航空发动机原理、构造与系统.pptVIP

航空发动机原理、构造与系统 课程大纲说明 课程大纲说明 本课程与其它课程的联系 主要先修课程：普通物理、航空机械基础 主要后续课程：航空工程英语、飞机发动机机型、发动机装配与维修、维修实习等 课程的性质 飞机维修专业（ME-TA/TH）专业必修课 课程大纲说明 作用与任务 掌握航空燃气涡轮发动机工作原理、特性及结构； 了解航空燃气涡轮发动机主要工作系统组成和工作原理； 为从事相关飞机发动机维修工作打下理论基础。 课程主要内容 发动机发展历程 热工气动基础知识 工作原理与典型机型 总体结构与附件传动 冷端部件原理与结构 第一章 发动机概述与基础知识 发动机发展历程 发动机工作原理与典型机型 热工气动基础知识 1.1概述1.1.1人类的飞天之梦 两千多年前的风筝 目前世界上公认最早的重于空气的飞行器 它是如何飞起来的 一千多年以前的 “孔明灯” 世界上最早的、最原始的热气球 现代热气球的鼻祖 关于飞天的民间神话传说 嫦娥奔月（图1） 舜帝的斗笠（图2） 风神演义中的雷震子（图3） 达·芬奇笔下的“扑翼机”（图4） 事实证明：依靠人力飞行是不可能的 飞天三种基本途径 基于阿基米德浮力的原理 热气球、包括氢气、氦气球，包括飞艇 基于直接有升力的飞行 火箭、垂直起落的飞机 基于柏努利定律，以速度换取升力的飞行 固定翼飞机、直升机、旋翼机 补充1：关于飞机的知识 飞机的组成？ 机身 机翼 尾翼 起落架 飞机动力装置-发动机 飞机操纵系统 各种其它设备 飞机是如何产生升力？ 飞机的起飞过程 1.1.2 航空发动机发展历史 航空发动机百年历史可分为两个时期： 第一个时期从莱特兄弟的首次飞行开始到第二次世界大战结束为止 活塞式发动机统治了40年左右 第二个时期从第二次世界大战结束至今 60年来，航空燃气轮机取代了活塞式发动机 航空燃气轮机开创了喷气时代，居航空动力的主导地位 活塞式发动机发展历程 早期飞机动力源问题的解决过程 飞机动力源问题未解决导致屡次飞行失败 1763年瓦特发明了蒸汽机，使用蒸气机作为动力源，但是质量过重 1876年，德国工程师奥托试制成热效率高于蒸汽机的四冲程煤气内燃机，终于在1883年内燃机产生 人们试图采用内燃机作为飞机飞行的动力源 人类历史上首次有动力、载人、持续、稳定和可操作的重于空气飞行器的飞行——赖特兄弟的“飞行者一号”； 第1次飞行时间约12秒，飞行距离约36米，其中一次持续飞行59秒，飞行距离达260米左右 航空发动机从狭义上是航空器飞行的动力，从广义上它也是航空事业发展的推动力 活塞式发动机的发展 飞机用于战争目的推动航空蓬勃发展 早期液冷式、气冷发动机 两次世界大战推动发动机的性能提高： 单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右 螺旋桨飞机的速度从16km/h提高到近800 km/h 飞行高度达到15000 m 到40年代末,活塞发动机达到了发展的顶峰 活塞式发动机固有缺陷 功率与重量的矛盾 发动机功率与飞行速度的三次方成正比 发动机功率的增加，将导致发动机重量迅速增大（接近三次方关系） 螺旋桨的局限 接近音速时，导致螺旋桨工作不稳定，推进效率急剧下降 “音障”的出现 音障 音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速时，将会逐渐追上自己发出的声波。 声波叠合累积的结果，会造成震波（Shock Wave）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。 现象 在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。 在比较潮湿的天气，陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。 由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。 涡轮发动机发展历程 从第二次世界大战结束至今 60年来，燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力的主导地位； 喷气发动机的早期设想 30年代末期，英国的惠特尔和德国的奥海因分别研制成功离心式涡轮喷气发动机WU和He－S3B； 40年代，德国设计制造出轴流式压气机的涡轮喷气发动机BMW300，美国、法国和前苏联三国相继研制出各自的涡喷发动机J47和RD45； 50年代，喷气发动机技术逐渐成熟，开始取代活塞发动机 ； 60年代初，研发出来的低涵道比（1.5-2.5）涡轮风扇发动机，耗油率为0.07-0.08 kg/（N·h），； 70年代，第一代推力在20000daN以上的高涵道比（4～6）涡扇发动机投入使用，开创了大型宽体客机的新时代