《渦輪風扇發(fā)動機》PPT課件.ppt

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第八章渦輪風扇發(fā)動機,B737的JT8D,CFM56發(fā)動機B747的JT9D發(fā)動機B757的RB211-535-E4發(fā)動機B777的GE90，PW4084發(fā)動機,第一節(jié)渦輪風扇發(fā)動機的基本工作原理和性能特點,渦輪風扇發(fā)動機的組成和基本工作原理,渦輪風扇發(fā)動機是由進氣道，低壓壓氣機，高壓壓氣機，燃燒室，高壓渦輪，低壓渦輪，噴管，風扇和外函道組成。涵道比：外涵流量與內(nèi)涵流量的比值。渦扇發(fā)動機工作時，空氣從內(nèi)外兩路流過發(fā)動機內(nèi)路的工作情形與渦噴發(fā)動機相同流過外涵的空氣也產(chǎn)生反作用推力,總推力由兩部分組成，一是內(nèi)涵產(chǎn)生的推力，二是外涵產(chǎn)生的推力。發(fā)動機的增壓比在渦扇發(fā)動機中外涵產(chǎn)生的推力與總推力之比與涵道比有關(guān)，涵道比越大，外涵產(chǎn)生的推力占總推力的比例越大。對于涵道比為4的渦扇發(fā)動機外涵所產(chǎn)生的推力約占總推力的80％。,主要的過程參數(shù),渦輪前燃氣溫度和內(nèi)涵道增壓比提高渦輪前燃氣溫度和內(nèi)涵道增壓比可以提高渦扇發(fā)動機的性能。能量分配比X涵道比一定，X增大，外函排氣速度增加，內(nèi)函排氣速度減小，推進效率增大。內(nèi)涵道排氣速度C51略大約外涵道排氣速度C52為最有利。,涵道比Y決定涵道比的兩個因素：渦輪前燃氣總溫：渦輪前燃氣總溫不斷提高，涵道比Y也不斷提高。飛行速度C0C0低時，選擇較大的涵道比，使C5與C0接近，提高推進效率C0高時，選擇較小的涵道比C0越高，Y越小，當C0很大時，Y＝0，即采用渦噴發(fā)動機。,渦扇發(fā)動機的特點,優(yōu)點：起飛推力大；排氣速度低，噪音小弱點：風扇直徑大；發(fā)動機迎風面積大，阻力大；結(jié)構(gòu)復雜渦扇發(fā)動機的速度特性不如渦噴發(fā)動機，特別是涵道比較高時，隨飛行速度的增大，推力很快下降，因此，渦扇發(fā)動機只適用于高亞音速內(nèi)飛行,第二節(jié)渦輪風扇發(fā)動機壓氣機與渦輪的共同工作,一、穩(wěn)定工作的條件,高壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子,二、怎樣使發(fā)動機保持穩(wěn)定工作,高壓轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作影響渦輪功的因素：渦輪落壓比（部分轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，不變）渦輪效率（在很大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不變）渦輪前燃氣溫度控制高壓渦輪前燃氣溫度可以保持高壓轉(zhuǎn)子在某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的工作,低壓轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定工作只要按高壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)供油量，控制高壓渦輪前的燃氣總溫，滿足高壓渦輪功與高壓壓氣機功相平衡，高壓轉(zhuǎn)子就穩(wěn)定在這個轉(zhuǎn)速下工作，這時低壓轉(zhuǎn)子必然自動地穩(wěn)定在一個相應(yīng)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定工作。只要向發(fā)動機提供適當?shù)娜加土?，就能使高、低壓轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在所需要的轉(zhuǎn)速工作。,三、穩(wěn)定工作狀態(tài)下，渦輪前燃氣溫度、轉(zhuǎn)速、排氣溫度（渦輪出口溫度）之間的關(guān)系,渦輪前燃氣溫度和轉(zhuǎn)速的關(guān)系（P140，圖8-3）排氣溫度于轉(zhuǎn)速和渦輪前燃氣總溫的關(guān)系,四、雙轉(zhuǎn)子燃氣渦輪發(fā)動機的高、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差與轉(zhuǎn)速的關(guān)系,高壓壓氣機功與低壓壓氣機功之比與轉(zhuǎn)速的關(guān)系壓氣機轉(zhuǎn)速下降，高壓壓氣機功與低壓壓氣機功之比下降，出現(xiàn)“前重后輕”的現(xiàn)象高壓渦輪功與低壓渦輪功之比與轉(zhuǎn)速的關(guān)系高轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速變化，高、低壓渦輪功之比不變中轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速減小，高、低壓渦輪功之比增大低轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速減小，高、低壓渦輪功之比增大,防喘原理產(chǎn)生喘振的原因：當發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時，壓氣機的前幾級氣流攻角增大，引起喘振，壓氣機后幾級留氣流攻角減小，引起堵塞。雙轉(zhuǎn)子防喘：低壓壓氣機轉(zhuǎn)速減小得更多一些，使低壓轉(zhuǎn)子的攻角減?。桓邏簤簹鈾C轉(zhuǎn)速減小得少一些，使高壓轉(zhuǎn)子的攻角增大。大氣溫度對高、低壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速差的影響無論噴管處于何種工作狀態(tài)，大氣溫度升高，高、低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差增大；無論噴管處于何種工作狀態(tài)，大氣溫度下降，高、低壓轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差減小,第三節(jié)渦輪風扇發(fā)動機的特性,一、轉(zhuǎn)速特性,在保持飛行高度和飛行速度不變的條件下,發(fā)動機的推力和燃油消耗率隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做發(fā)動機的轉(zhuǎn)速特性。,雙轉(zhuǎn)子渦輪風扇發(fā)動機的轉(zhuǎn)速特性轉(zhuǎn)速增大，推力增大，但接近最大轉(zhuǎn)速時，推力增長越來越慢。轉(zhuǎn)速增大，燃料消耗率起初下降較快，后來下降緩慢。,推力、燃料消耗率隨高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律影響推力和燃油消耗率的因素影響推力的因素流過內(nèi)涵的空氣流量、單位推力和涵道比影響燃油消耗率的因素油氣比、單位推力和涵道比,,,二、高度特性,保持發(fā)動機轉(zhuǎn)速和飛行速度不變的條件下，發(fā)動機推力和燃料消耗率隨飛行高度變化的規(guī)律，叫做發(fā)動機的高度特性。,假設(shè)渦輪前溫度保持不變，飛行高度升高時，空氣密度減小，發(fā)動機的空氣流量一直減小。在11000米以下,飛行高度升高時，大氣溫度降低，風扇增壓比和內(nèi)涵壓氣機增壓比增加，使單位推力增大，涵道比減?。辉?1000米以上，大氣溫度保持不變，單位推力和涵道比保持不變,在上述影響推力的三個因素中，空氣流量一直占主導地位，所以，隨飛行高度的升高，推力一直減小。,燃油消耗率隨飛行高度的變化規(guī)律在11000米以下時，主要取決于是單位推力的增大，還是涵道比的減小起主導作用；在11000米以上時，由于隨著高度的增加,大氣溫度保持不變,所以單位推力和涵道比均保持不變，燃油消耗率也就保持不變。,三、速度特性,保持飛行高度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變的條件下，發(fā)動機推力和燃料消耗率隨飛行速度變化的規(guī)律，叫做發(fā)動機的速度特性。,一、涵道比隨飛行速度的變化規(guī)律隨著飛行速度的增大，涵道比在不斷地增大,二、單位推力隨飛行速度的變化規(guī)律單位推力隨飛行速度的增大而下降。,三、渦扇發(fā)動機的推力隨飛行速度的變化規(guī)律推力的變化取決于涵道比、空氣流量和單位推力單位推力隨飛行速度的增大而下降，涵道比增大，空氣流量增大，但涵道比和空氣流量增大程度不如單位推力下降的程度大。所以隨飛行速度的增加推力將減小，特別是高涵道比的渦扇發(fā)動機，發(fā)動機的推力隨飛行速度的增加推力一直是減小的，涵道比越大，推力下降的越快。,四、燃油消耗率隨飛行速度的變化規(guī)律隨著飛行速度的增加而增加。低涵道比發(fā)動機上升的較慢;高涵道比發(fā)動機上升的較快其原因主要是單位推力的影響渦扇發(fā)動機，特特別是高涵道比的渦扇發(fā)動機，不適宜作高速飛行的動力裝置，因為它的速度特性不好。,