无人机基础概论课件_3.1.3燃气涡轮发动机.pptxVIP

燃气涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发动机，它主要由压气机、燃烧室和涡轮组成。空气在压气机中被压缩后，进入燃烧室，与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。燃气在膨胀过程中驱动涡轮做高速旋转，将部分能量转变为涡轮的机械能。涡轮带动压气机不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。;压气机、燃烧室和涡轮这三大部件组成了燃气涡轮发动机的核心机，它不断输出具有一定可用能量的燃气，因此又叫燃气发生器。按核心机出口燃气可用能量的利用方式不同，燃气涡轮发动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮桨扇发动机、涡轮轴发动机和垂直起落发动机等。;

与航空活塞发动机相比，燃气涡轮发动机具有推重比高、速度性能好等显著优点，迅速成为民航运输市场的主流动力装置。

目前，在民用飞机上使用的燃气涡轮发动机主要有涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机和涡轮轴发动机。;1.燃气涡轮喷气发动机

燃气涡轮喷气发动机的示意图。

图5.15涡轮喷气发动机;涡轮喷气发动机和活塞式发动机一样属于热机，都是利用空气中的氧气，并燃烧化学燃料产生热能，再转化成机械能输出动力。所以，它在工作时也需要有进气、加压、燃烧和排气四个阶段。所不同的是，活塞式发动机这四个阶段是依次进行的，一个循环完成后再进行在一个循坏，而涡轮喷气发动机这四个阶段是同时连续进行的，即：空气首先由进气道进入发动机，空气流速降低，压力升高。当气流经过压缩机后，空气压力可提高几倍到数十倍。具有较高压力的空气进入燃烧室，与从喷嘴喷出的燃料充分混合，经点火后燃烧。此后，燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮工作，高速旋转的涡轮产生机械能，带动压气机和其他附件工作。涡轮出口燃气直接在喷管中膨胀，使燃气可用能量转变为高速喷射的动能而产生反作用力。;涡喷发动机主要由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，如图3-12。

图3-12涡轮喷气式发动机;1.进气道

进气道是发动机??进气通道，它的主要作用是整理进入发动机的气流，把足够的外界空气，以较小的流动损失供给发动机所需要的空气量。

2.压气机

在常压下，燃油与空气混合燃烧后，释放出的热能转换成机械能的效率很低，因此在航空燃气涡轮发动机中，通过压气机增压来提高能量的转换效率。

3.燃烧室

燃烧室的功用是将空气和燃油混合并燃烧释放热量，便于燃气在涡轮中膨胀做功。燃烧室常用的有3种类型：单管燃烧室、环管燃烧室和环形燃烧室。;4.涡轮

涡轮的功用是将燃烧室出口的高温、高压气体的能量转变为机械能，带动压气机和发动机附件，在涡桨和涡轴发动机中，还用来带动螺旋桨或旋翼。

5.尾喷管

尾喷管是发动机的排气系统，将涡轮排出的燃气以一定的速度和方向排入大气。

;2.涡轮螺旋桨发动机

涡轮喷气发动机的速度高、推力大，适用于较高速度飞行的飞机。在较低的速度下，由于耗油率太大，很不经济。

活塞式发动机虽然比较适合在低速下飞行，但由于其功率小，重量大、振动大等缺点，其使用范围也越来越受到限制，目前一般只用在飞行速度较低的小型飞机上。

对于飞行速度在500~700km/h的中小型飞机，为了进一步改善发动机的经济性，现在普遍采用涡轮螺桨发动机。;2.涡轮螺旋桨发动机

涡浆发动机速度高、推力大，适合较高速度飞行的飞机。如图3-13。

图3-13双转子涡桨发动机;2.涡轮螺旋桨发动机

涡轮螺旋桨发动机是一种主要由螺旋桨提供拉力和燃气提供少量推力的燃气涡轮发动机。涡轮带动螺旋桨转动，产生拉力，从涡轮出来的气流从尾喷口喷出，产生推力。由于涡轮燃气的大部分能量都转变成轴功率带动螺旋桨和压气机转动，因此，螺旋桨产生的拉力占飞机总推力的主要部分，约为90%；而只有很小一部分燃气能量在尾喷管中膨胀加速，并产生推力，排气推力一般不超过10%。

;3.涡轮轴发动机

涡轮轴发动机是现代直升机的主要动力，它的组成部分和工作过程与涡轮螺桨发动机很类似，所不同的是燃气的可用能量几乎全部转变成涡轮的轴功率，用于通过减速器带动直升机的旋翼和尾桨旋转，因而燃气不提供推力。涡轮的输出轴可以由发动机的前部伸出，也可以由发动机的后部伸出。由于直升机的旋翼和尾桨转速不能太大，因此涡轮轴和旋翼之间有必要加装减速装置进行减速后再输出功率，也可以由后面的自由涡轮直接带动旋翼转动。

;3.涡轮轴发动机

涡轮轴发动机采用两套涡轮，一套带动压气机，而另一套则是专门输出功率的自由涡轮，也称动力涡轮，如图3-14所示。