燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)PPT課件

1、4.1 渦輪噴氣式發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)下的共同工作（單轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)） 穩(wěn)態(tài)：發(fā)動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下連續(xù)的工作狀態(tài) 穩(wěn)態(tài)下共同工作條件： （1）轉(zhuǎn)速一致 （2) 流量連續(xù) （3）壓力平衡 （4） 功率平衡過渡態(tài)下的共同工作 剩余功率 過渡態(tài)：啟動，加速，減速 剩余功率=渦輪功率 - 壓氣機(jī)功率 第1頁/共53頁改變供油量改變渦輪前溫度改變渦輪功率改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速加速性：用加速時間衡量。加速時間：從慢車轉(zhuǎn)速加速到最大轉(zhuǎn)速或某一高轉(zhuǎn)速的時間。加速性的限制：壓氣機(jī)喘振，渦輪超溫，燃燒室富油熄火，超轉(zhuǎn)限制減速過程限制：貧油熄火限制民航發(fā)動機(jī)常用的工作狀態(tài)：最大起飛工作狀態(tài) 最大連續(xù)工作狀態(tài) 最大巡航工作狀態(tài) 慢車工作狀態(tài)

2、第2頁/共53頁飛機(jī)噴水解釋： 在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中，噴液（水、水與甲醇或水與乙醇的混合液）加力的方案也在某些發(fā)動機(jī)上得到采用。在壓氣機(jī)進(jìn)口處噴液，液體蒸發(fā)吸熱，降低氣溫，使壓氣機(jī)效率提高，質(zhì)量流量增加，在保持渦輪進(jìn)口溫度不變的條件下，可以使發(fā)動機(jī)推力加大。在燃燒室進(jìn)口處噴液，使通過渦輪的質(zhì)量流量大于壓氣機(jī)的質(zhì)量流量，這樣可以減少渦輪的壓降和溫降，使尾噴管內(nèi)壓力提高，從而獲得附加推力。如果，在噴液的同時，向燃燒室內(nèi)相應(yīng)地增加供油，或混合液中含有甲醇、乙醇在燃燒室中燃燒，均可進(jìn)一步增大推力。在超音速飛機(jī)的發(fā)動機(jī)中，如果向進(jìn)氣道中噴液，可以顯著地增大推力，因此這種方案在某些超音速教練機(jī)上得到采用

3、。噴液加力的方案所能增加的推力有限，而且需要專門的附屬系統(tǒng)，所以一般只用于某些民航機(jī)上，以增加在高原、高溫機(jī)場上的起飛推力，改善飛機(jī)的起飛性能。 噴水加力能提高30%的附加推力。推力增加不但是由于降溫、提高增壓比和流量，而且是由于水汽的氣體常數(shù)大（約463N.m/kg.K），也使單位推力增加，但是由于水在發(fā)動機(jī)中停留時間很短，只有一部分水汽化。水對壓氣機(jī)葉片有腐蝕作用，造成發(fā)動機(jī)性能惡化或喘振。在某些情況下，由于水的冷卻，使壓氣機(jī)機(jī)匣卡住工作葉片。如果大氣溫度很低，在壓氣機(jī)進(jìn)口噴水，還有可能引起結(jié)冰。若在燃燒室進(jìn)口噴水，可以避免上面的缺點，但推力的增加不如前者。水在燃燒室內(nèi)蒸發(fā)使燃?xì)饬髁吭黾樱?/p>

4、但是由于導(dǎo)向器的限制，使流體阻力增加，導(dǎo)致壓氣機(jī)流量下降，并移向喘振邊界。壓氣機(jī)增壓比也稍有增加。所以向燃燒室噴水受到壓氣機(jī)喘振裕度的限制。第3頁/共53頁2. 發(fā)動機(jī)特性燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的性能燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的性能 :(1)(1)推力（推力（T Thrust）(2)(2)耗油率（耗油率（Specific Fuel Consumption, SFC） 發(fā)動機(jī)的耗油率是發(fā)動機(jī)的第一性能指標(biāo)，它反映了發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)發(fā)動機(jī)的耗油率是發(fā)動機(jī)的第一性能指標(biāo)，它反映了發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。降低發(fā)動機(jī)的耗油率始終是發(fā)動機(jī)設(shè)計、研制中的一項重要目標(biāo)。性。降低發(fā)動機(jī)的耗油率始終是發(fā)動機(jī)設(shè)計、研制中的一項重要目標(biāo)。 耗油率與

5、涵道比的關(guān)系最密切，涵道比越高，耗油率越低。耗油率與涵道比的關(guān)系最密切，涵道比越高，耗油率越低。 對于一臺發(fā)動機(jī)來說，它所發(fā)出的推力和消耗的油量隨著不同的對于一臺發(fā)動機(jī)來說，它所發(fā)出的推力和消耗的油量隨著不同的工作條件如何變化，則是發(fā)動機(jī)性能的重要問題。這些性能包括工作條件如何變化，則是發(fā)動機(jī)性能的重要問題。這些性能包括 轉(zhuǎn)速特性（節(jié)流特性）轉(zhuǎn)速特性（節(jié)流特性） 速度特性速度特性 高度特性。高度特性。 第4頁/共53頁渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性（節(jié)流特性）渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性（節(jié)流特性）: : 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的推力與耗油率隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，最大轉(zhuǎn)速時的推力達(dá)最大值，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的推力與

6、耗油率隨發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，最大轉(zhuǎn)速時的推力達(dá)最大值，隨著轉(zhuǎn)速下降，推力減??；而在巡航狀態(tài)下的耗油率為最低值，任何偏離最佳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速下降，推力減??；而在巡航狀態(tài)下的耗油率為最低值，任何偏離最佳狀態(tài)的轉(zhuǎn)速，耗油率均增大耗油率均增大第5頁/共53頁渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的高度特性渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的高度特性 : 在一定轉(zhuǎn)速和速度條件下，隨著飛行高度的增加，由于大氣密度下降，空氣流在一定轉(zhuǎn)速和速度條件下，隨著飛行高度的增加，由于大氣密度下降，空氣流量減??；另一方面，由于大氣溫度隨著高度的提高而降低（在對流頂以下），故推量減??；另一方面，由于大氣溫度隨著高度的提高而降低（在對流頂以下），故推力隨高度單調(diào)

7、下降，下降率低于大氣密度下降率。而在同溫層，下降率增加，與大力隨高度單調(diào)下降，下降率低于大氣密度下降率。而在同溫層，下降率增加，與大氣密度下降率相當(dāng)。氣密度下降率相當(dāng)。 由于隨高度的增加，大氣溫度下降，故耗油率相應(yīng)降低；在同溫層，大氣溫度由于隨高度的增加，大氣溫度下降，故耗油率相應(yīng)降低；在同溫層，大氣溫度不變，故耗油率也保持不變。不變，故耗油率也保持不變。 第6頁/共53頁渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的速度特性渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的速度特性 : 發(fā)動機(jī)的推力與飛行速度有密切關(guān)系，由推力公式可見，當(dāng)迎面氣流速發(fā)動機(jī)的推力與飛行速度有密切關(guān)系，由推力公式可見，當(dāng)迎面氣流速度增大時，度增大時， 在相同的排氣速度下，推力

8、成比例下降；另一方面，進(jìn)氣速度提高將在相同的排氣速度下，推力成比例下降；另一方面，進(jìn)氣速度提高將引起空氣流量的增加。這兩個相互矛盾的影響，使推力出現(xiàn)先下降而后提高，在引起空氣流量的增加。這兩個相互矛盾的影響，使推力出現(xiàn)先下降而后提高，在一定的速度下，達(dá)到最大值，而后，迅速下降，直到完全沒有推力。一定的速度下，達(dá)到最大值，而后，迅速下降，直到完全沒有推力。 隨著飛行速度提高，單位推力下降，故耗油率不斷上升。隨著飛行速度提高，單位推力下降，故耗油率不斷上升。 M Vj-V0 m M FN, sfc FN sfc Subsonic Supersonic 第7頁/共53頁第8頁/共53頁 雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)

9、動機(jī)的優(yōu)點 （參考教材page69） （1） 防喘 （2） 更大推力 （3） 較高壓氣機(jī)效率 較低渦輪前總溫 （4） 良好的加速性 （5） 功率較小的起動機(jī)第9頁/共53頁4.2 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速特性： 雙轉(zhuǎn)子渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性（高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）u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。u轉(zhuǎn)速增大，燃料消耗率起初下降較快，后來下降緩慢。第10頁/共53頁高度特性： 保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和飛行速度不變的條件下，發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)的空氣流量一直減小。u在11000米以

10、下,飛行高度升高時，大氣溫度降低，風(fēng)扇增壓比和內(nèi)涵壓氣機(jī)增壓比增加，使單位推力增大，涵道比減??；u 在11000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(dǎo)地位，所以，隨飛行高度的升高，推力一直減小。150()(1)aFGccY第11頁/共53頁燃油消耗率隨飛行高度的變化規(guī)律u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(dǎo)作用；u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。503600() (1)fsfcccY第12頁/共53頁速度特性： 保

11、持飛行高度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，發(fā)動機(jī)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(jī)的速度特性。涵道比隨飛行速度的變化規(guī)律u隨著飛行速度的增大，涵道比在不斷地增大 第13頁/共53頁渦扇發(fā)動機(jī)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(jī)，發(fā)動機(jī)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。 150()(1)aFGccY第14頁/共53頁燃油消耗率隨飛行速度 的變化規(guī)律隨著

12、飛行速度的增加而增加。低涵道比發(fā)動機(jī)上升的較慢; 高涵道比發(fā)動機(jī)上升的較快 渦扇發(fā)動機(jī)，特別是高涵道比的渦扇發(fā)動機(jī)，不適宜作高速飛行的動力裝置，因為它的速度特性不好。 第15頁/共53頁4.3 渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)1工作原理和結(jié)構(gòu)特點2主要性能參數(shù)3渦槳發(fā)動機(jī)工作特性第16頁/共53頁渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī) 由燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)和螺旋槳組成由燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)和螺旋槳組成, ,在它們之間還安排了一個減速器在它們之間還安排了一個減速器 渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的工作原理渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的工作原理 螺旋槳產(chǎn)生拉力螺旋槳產(chǎn)生拉力 氣體流過發(fā)動機(jī)時產(chǎn)生反作用推力氣體流過發(fā)動機(jī)時產(chǎn)生反作用推力 在較低的飛行速度下

13、在較低的飛行速度下, ,具有較高的推進(jìn)效率具有較高的推進(jìn)效率, , 所以它在低亞音速飛行時的所以它在低亞音速飛行時的經(jīng)濟(jì)性較好經(jīng)濟(jì)性較好 適用于低空低速的運(yùn)輸機(jī)和民航機(jī)適用于低空低速的運(yùn)輸機(jī)和民航機(jī)第17頁/共53頁當(dāng)從渦噴發(fā)動機(jī)基本部分（常常稱為燃?xì)獍l(fā)生器）的排氣用于旋轉(zhuǎn)附加的渦輪通過減速器驅(qū)動螺旋槳，這就是渦槳發(fā)動機(jī) 直接傳動渦輪螺槳發(fā)動機(jī)：附加功率直接從壓氣機(jī)傳動軸驅(qū)動螺旋槳減速器產(chǎn)生。自由渦輪帶動：在現(xiàn)代渦輪螺槳發(fā)動機(jī)中更多的有自由渦輪，它獨(dú)立于驅(qū)動壓氣機(jī)的渦輪，在發(fā)動機(jī)排氣流中自由轉(zhuǎn)動。自由渦輪軸通過減速器驅(qū)動螺旋槳。第18頁/共53頁第19頁/共53頁目前使用的渦槳發(fā)動機(jī)有三種形式

14、： 單軸的壓氣機(jī)和螺旋槳用一個軸帶動； 雙軸的一個渦輪軸帶動部分級壓氣機(jī)，第二個渦輪軸帶動其余級的壓氣機(jī)和螺旋槳； 雙軸渦輪軸一個渦輪帶動壓氣機(jī)，另一個渦輪帶動螺旋槳。采用兩個單獨(dú)的渦輪會使發(fā)動機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，但可分別調(diào)整壓氣機(jī)和螺旋槳的轉(zhuǎn)速。 第20頁/共53頁目前使用的渦槳發(fā)動機(jī)有三個桿： 很多渦槳發(fā)動機(jī)是自由渦輪式。很多渦槳發(fā)動機(jī)是自由渦輪式。 在這一類發(fā)動機(jī)，基本發(fā)動機(jī)主要地作為燃?xì)獍l(fā)生器起作用，完成驅(qū)在這一類發(fā)動機(jī)，基本發(fā)動機(jī)主要地作為燃?xì)獍l(fā)生器起作用，完成驅(qū)動在發(fā)動機(jī)排氣流中自由旋轉(zhuǎn)的渦輪。動在發(fā)動機(jī)排氣流中自由旋轉(zhuǎn)的渦輪。 自由渦輪通過減速器轉(zhuǎn)動螺旋槳。自由渦輪通過減速器轉(zhuǎn)動螺旋槳。

15、 PT6PT6是由功率控制桿和螺旋槳控制桿分別操縱的發(fā)動機(jī)和螺旋槳控制是由功率控制桿和螺旋槳控制桿分別操縱的發(fā)動機(jī)和螺旋槳控制系統(tǒng)控制的。系統(tǒng)控制的。 第第3 3個桿，稱為啟動控制桿用于在慢車選擇高低轉(zhuǎn)速范圍和切斷燃油個桿，稱為啟動控制桿用于在慢車選擇高低轉(zhuǎn)速范圍和切斷燃油供給使發(fā)動機(jī)停車。供給使發(fā)動機(jī)停車。 第21頁/共53頁自由渦輪渦槳發(fā)動機(jī)的另一種結(jié)構(gòu)形式是空氣和燃?xì)饬鲃臃较驈暮笙蚯埃@樣的結(jié)構(gòu)提供給設(shè)計大的靈活性。發(fā)動機(jī)有兩個獨(dú)立對轉(zhuǎn)的渦輪。一個渦輪驅(qū)動壓氣機(jī)，另一個通過減速器驅(qū)動螺旋槳?；景l(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)包括3級軸流式壓氣機(jī)同1級離心式壓氣機(jī)，安裝在同一個軸上。第22頁/共53頁第2

16、3頁/共53頁第24頁/共53頁渦槳發(fā)動機(jī)的優(yōu)點： 渦輪螺槳發(fā)動機(jī)組合了渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的優(yōu)點同螺旋 槳的推進(jìn)效率。 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)通過迅速加速相對小的空氣質(zhì)量產(chǎn)生 它的推力， 渦輪螺槳對相對大的空氣質(zhì)量施加較少的加速產(chǎn)生拉力。The propeller gives a small acceleration to a large weight of air.The jet engine gives a large acceleration to a small weight of air.第25頁/共53頁渦槳發(fā)動機(jī)的工作特點：渦輪螺槳發(fā)動機(jī)其渦輪既帶動壓氣機(jī)也帶動螺旋槳。 約約2/32/3的渦

17、輪功率用來轉(zhuǎn)動壓氣機(jī)，其余的的渦輪功率用來轉(zhuǎn)動壓氣機(jī)，其余的1/31/3用來轉(zhuǎn)動螺旋槳和傳用來轉(zhuǎn)動螺旋槳和傳 動附件。動附件。 渦槳發(fā)動機(jī)的拉力絕大部分由螺旋槳產(chǎn)生，而只有渦槳發(fā)動機(jī)的拉力絕大部分由螺旋槳產(chǎn)生，而只有1015%1015%由噴氣產(chǎn)生。由噴氣產(chǎn)生。 為了降低燃油消耗率常采用增壓比較高的壓氣機(jī)。為了降低燃油消耗率常采用增壓比較高的壓氣機(jī)。 推力是由在前面的螺旋槳和在后面的噴管組合作用產(chǎn)生的推力是由在前面的螺旋槳和在后面的噴管組合作用產(chǎn)生的 渦槳發(fā)動機(jī)的渦輪設(shè)計成從膨脹的燃?xì)庵形沾罅康哪芰坎粌H提供滿足壓渦槳發(fā)動機(jī)的渦輪設(shè)計成從膨脹的燃?xì)庵形沾罅康哪芰坎粌H提供滿足壓 氣機(jī)和其他附件需

18、要的功率，而且輸出最大可能的扭矩到螺旋槳軸。氣機(jī)和其他附件需要的功率，而且輸出最大可能的扭矩到螺旋槳軸。平衡條件為：NT=NK+NB 第26頁/共53頁當(dāng)量軸功率、當(dāng)量燃油消耗率： 螺旋槳的功率稱為軸功率與噴氣推力產(chǎn)生的推進(jìn)功率折螺旋槳的功率稱為軸功率與噴氣推力產(chǎn)生的推進(jìn)功率折和為由螺旋槳產(chǎn)生的功率之和。和為由螺旋槳產(chǎn)生的功率之和。 渦槳發(fā)動機(jī)在臺架上渦槳發(fā)動機(jī)在臺架上( (V) )工作時工作時, , 由于螺旋槳的效由于螺旋槳的效率率0, 0, 當(dāng)量功率采用下述經(jīng)驗公式進(jìn)行計算當(dāng)量功率采用下述經(jīng)驗公式進(jìn)行計算 式式中的中的 N NE E(KW)(KW)和和 F F0 0(KN)(KN)是在是在

19、V V0 0時測得的螺旋槳軸功率時測得的螺旋槳軸功率和反作用推力。和反作用推力。0EBBFCNN068.2EBNNF第27頁/共53頁 產(chǎn)生單位當(dāng)量功率一個小時所消耗的燃油產(chǎn)生單位當(dāng)量功率一個小時所消耗的燃油質(zhì)量稱為當(dāng)量燃油消耗率。質(zhì)量稱為當(dāng)量燃油消耗率。360013600ffeaeaeGGCG LGL第28頁/共53頁 渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的當(dāng)量功率和當(dāng)量燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，飛行高度和飛行速度的變化規(guī)律稱為渦槳發(fā)動機(jī)特性。 渦槳發(fā)動機(jī)特性分為 轉(zhuǎn)速特性 高度特性 速度特性第29頁/共53頁轉(zhuǎn)速特性：保持飛行高度和飛行速度不變的情況下，渦輪螺旋槳 發(fā)動機(jī)的當(dāng)量功率和當(dāng)量燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的

20、變化規(guī)律稱為渦 槳發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性。高度特性：保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和飛行速度不變的情況下，渦輪螺旋 槳發(fā)動機(jī)的當(dāng)量功率和當(dāng)量燃油消耗率隨飛行高度的變化規(guī)律稱為渦 槳發(fā)動機(jī)的高度特性。速度特性:保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和飛行高度不變的情況下，渦輪螺旋槳 發(fā)動機(jī)的當(dāng)量功率和當(dāng)量燃油消耗率隨飛行速度的變化規(guī)律稱為渦槳 發(fā)動機(jī)的速度特性。第30頁/共53頁第31頁/共53頁渦槳發(fā)動機(jī)控制 燃油控制：燃油控制：渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)的燃油控制器接受駕駛員的渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)的燃油控制器接受駕駛員的功率要求信號，控制器考慮一些變量和調(diào)節(jié)燃功率要求信號，控制器考慮一些變量和調(diào)節(jié)燃油流量提供要求的功率而且不超出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速油流量提供要

21、求的功率而且不超出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和渦輪進(jìn)口溫度限制。和渦輪進(jìn)口溫度限制。渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)還有附加的任務(wù)，渦槳或渦軸發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)還有附加的任務(wù)，它必需控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速或自由渦輪的轉(zhuǎn)速，它必需控制螺旋槳的轉(zhuǎn)速或自由渦輪的轉(zhuǎn)速，它也控制螺旋槳的槳葉角。它也控制螺旋槳的槳葉角。 第32頁/共53頁P(yáng)T6是由功率控制桿和螺旋槳控制桿分別操縱的發(fā)動機(jī)和螺旋槳控制系統(tǒng)控制的。第3個桿，稱為啟動控制桿用于在慢車選擇高低轉(zhuǎn)速范圍和切斷燃油供給使發(fā)動機(jī)停車 第33頁/共53頁渦槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳多是恒速螺旋槳。 保持螺旋槳恒速是由螺旋槳調(diào)速器實現(xiàn)的，它感受螺旋槳保持螺旋槳恒速是由螺旋槳調(diào)速器實現(xiàn)的，它感受

22、螺旋槳或自由渦輪轉(zhuǎn)速，通過改變螺旋槳的槳葉角，即變大距，或自由渦輪轉(zhuǎn)速，通過改變螺旋槳的槳葉角，即變大距，變小距，改變負(fù)荷保持螺旋槳恒速。變小距，改變負(fù)荷保持螺旋槳恒速。 渦槳發(fā)動機(jī)燃油控制器中有最大轉(zhuǎn)速限制器，排氣溫度限渦槳發(fā)動機(jī)燃油控制器中有最大轉(zhuǎn)速限制器，排氣溫度限制器以及扭矩限制器制器以及扭矩限制器 第34頁/共53頁4.4 渦輪軸發(fā)動機(jī) 燃?xì)獍l(fā)生器和自由渦輪 燃?xì)獍l(fā)生器其中帶動壓氣機(jī)的渦輪叫做壓氣機(jī)渦輪。在壓氣機(jī)渦輪之后為動力 渦輪，如果與前面的渦輪在機(jī)械上沒有聯(lián)系，稱為自由渦輪。 自由渦輪通過輸出軸輸出功率 ， 經(jīng)減速器(通常有體內(nèi)減速器和主減速器)以低轉(zhuǎn)速和大扭矩帶動旋翼，小部分

23、功率通過尾槳減速器帶動尾槳。這種形式的渦輪軸發(fā)動機(jī)有以下幾方面的優(yōu)點： 1 研制比較方便，前后兩個部件可分別進(jìn)行，特別是采用現(xiàn)成的渦輪 噴氣發(fā)動機(jī)改型時， 更為有利； 2 起動時只要帶動燃?xì)獍l(fā)生器，所以所需要的起動機(jī)功率較小 3 自由渦輪的工作對燃?xì)獍l(fā)生器工作的影響較少，燃?xì)獍l(fā)生器的工作 比較穩(wěn)定；第35頁/共53頁4 燃?xì)獍l(fā)生器和旋翼以各自不同的轉(zhuǎn)速工作，比較有利于選擇各自合適的轉(zhuǎn)速注意：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必需經(jīng)過減速器減速后驅(qū)動旋翼。 直升機(jī)不同飛行狀態(tài)所要求的不同功率可以通過改變旋翼轉(zhuǎn)速和旋翼槳距實現(xiàn)。旋翼槳葉尺寸很大，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必需經(jīng)過減速器減速后驅(qū)動旋翼。旋翼轉(zhuǎn)速改變帶來離心力的很大

24、變化，希望旋翼轉(zhuǎn)速恒定，由自由渦輪來驅(qū)動旋翼將極為方便。旋翼恒速即自由渦輪恒速，功率的改變則靠槳距改變，相應(yīng)改變?nèi)細(xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速實現(xiàn)。第36頁/共53頁 直升機(jī)大多采用多臺發(fā)動機(jī)，它們驅(qū)動共同的旋翼。 所以希望每臺發(fā)動機(jī)的輸出功率相同即功率匹配，這對直 升機(jī)的強(qiáng)度是有利的。 匹配最大原理：如果使用兩臺發(fā)動機(jī)，將兩臺發(fā)動機(jī)的扭矩做比較。輸出扭矩大的發(fā)動機(jī)不做改變，輸出扭矩小的發(fā)動機(jī)將增加燃油流量，增大輸出扭矩，直到與扭矩大的發(fā)動機(jī)相等。這稱為匹配最大原理，它可以防止扭矩負(fù)載分配回路將好的發(fā)動機(jī)功率減少去匹配功率受到限制的發(fā)動機(jī)。 為直升機(jī)提供動力的多臺發(fā)動機(jī)輸出扭矩相加，并且與預(yù)定的扭矩限制值比較

25、。如果總扭矩超限，將同時減少各臺發(fā)動機(jī)的燃油流量減少輸出扭矩。 自由渦輪（動力渦輪）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，始終保持動力渦輪轉(zhuǎn)速等于選的基準(zhǔn)值，用于保持旋翼轉(zhuǎn)速恒定。 排氣溫度限制器保持渦輪溫度不超限。第37頁/共53頁第38頁/共53頁 可用功率軸（功率桿）和負(fù)載要求軸（槳距桿） 直升機(jī)有可用功率軸和負(fù)載要求軸，形式上類似于一般發(fā)動機(jī)的功率桿和停直升機(jī)有可用功率軸和負(fù)載要求軸，形式上類似于一般發(fā)動機(jī)的功率桿和停車桿，但功能不同。車桿，但功能不同。 直升機(jī)的可用功率軸或者說功率桿給出燃?xì)獍l(fā)生器可以提供的最大功率。該直升機(jī)的可用功率軸或者說功率桿給出燃?xì)獍l(fā)生器可以提供的最大功率。該桿控制啟動、停車、燃?xì)獍l(fā)生

26、器轉(zhuǎn)速等。桿控制啟動、停車、燃?xì)獍l(fā)生器轉(zhuǎn)速等。 發(fā)動機(jī)的實際發(fā)出的功率則由負(fù)載要求軸即槳距桿確定。負(fù)載要求軸與總距發(fā)動機(jī)的實際發(fā)出的功率則由負(fù)載要求軸即槳距桿確定。負(fù)載要求軸與總距調(diào)節(jié)相連。調(diào)節(jié)相連。 采用電子控制裝置的發(fā)動機(jī)，旋翼恒速、負(fù)載分配、超溫限制、超扭限制等采用電子控制裝置的發(fā)動機(jī)，旋翼恒速、負(fù)載分配、超溫限制、超扭限制等功能易于實現(xiàn)，自動地精確調(diào)準(zhǔn)保證旋翼轉(zhuǎn)速下的功率要求功能易于實現(xiàn)，自動地精確調(diào)準(zhǔn)保證旋翼轉(zhuǎn)速下的功率要求。第39頁/共53頁第40頁/共53頁部件結(jié)構(gòu)特點 進(jìn)氣裝置： 直升機(jī)的飛行速度較低，壓氣機(jī)進(jìn)口的流速總是大于飛 行速度。所以進(jìn)氣系統(tǒng)為收斂管道的 進(jìn)氣系統(tǒng)。第4

27、1頁/共53頁練習(xí)題 1. 渦輪螺旋槳和渦輪風(fēng)扇、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)比較，隨飛機(jī)速度增加，推力( )。 A上下波動 B 下降的慢 C 下降的快 D 上升的快 c 2. 渦軸發(fā)動機(jī)驅(qū)動的旋翼是由( )。 A 燃?xì)獍l(fā)生器渦輪直接帶動的 B 自由渦輪直接帶動的 C 自由渦輪經(jīng)減速器帶動的 D 壓氣機(jī)帶動的 c 3.航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)是( )。 A 單位推力 B 燃油消耗率 C 渦輪前燃?xì)饪倻?D噴氣速度 b第42頁/共53頁練習(xí)題 4.影響渦扇發(fā)動機(jī)推力的因素有( )。 A 內(nèi)涵空氣流量，單位推力和涵道比 B 油氣比，單位推力和涵道比 C 壓氣機(jī)的級數(shù)和渦輪的級數(shù) D 沖壓比，流量函數(shù)和

28、總壓恢復(fù)系數(shù) a 5. 高涵道比的燃?xì)鉁u輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)外涵產(chǎn)生的推力占到總推力的( )。 A 20 B 40 C 80或更多 D 60 c 6. 燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)的推力與流過發(fā)動機(jī)的空氣流量之比稱為( )。 A 力比 B 推重比 C 流量比 D 單位推力 d第43頁/共53頁練習(xí)題 7. 直升機(jī)裝有多臺渦軸發(fā)動機(jī)，如何實現(xiàn)功率匹配? A多臺發(fā)動機(jī)功率取平均值 B取轉(zhuǎn)速平均值 C取油量平均值 D以功率最大的準(zhǔn)，進(jìn)行匹配，功率低的增加供油 8.燃?xì)獍l(fā)生器穩(wěn)態(tài)下的共同工作條件是( ) A 轉(zhuǎn)速一致，流量連續(xù)，壓力平衡和功率平衡 B 溫度一致，流量連續(xù)，拉力平衡和功率平衡 C 速度一致，溫度連續(xù)，熱量

29、平衡和能量平衡 D 溫度一致，流量連續(xù)，推力平衡和功率平衡 a 9. 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在減速過程中，注意防止出現(xiàn)( )。 A 富油熄火 B 貧油熄火 C 超溫 D 超轉(zhuǎn) b第44頁/共53頁練習(xí)題 10. 發(fā)動機(jī)能夠保持穩(wěn)定工作的最小轉(zhuǎn)速是( )。 A 自持轉(zhuǎn)速 B 慢車轉(zhuǎn)速 C 巡航轉(zhuǎn)速 D 最大連續(xù)轉(zhuǎn)速 d 11. 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在慢車工作狀態(tài)時，渦輪前燃?xì)饪倻?)。 A 很低 B 較低 C 高 D 等于允許最高值 c 12. ( )不屬于航空燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)的特性。 A 節(jié)流特性 B 速度特性 C 高度特性 D 負(fù)荷特性 13. 在飛行速度、飛行高度和轉(zhuǎn)速保持不變的情況下，燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)

30、動機(jī)的推力隨大氣溫 度的提高( )。 A 而增大 B而減小 C 保持不變 D 先增加后稍有減小 b第45頁/共53頁練習(xí)題 14. 燃?xì)鉁u輪螺旋槳發(fā)動機(jī)中的螺旋槳的功用是( )。 A 產(chǎn)生離心力 B 產(chǎn)生拉力 C 產(chǎn)生彈力 D 產(chǎn)生應(yīng)力 B 15. 在( )發(fā)動機(jī)中，對大量的氣流施加小的加速推動飛機(jī)前進(jìn)。 A 渦輪軸 B 渦輪噴氣 C 渦輪螺旋槳 D 渦輪風(fēng)扇 C 16. 渦槳發(fā)動機(jī)燃油控制器中的限制器有( )。 A 最大轉(zhuǎn)速限制器，排氣溫度限制器和扭矩限制器 B 滑油溫度限制器，滑油壓力限制器和扭矩限制器 C 空氣流量限制器和最大轉(zhuǎn)速限制器 D 最大槳葉角限制器和排氣溫度限制器 A 17.

31、確定螺槳發(fā)動機(jī)地面工作時當(dāng)量功率必須分別測量螺旋槳的( )和( )。 A 力矩，反作用推力 B 軸功率，噴氣推力 C 功率，轉(zhuǎn)速 D 轉(zhuǎn)速，正向推力 B第46頁/共53頁練習(xí)題 18. 發(fā)動機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速用以決定渦槳發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的( )。 A 輸出力 B 功 C 功率 D 力矩 C 19. 具有恒速螺旋槳的渦槳發(fā)動機(jī)，保持螺旋槳恒速是由( )實現(xiàn)的。 A 齒輪機(jī)構(gòu) B 減速器螺旋槳 C 調(diào)速器 D 星形結(jié)構(gòu) C 20. 現(xiàn)代渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)中更多的用( )驅(qū)動螺旋槳。 A 自由渦輪直接 B 壓氣機(jī)直接 C高壓渦輪直接 D 自由渦輪通過減速器 D 21. 渦輪螺旋槳和渦輪風(fēng)扇、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)比較，隨

32、飛機(jī)速度增加，推力( )。 A上下波動 B 下降的慢 C 下降的快 D 上升的快 C第47頁/共53頁練習(xí)題 22. 直升機(jī)不同飛行狀態(tài)所要求的不同功率可以通過改變( )來實現(xiàn)。 A 旋翼轉(zhuǎn)速和旋翼槳距 B 進(jìn)氣壓力 C 進(jìn)氣溫度 D 滑油供給量 A 23. 直升機(jī)的旋翼接受的功率取決于旋翼的( )和槳葉角。 A 質(zhì)量 B 轉(zhuǎn)速 C 尺寸 D 位置 B 24. 在渦扇發(fā)動機(jī)中用來壓縮外涵空氣和增加內(nèi)涵動能的能量稱之為( )。 A 自由能 B 內(nèi)能 C 壓縮功 D 膨脹功 A 25. 為了滿足分別排氣的渦扇發(fā)動機(jī)最佳自由能的分配，要求內(nèi)涵的排氣速度( )外涵的排氣速度： A 等于 B 小于 C 稍大于 D 稍小于 C第48頁/共53頁練習(xí)題 26. 燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)產(chǎn)生推力的依據(jù)是( )。 A 牛頓第二定律和牛頓第三定律 B 熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 C 牛頓第一定律和付立葉定律 D 道爾頓定律和玻爾茲曼定律 A 27. 燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)的推力與流過發(fā)動機(jī)的空氣流量之比稱為( )。 A 力比 B 推重比 C 流量比 D 單位推力 D 28. 影響燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動機(jī)推力的因素有(