航空发动机结构设计知识清单

2017-09-25 by:CAE仿真在线来源:互联网

1、航空发动机的发展经历:

音障:活塞式+螺旋桨((二战前)→经济性:涡喷(20世纪40~50年代)→涡扇( 20世纪60年代)→高热力性能,结构工艺水平(推力矢量技术)新一代涡扇( 20世纪80年代)

新一代涡扇的5S特性:隐身性(stealth)、超音速巡航(supersonic cruise)、短距起降(short range takeoff and landing)、超机动性(supermaneuverability)、高维修性(serviceability)

2、涡轮喷气发动机五大部件:进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管

附件系统:(燃油、润滑、启动、空气、电气等)

3、涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气,空气在发动机中经过压缩、燃烧和膨胀过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出,气体动量增加,使发动机产生反作用推力

4、1)涡轮喷气发动机:均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气,经过压缩增加空气压力,经过燃烧增加气体温度,然后使燃气膨胀作功;进入燃气轮机的空气连续;在前后畅通的流动过程中喷油燃烧,若不计流动损失,则燃烧前后压力不变,故称为等压燃烧。

2)活塞式发动机:均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气,经过压缩增加空气压力,经过燃烧增加气体温度,然后使燃气膨胀作功;进入活塞式发动机的空气不连续;喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里,称为等容燃烧。

5、工作过程:进气道将工质引入→压气机增压→燃烧室喷油燃烧加热→涡轮膨胀作功带动压气机→尾喷管膨胀加速→高速排气到体外

6、民用飞机发动机亚音运输机:进一步降低耗油率、超大涵道比、浆扇

1)民用飞机发动机超音运输机:实现环球更快捷飞行、低涵道比涡扇发动机、变循环发动机

2)军用涡轮风扇发动机:特点:小涵道比、混合排气、带加力优点:加力比大,亚声巡航经济性好适用:超音速飞机

7、涡喷发动机的推力是发动机内外气体在各个部件表面上作用力的合力。气体在各个部件上作用力的轴向分力并不都是与推力方向相同的。

8、用计算各部件轴向力合力的方法来计算发动机的推力十分困难;

把发动机看成一个整体,通过计算发动机进口和出口气流动量的变化来确定发动机的推力。

9、发动机推力公式推导:取发动机单独安装于短舱的安装形式:根据动量定理,周界上作用于气体的力=每秒流出和流入发动机气体的动量差。

10、轴流式压气机的特点:增压比高、效率高、单位空气流量大。

1)在相同迎风面积下,轴流式比离心式吸入的空气多得多,产生的推力更大。

2)通过增加级数就能增加增压比。

3)高增压比有利于采用轴流式压气机,因为它改善了效率,并进而改善了给定推力下的耗油率。

在大、中推力发动机上,普遍采用轴流式压气机。

11、离心式压气机的特点:

1)结构简单、结实可靠,容易制造和发展,生存力强、特性比较平稳、级增压比高等优点。

2)应用在小型发动机采用。主要用于教练机、导弹、靶机上的小型动力装置和辅助动力装置。

3)在直升机的动力装置中采用混合式压气机。

12、轴流式压气机的构成:由转子和静子组成。

1)转子是一个高速旋转对气流作功的组合件,包括轮盘、鼓筒、叶片等。从受力的角度分析:转子都是在高速转速下工作,惯性负荷(离心力很大,而气体力不大。

2)静子是静子组合件的总称,包括机匣和整流器。静子所承受的负荷基本上是气体力和力矩,以及周期性的惯性力。

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