涡喷发动机原理.ppt

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1、第三章第三章 涡喷发动机涡喷发动机研究涡喷发动机在各种条件下性能的变化研究涡喷发动机在各种条件下性能的变化 影响发动机性能变化的原因影响发动机性能变化的原因:1.1.飞行条件飞行条件 2.2.油门位置油门位置 3.3.调节规律调节规律 4.4.大气条件大气条件第一节第一节 各部件的共同工作各部件的共同工作一、一、共同工作及共同工作线共同工作及共同工作线各部件组合成整台发动机，部件间的相互各部件组合成整台发动机，部件间的相互作用和影响称为作用和影响称为“共同工作共同工作”。各部件必须满足的各部件必须满足的共同工作条件共同工作条件：流量连续流量连续压气机与涡轮功率平衡压气机与涡轮功率平衡压气机与涡

2、轮转速相等：压气机与涡轮转速相等：nknT压力平衡：压力平衡：P2*b=P3*压气机与涡轮流量连续压气机与涡轮流量连续压气机压气机进口空气流量进口空气流量涡轮导向器涡轮导向器喉道燃气流量喉道燃气流量涡轮导向器涡轮导向器当处于临界当处于临界或超临界时或超临界时q(dx)=1增压比与温比、增压比与温比、q(1)的的关系关系当温度比一定时，当温度比一定时，发动机流通能力与发动机流通能力与增压比成正比；增压比成正比；温度比越高，等值温度比越高，等值线越陡；线越陡；当进气温度一定时，当进气温度一定时，提高涡轮前温度将提高涡轮前温度将导致压气机工作点导致压气机工作点移向喘振边界。移向喘振边界。压气机与涡轮

3、功率平衡压气机与涡轮功率平衡单位压气机功单位压气机功单位涡轮功单位涡轮功功平衡功平衡当涡轮膨胀比当涡轮膨胀比等于常数时：等于常数时：B为常数为常数压气机所需功率与涡轮前温度、涡轮膨压气机所需功率与涡轮前温度、涡轮膨胀比的关系胀比的关系当飞行条件变化引起压气机功变化时，为维当飞行条件变化引起压气机功变化时，为维持功平衡，必须改变涡轮前温度或涡轮膨胀持功平衡，必须改变涡轮前温度或涡轮膨胀比，否则将导致转子转速变化。比，否则将导致转子转速变化。功平衡方程功平衡方程 当涡轮膨胀当涡轮膨胀比为常数时比为常数时流量连续流量连续发动机共同工作方程发动机共同工作方程联立消去联立消去 温度比温度比膨胀比膨胀比=

4、常数常数几何尺寸固定几何尺寸固定获得获得共同工作方程共同工作方程共同工作线共同工作线涡轮与尾喷管共同工作涡轮与尾喷管共同工作涡轮导向器涡轮导向器 喉道截面流量喉道截面流量尾喷管尾喷管 喉道截面流量喉道截面流量流量连续条件流量连续条件 引入多变指数引入多变指数n 涡轮和尾喷管临界涡轮和尾喷管临界状态或超临界时状态或超临界时q(dx)=1；q(8)=1且且Adx、A8固定不变固定不变 T*=常数常数发动机共同工作线发动机共同工作线在压气机特性图上的表示在压气机特性图上的表示一台几何不变的发动一台几何不变的发动机，当尾喷管处于临机，当尾喷管处于临界工作状态时：界工作状态时：无论飞行条件或发动无论飞行

5、条件或发动机工作转速如何变化机工作转速如何变化 发动机的共同工作点发动机的共同工作点总在同一条工作线上总在同一条工作线上移动移动共同工作线与每一条共同工作线与每一条等相似转速线有唯一等相似转速线有唯一交点交点发动机共同工作线发动机共同工作线当飞行条件一定时：当飞行条件一定时：转速增加，工作点沿转速增加，工作点沿工作线右上移工作线右上移转速降低，工作点沿转速降低，工作点沿工作线左下移工作线左下移当转速一定时：当转速一定时：飞行飞行M数增加，工作点数增加，工作点沿工作线左下移沿工作线左下移飞行高度增加（低于飞行高度增加（低于11公里），工作点沿工公里），工作点沿工作线右上移作线右上移飞行条件、转速

6、变化归结为飞行条件、转速变化归结为发动机共同工作线发动机共同工作线当当A8变化时变化时，引起涡，引起涡轮膨胀比变化，共同轮膨胀比变化，共同工作线移动，工作线移动，A8 越越小，越靠近喘振边界。小，越靠近喘振边界。当尾喷管进入亚临界当尾喷管进入亚临界状态时，对应每一个状态时，对应每一个飞行飞行M数有一条共同数有一条共同工作线，工作线，M数越低，数越低，越靠近喘振边界。越靠近喘振边界。涡轮膨胀比随尾喷管涡轮膨胀比随尾喷管喉道截面积成正比变喉道截面积成正比变化化为维持功平衡，涡轮为维持功平衡，涡轮前温度必须变化前温度必须变化涡轮前温度变化引起涡轮前温度变化引起共同工作点移动共同工作点移动A8 减小，

7、工作点移减小，工作点移向喘振边界向喘振边界A8 增大，工作点远增大，工作点远离喘振边界离喘振边界重要结论重要结论发动机各部件共同工作的结果发动机各部件共同工作的结果共同共同工作线。工作线。无论飞行条件或发动机工作转速如何无论飞行条件或发动机工作转速如何变化，发动机的工作点总在共同工作变化，发动机的工作点总在共同工作线上移动。线上移动。当当A8变化时变化时，引起涡轮膨胀比变化，引起涡轮膨胀比变化，共同工作线移动，共同工作线移动，A8 越小，越靠近越小，越靠近喘振边界。喘振边界。二、调节规律二、调节规律由各部件共同工作关系，发动机工作点构成由各部件共同工作关系，发动机工作点构成共同工作线，但即使已

8、知飞行条件，仍不能共同工作线，但即使已知飞行条件，仍不能确定发动机在工作线的哪一点工作。确定发动机在工作线的哪一点工作。为控制工作点在工作线上的落点，必须对发为控制工作点在工作线上的落点，必须对发动机进行自动调节。动机进行自动调节。自动调节装置的目的：自动调节装置的目的：最大限度发挥性能潜力和最有利使用发动机最大限度发挥性能潜力和最有利使用发动机 满足飞机在不同飞行条件下的要求；满足飞机在不同飞行条件下的要求；确保发动机工作安全；确保发动机工作安全；便于驾驶员操作。便于驾驶员操作。最大状态调节规律最大状态调节规律目的：目的：在任何飞行条件下，在任何飞行条件下，发动机尽可能发出最发动机尽可能发出

9、最大推力。大推力。三种可能的调节规律三种可能的调节规律n=nd，A8=CT3*=T3*d，A8=Cn=nd，T3*=T3*dn=nd，A8=C当飞行条件变化当飞行条件变化 qmf n=ndn 被调参数被调参数qmf 调节中介调节中介T3*将随飞行条件将随飞行条件变化。变化。转速转速调节器调节器发动机发动机n ndqmfnT3*=T3*d，A8=C当飞行条件变化当飞行条件变化 qmf T3*=T3*dT3*被调参数被调参数qmf 调节中介调节中介n将随飞行条件变将随飞行条件变化化 T3*调节器调节器发动机发动机T3*T3*dqmfT3*n=nd，T3*=T3*d当飞行条件变化当飞行条件变化 qmf n=nd A8 T3*=T3*dn、T3*被调参数被调参数qmf 、A8调节中介调节中介A8将随飞行条件变化将随飞行条件变化 转速转速调节器调节器 发发 动动 机机n ndqmfn T3*调节器调节器T3*T3*dA8T3*在实际应用中常采用第一种调节规律在实际应用中常采用第一种调节规律 n=nd 保持转速，可以获得最大推力保持转速，可以获得最大推力某些飞行条件下，可能超温某些飞行条件下，可能超温温度作为被调参数有一定困难。温度作为被调参数有一定困难。尾喷管喉道截面积连续可调，增加调节尾喷管喉道截面积连续可调，增加调节机构的复杂性。机构的复杂性。