理想發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)分析

理想發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)分析理想渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)理想的渦輪噴氣飛機(jī)和加力燃燒室理想的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化涵道比理想的渦扇具有最佳風(fēng)扇壓比的理想的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)理想脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程組成：進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，燃燒室，渦輪，噴管。進(jìn)氣道：將足夠的空氣量,以最小的流動(dòng)損失順利地引入壓氣機(jī)。

壓氣機(jī)：通過高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣作功,壓縮空氣,提高空氣的壓力。

燃燒室：高壓空氣和燃油混合,燃燒,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?形成高溫高壓的燃?xì)狻?/p>

渦輪：高溫高壓的燃?xì)庠跍u輪內(nèi)膨脹,向外輸出功,去帶動(dòng)壓氣機(jī)。噴管：使燃?xì)饫^續(xù)膨脹,加速,提高燃?xì)獾乃俣?。一、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)燃?xì)鉁u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的理想化條件

假設(shè)工質(zhì)完成的是一個(gè)封閉的熱力循環(huán)

略去壓縮與膨脹過程中工質(zhì)與各部件之間的熱量交換,忽略實(shí)際過程中的摩擦,假設(shè)在燃燒室中進(jìn)行的燃油燃燒釋放出熱能的化學(xué)反應(yīng)過程為外部熱源對(duì)工質(zhì)加熱的過程,并且忽略由流動(dòng)阻力和加熱所引起的壓力降低,從而用定壓加熱過程代替之噴入的燃油的質(zhì)量忽略不計(jì),而且假定工質(zhì)是定質(zhì)量的定比熱容的完全氣體噴入大氣中的燃?xì)馀c大氣進(jìn)行定壓的放熱過程。布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程1-2、等壓加熱過程2-3、絕熱膨脹過程3-4和等壓放熱過程4-1組成。由于這個(gè)循環(huán)在等壓加熱，故也稱為等壓加熱循環(huán)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的理想循環(huán)就是布萊頓循環(huán)。布萊頓循環(huán)在等壓加熱過程2-3中，加給工質(zhì)的熱量為：

q1=Cp(T3-T2)在等壓放熱過程4-1中，工質(zhì)放出的熱量為：

q2=Cp(T4-T1)由于理想循環(huán)

w0=q1-q2

所以，布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)作功為：w0=Cp(T3-T2)-Cp(T4-T1)式中：T1、T2、T3、T4分別為工質(zhì)狀態(tài)1、2、3、4時(shí)的溫度。改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：而

p1=p4，p2=p3

代入上式，得：因?yàn)椋保埠停常礊榻^熱過程，所以：代入得：為工質(zhì)被壓縮后的壓力p2與壓縮前的壓力p1的比值，并稱為增壓比。布萊頓循環(huán)

1kg工質(zhì)所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪前的溫度越高，循環(huán)功越大，熱效應(yīng)越高。循環(huán)的熱效率（發(fā)動(dòng)機(jī)增壓比）越高，熱效率越高使循環(huán)功達(dá)到最大值時(shí)的增壓比稱為最佳增壓比Lk、LT分別表示壓氣機(jī)的壓縮功和渦輪的膨脹功。對(duì)于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，兩者相等，所以有：用機(jī)械能的形式表示發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度越高，循環(huán)功越大，排氣速度越大發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作過程中的損失氣流在進(jìn)氣道、壓氣機(jī)壓縮過程中的流動(dòng)損失氣流在燃燒室中有流動(dòng)損失和加熱過程中的熱阻損失，壓力下降。氣流膨脹過程中有流動(dòng)損失。定壓放熱過程只有熱損失，沒有流動(dòng)損失，所以，實(shí)際的放熱過程與理想循環(huán)的放熱過程相同。摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力和

效率一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)壁及各部件對(duì)氣體施加作用力，使其動(dòng)量發(fā)生變化，而氣體必然同時(shí)給予發(fā)動(dòng)機(jī)及各部件以反作用力。這些反作用力在軸向分力的合力，即推力。推力：提供給飛機(jī)，克服飛機(jī)前進(jìn)阻力或使飛機(jī)加速而作功的力。有效推力＝發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)推力－短艙的阻力有效推力當(dāng)燃?xì)庠趪姽苤型耆蛎洉r(shí)內(nèi)推力忽略流量差別時(shí)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力分布推力的分布

由圖可以看出進(jìn)氣道，壓氣機(jī)，燃燒室產(chǎn)生的力是向前的；渦輪，噴管產(chǎn)生的力是向后的。向前的力減去向后的力就等于推力。其中以壓氣機(jī)產(chǎn)生的力所占的比例最大。二、推進(jìn)功率和推進(jìn)效率假設(shè)：飛機(jī)等速平飛推進(jìn)功率：L－－每公斤氣流的循環(huán)功發(fā)動(dòng)機(jī)在熱力循環(huán)中產(chǎn)生的功率推進(jìn)效率C5/C0越大，推進(jìn)效率越小當(dāng)C0＝0，沒有推進(jìn)功當(dāng)C5＝C0，效率為1，但F為零

發(fā)動(dòng)機(jī)損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動(dòng)能損失越多每公斤氣流損失的能量：熱效率：在循環(huán)中加熱量有多少轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功。影響噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際循環(huán)熱效率的因素有三個(gè),它們是:加熱比Δ、增壓比π、壓氣機(jī)效率和渦輪效率。加熱比Δ,(渦輪前溫度或渦輪前燃?xì)饪倻?:隨著加熱比Δ,或渦輪前溫度,的提高,熱效率也增大。增壓比π:增壓比π的提高,實(shí)際循環(huán)的熱效率增大,當(dāng)增壓比π等于最經(jīng)濟(jì)增壓比時(shí),實(shí)際循環(huán)熱效率達(dá)到最大,以后再提高增壓比,實(shí)際循環(huán)的熱效率ηt反而下降。壓氣機(jī)效率和渦輪效率:壓氣機(jī)效率和渦輪效率增大,熱效率也提高。三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時(shí)放出的熱量，有多少轉(zhuǎn)變?yōu)橥七M(jìn)功。qs－－每公斤空氣所提供的熱量總效率（0.20~0.30）＝熱效率（0.25~0.4）×推進(jìn)效率（0.50~0.75）提高總效率的措施：提高熱效率，如提高壓氣機(jī)增壓比，渦輪前燃?xì)鉁囟?；提高推進(jìn)效率，減小C5和C0之間的差值。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)和基本要求一、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)（一）推力性能指標(biāo)1、推力F（最主要指標(biāo)，單位N，英磅）推力和發(fā)動(dòng)機(jī)功率之間的關(guān)系：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率與飛行速度和排氣速度的平均值有關(guān)。2、單位推力Fs定義：發(fā)動(dòng)機(jī)推力/發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量（單位Ns/kg，dNs/kg）表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力流量相同，單位推力越大，發(fā)動(dòng)機(jī)推力越大3、推重比Fw定義：發(fā)動(dòng)機(jī)地面最大工作狀態(tài)下的推力/發(fā)動(dòng)機(jī)的凈重渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)推重比為3.5~4渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)推重比達(dá)8以上4、單位迎面推力FA定義：發(fā)動(dòng)機(jī)推力/發(fā)動(dòng)機(jī)最大迎風(fēng)面積最大迎風(fēng)面積相同時(shí)，F(xiàn)A越大，推力F越大推力F相同時(shí)，F(xiàn)A越大，發(fā)動(dòng)機(jī)迎風(fēng)面積越小經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)1、燃油消耗量Gf