构形式与WP6发动机大体相同，不同点是压气机只有8级、环管型燃烧室有14个火焰筒、不带加力燃烧室，采用收敛形固定喷口。,主要参数,发动机最大状态 9 310daN 增压比 6.4 推重比 3.03 涡轮前燃气温度 819,涡喷7（WP7）发动机系列,WP7发动机是歼七飞机的动力装置,主要结构,双转子轴流式压气机，由3级低压压气机和3级高压压气机组成、10个火焰筒的环管燃烧室、双转子单级反应式涡

13、轮、加力燃烧室和收敛形可调喷管。,主要参数,发动机最大状态 4 310daN 增压比 8.85 推重比 5.5 涡轮前燃气温度 1 015,涡喷13（WP13）发动机系列,WP13发动机系列有：WP13、WP13、 WP13F、WP13F等 应用于歼七C、歼七E 、歼八B等,主要结构,相对于WP7发动机，高压压气机由3级增加为5级，增大了压气机流量，扩大了发动机的稳定工作裕度；在压气机上采用钛合金材料，减轻发动机重量。,主要参数,发动机最大状态 3 923 daN 增压比 8.8 推重比 5.54 涡轮前燃气温度 970,授课内容： 发动机基本知识和运动规律； 燃气涡轮发动机热力循环与活塞式发动机工作循环； 涡喷、涡扇、涡轴、涡桨四种发动机类型介绍; 衡量发动机的重要参数、发动机推力和效率、 发动机性能指标及发动机不同工作状态相关参数； 发动机各部件功用、结构组成、工作原理及工作过程； 发动机转子支撑方案、轴承润滑及封严方法;,发动机滑油系统功能、组成、性能指标、安全维护，及全流量和恒压的滑油供油系统 发动机燃油控制系统功能、组成、控制原理、安全维护； 液压机械式燃油控制；