航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)設(shè)計知識清單

2017-09-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、航空發(fā)動機的發(fā)展經(jīng)歷:

音障:活塞式+螺旋槳((二戰(zhàn)前)→經(jīng)濟性:渦噴(20世紀40~50年代)→渦扇( 20世紀60年代)→高熱力性能,結(jié)構(gòu)工藝水平(推力矢量技術(shù))新一代渦扇( 20世紀80年代)

新一代渦扇的5S特性:隱身性(stealth)、超音速巡航(supersonic cruise)、短距起降(short range takeoff and landing)、超機動性(supermaneuverability)、高維修性(serviceability)

2、渦輪噴氣發(fā)動機五大部件:進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管

附件系統(tǒng):(燃油、潤滑、啟動、空氣、電氣等)

3、渦噴發(fā)動機工作時連續(xù)不斷地吸入空氣,空氣在發(fā)動機中經(jīng)過壓縮、燃燒和膨脹過程產(chǎn)生高溫高壓燃氣從尾噴管噴出,氣體動量增加,使發(fā)動機產(chǎn)生反作用推力

4、1)渦輪噴氣發(fā)動機:均以空氣和燃氣作為工作介質(zhì)。都是吸入空氣,經(jīng)過壓縮增加空氣壓力,經(jīng)過燃燒增加氣體溫度,然后使燃氣膨脹作功;進入燃氣輪機的空氣連續(xù);在前后暢通的流動過程中噴油燃燒,若不計流動損失,則燃燒前后壓力不變,故稱為等壓燃燒。

2)活塞式發(fā)動機:均以空氣和燃氣作為工作介質(zhì)。都是吸入空氣,經(jīng)過壓縮增加空氣壓力,經(jīng)過燃燒增加氣體溫度,然后使燃氣膨脹作功;進入活塞式發(fā)動機的空氣不連續(xù);噴油燃燒是在一個密閉的固定空間里,稱為等容燃燒。

5、工作過程:進氣道將工質(zhì)引入→壓氣機增壓→燃燒室噴油燃燒加熱→渦輪膨脹作功帶動壓氣機→尾噴管膨脹加速→高速排氣到體外

6、民用飛機發(fā)動機亞音運輸機:進一步降低耗油率、超大涵道比、漿扇

1)民用飛機發(fā)動機超音運輸機:實現(xiàn)環(huán)球更快捷飛行、低涵道比渦扇發(fā)動機、變循環(huán)發(fā)動機

2)軍用渦輪風扇發(fā)動機:特點:小涵道比、混合排氣、帶加力優(yōu)點:加力比大,亞聲巡航經(jīng)濟性好適用:超音速飛機

7、渦噴發(fā)動機的推力是發(fā)動機內(nèi)外氣體在各個部件表面上作用力的合力。氣體在各個部件上作用力的軸向分力并不都是與推力方向相同的。

8、用計算各部件軸向力合力的方法來計算發(fā)動機的推力十分困難;

把發(fā)動機看成一個整體,通過計算發(fā)動機進口和出口氣流動量的變化來確定發(fā)動機的推力。

9、發(fā)動機推力公式推導(dǎo):取發(fā)動機單獨安裝于短艙的安裝形式:根據(jù)動量定理,周界上作用于氣體的力=每秒流出和流入發(fā)動機氣體的動量差。

10、軸流式壓氣機的特點:增壓比高、效率高、單位空氣流量大。

1)在相同迎風面積下,軸流式比離心式吸入的空氣多得多,產(chǎn)生的推力更大。

2)通過增加級數(shù)就能增加增壓比。

3)高增壓比有利于采用軸流式壓氣機,因為它改善了效率,并進而改善了給定推力下的耗油率。

在大、中推力發(fā)動機上,普遍采用軸流式壓氣機。

11、離心式壓氣機的特點:

1)結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)實可靠,容易制造和發(fā)展,生存力強、特性比較平穩(wěn)、級增壓比高等優(yōu)點。

2)應(yīng)用在小型發(fā)動機采用。主要用于教練機、導(dǎo)彈、靶機上的小型動力裝置和輔助動力裝置。

3)在直升機的動力裝置中采用混合式壓氣機。

12、軸流式壓氣機的構(gòu)成:由轉(zhuǎn)子和靜子組成。

1)轉(zhuǎn)子是一個高速旋轉(zhuǎn)對氣流作功的組合件,包括輪盤、鼓筒、葉片等。從受力的角度分析:轉(zhuǎn)子都是在高速轉(zhuǎn)速下工作,慣性負荷(離心力很大,而氣體力不大。

2)靜子是靜子組合件的總稱,包括機匣和整流器。靜子所承受的負荷基本上是氣體力和力矩,以及周期性的慣性力。

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