燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)08A

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)原理林兆福第一頁，共六十六頁。1第8章渦輪噴氣發(fā)動機(jī)第二頁，共六十六頁。28.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

發(fā)動機(jī)五大部件組合在一起,構(gòu)成發(fā)動機(jī)的本體,而共同工作。由于民用航空發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道和噴管均是不可調(diào)的,所以五大部件的共同工作就是壓氣機(jī),燃燒室和渦輪的共同工作。通常將壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪稱為燃?xì)獍l(fā)生器,它是各類燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的核心機(jī)。所以,研究壓氣機(jī)和渦輪的共同工作,是研究各種類型燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)各部件共同工作的基礎(chǔ)。

第三頁，共六十六頁。38.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

穩(wěn)態(tài)發(fā)動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下連續(xù)工作的狀態(tài),或者說是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不隨時間而變化的工作狀態(tài)。過渡態(tài)

發(fā)動機(jī)從某一轉(zhuǎn)速變到另一轉(zhuǎn)速下工作狀態(tài)的總和。過渡態(tài)分為加速過程和減速過程。

第四頁，共六十六頁。48.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作穩(wěn)態(tài)下的共同工作條件轉(zhuǎn)速一致：

流量連續(xù)：

壓力平衡：

功率平衡：

第五頁，共六十六頁。58.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作如何保證穩(wěn)態(tài)下的共同工作

要保證發(fā)動機(jī)在穩(wěn)態(tài)下工作,必需隨著外界條件和發(fā)動機(jī)部件面積的變化,調(diào)節(jié)供油量來控制渦輪前燃?xì)饪倻?使渦輪功率等于壓氣機(jī)功率。例如,飛行高度升高時,由于大氣密度減小,進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量減小,壓氣機(jī)功率和渦輪功率都隨之減小,這時若供油量保持不變,則由于空氣流量的減小,還要引起渦輪前燃?xì)饪倻氐纳?使渦輪功增大,渦輪功率就會比壓氣機(jī)功率減少的少一些,因此渦輪功率大于壓氣機(jī)功率,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速就會增大,為了保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速不變,隨著飛行高度的升高,應(yīng)該適當(dāng)?shù)販p小供油量來控制渦輪前燃?xì)饪倻?使渦輪功率等于壓氣機(jī)功率。第六頁，共六十六頁。68.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作穩(wěn)態(tài)下的供油

燃燒室的熱力平衡有：影響供油量的因素有：空氣流量，燃燒室出口與進(jìn)口總溫之差。當(dāng)燃燒室出口與進(jìn)口總溫之差保持不變時，空氣流量供油量當(dāng)空氣流量保持不變時，燃燒室出口與進(jìn)口總溫之差，供油量轉(zhuǎn)速空氣流量供油量下面分析燃燒室出口與進(jìn)口總溫之差隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律：第七頁，共六十六頁。78.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作穩(wěn)態(tài)下渦輪前溫度隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律中轉(zhuǎn)速時,渦輪前燃?xì)饪倻剌^低,在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時,渦輪前燃?xì)饪倻剌^高。低轉(zhuǎn)速時，隨著轉(zhuǎn)速的增加，渦輪前燃?xì)饪倻叵陆?；高轉(zhuǎn)速時，隨著轉(zhuǎn)速的增加，渦輪前燃?xì)饪倻厣仙?。壓氣機(jī)出口總溫隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律隨著轉(zhuǎn)速的增加，壓氣機(jī)出口總溫上升。隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律低轉(zhuǎn)速時，隨著轉(zhuǎn)速的增加，下降；高轉(zhuǎn)速時，隨著轉(zhuǎn)速的增加，上升。第八頁，共六十六頁。88.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作穩(wěn)態(tài)下的供油曲線

低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速空氣流量供油量轉(zhuǎn)速供油量高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速空氣流量供油量轉(zhuǎn)速供油量穩(wěn)態(tài)下供油量隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。

在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi):隨著增大,緩慢的上升;在高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi):隨著轉(zhuǎn)速的增大,很快的上升。第九頁，共六十六頁。98.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作8.1.3穩(wěn)定工作的共同工作方程⒈壓氣機(jī)特性圖上的等線根據(jù)流量連續(xù)有：如果取;;,則,所以常數(shù)為壓氣機(jī)進(jìn)口和渦輪導(dǎo)向器喉部面積之比。

代入上式第十頁，共六十六頁。108.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作有：此式稱為溫度相似參數(shù)方程稱為溫度相似參數(shù)此式中和均為壓氣機(jī)的相似參數(shù)，第十一頁，共六十六頁。118.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

將此式表示在壓氣機(jī)特性圖上:

由此式可以看出:⑴當(dāng)溫度的相似參數(shù)保持不變時,可以在壓氣機(jī)通用特性圖上得到一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,如圖所示,通常叫做等溫度相似參數(shù)線,其率為⑵當(dāng)溫度相似參數(shù)取不同數(shù)值時,就得到一蔟斜率不同的通過原點(diǎn)的直線。隨著溫度相似參數(shù)的增加,直線的斜率也隨之增大。。第十二頁，共六十六頁。128.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⑶在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速很小時,渦出輪導(dǎo)向器處于亞臨界工作狀態(tài),C值不再為常數(shù)等溫度相似線變得彎曲,并交匯于＝１的點(diǎn)。⑷當(dāng)飛行條件一定,渦輪前燃?xì)饪倻乇３植蛔儠r,則＝常數(shù),這時流過發(fā)動機(jī)的空氣流量與壓氣機(jī)的增壓比成正比。也就時說,壓氣機(jī)的增壓比是決定發(fā)動機(jī)流通能力的一個主要因素。⑸當(dāng)飛行條件和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一定時,增加將使流量qm減小、壓氣機(jī)增壓比πc增大。但是,增加,使＝常數(shù)線的斜率增大,與給定轉(zhuǎn)速的等轉(zhuǎn)速線的交點(diǎn),即共同工作點(diǎn)向喘振邊界靠近。如果瞬時增加過多,將會使共同工作點(diǎn)入喘振區(qū)引起發(fā)動機(jī)喘振。。第十三頁，共六十六頁。138.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⑹在給定壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的相似參數(shù)和渦輪前燃?xì)饪倻氐南嗨茀?shù)時,就可以在壓氣機(jī)特性圖上給定一個工作點(diǎn)。⑺在給定壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速的相似參數(shù)和流量相似參數(shù)時,如為設(shè)計值,則有：該式表明,若要使發(fā)動機(jī)工作在設(shè)計狀態(tài)下,則要求渦輪導(dǎo)向器最小截面面積與渦輪前燃?xì)饪倻氐南嗨茀?shù)的比值應(yīng)為常數(shù)。。第十四頁，共六十六頁。148.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒉穩(wěn)定工作的共同工作方程

根據(jù)功率平衡有令式中參數(shù)B主要反映渦輪落壓比的影響。當(dāng)＝常數(shù)時,＝常數(shù),所以B＝常數(shù),將該式帶入流量連續(xù)得到的公式中,則有:

第十五頁，共六十六頁。158.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒉穩(wěn)定工作的共同工作方程就為＝常數(shù)條件下的渦輪－壓氣機(jī)共同工作方程,它是渦輪噴氣發(fā)動機(jī)在穩(wěn)定工作情況下,按照確定的調(diào)節(jié)規(guī)律(＝常數(shù)),同時滿足壓氣機(jī)和渦輪流量連續(xù)、壓力平衡和功率平衡條件而獲得的。該渦輪－壓氣機(jī)共同工作方程可以表示在壓氣機(jī)特性圖上。第十六頁，共六十六頁。168.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒉穩(wěn)定工作的共同工作線

根據(jù)共同工作方程可以在壓氣機(jī)特性圖上畫出壓氣機(jī)和渦輪的共同工作線,其方法是:首先將設(shè)計點(diǎn)的參數(shù)值帶入共同工出作方程,得到式中的常數(shù),記做Cd.然后，在壓氣機(jī)特性圖中的任一個等換算轉(zhuǎn)速線上任選取一點(diǎn),讀出該點(diǎn)的增壓比，效率和流量相似參數(shù)的數(shù)值,將這些數(shù)據(jù)代入共同工作方程式,求出常數(shù)C,與Cd進(jìn)行比較，看它們是否相等,如果不等,則在等換算轉(zhuǎn)速線上另選一點(diǎn),再進(jìn)行計算,直至滿足方程兩邊恒等為止,這樣就找到了該換算轉(zhuǎn)速下的共同工作點(diǎn)。依次找出各不同換算轉(zhuǎn)速上的共同工作點(diǎn),將這些共同工作點(diǎn)連接起來就是渦輪和壓氣機(jī)的共同工作線。.第十七頁，共六十六頁。178.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

壓氣機(jī)功與渦輪功相等的條件也可以寫成從此式可以看出：為了滿足壓氣機(jī)與渦輪功相等的條件,壓氣機(jī)功、渦輪前燃?xì)饪倻睾蜏u輪落壓比這三者之間必須保持一定的關(guān)系。如果渦輪落壓比保持不變,壓氣機(jī)功越大,則所需要的渦輪前燃?xì)饪倻卦礁摺Ｈ绻麎簹鈾C(jī)功保持不變,渦輪落壓比增大,則渦輪前燃?xì)饪倻乜梢韵鄳?yīng)降低。第十八頁，共六十六頁。188.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

影響共同工作線位置的因素⒈外界條件⑴噴管處于超臨界狀態(tài)當(dāng)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變,由于大氣溫度降低、飛行馬赫數(shù)減小,或飛行高度升高使壓氣機(jī)進(jìn)口的總溫下降時,共同工作點(diǎn)沿共同工作線向上移動,壓氣機(jī)的增壓比和流量相似參數(shù)隨之增大。也就是說,當(dāng)轉(zhuǎn)速相似參數(shù)增大時共同工作點(diǎn)沿共同工作線向上移動;而當(dāng)轉(zhuǎn)速相似參數(shù)減小時,共同工作點(diǎn)沿共同工作線向下移動。這種情況不會改變共同工作線的位置。⑵噴管處于亞臨界狀態(tài)隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相似參數(shù)的減小,噴管將處于亞臨界工作狀態(tài),這時,渦輪的落壓比不再保持常數(shù),它將隨飛行馬赫數(shù)和飛行高度的減小而減小,所以,不同的飛行馬赫數(shù)Ma將對應(yīng)著不同的共同工作線。隨飛行馬赫數(shù)Ma的減小,渦輪落壓比將減小,為了保持轉(zhuǎn)速不變,和噴管處于超臨界相比,必須要提高渦輪前燃?xì)饪倻?以增大渦輪功。也就是說,在同一轉(zhuǎn)速下,噴管處于亞臨界狀態(tài)時所需要的渦輪前燃?xì)饪倻乇葒姽芴幱诔R界狀態(tài)時的高,即共同工作點(diǎn)將沿等轉(zhuǎn)速相似參數(shù)線向喘振邊界方向移動一定的距離,共同工作線也隨著向喘振邊界方向移動一定的距離。飛行馬赫數(shù)Ma越小,噴管出現(xiàn)亞臨界狀態(tài)的時機(jī)越早,對應(yīng)的增壓比和轉(zhuǎn)速越大,即共同工作線在較大的增壓比和轉(zhuǎn)速下就與噴管為超臨界狀態(tài)所對應(yīng)的共同工作線分開,如圖所示。

第十九頁，共六十六頁。198.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒉噴管面積

渦輪和壓氣機(jī)的共同工作方程中的系數(shù)C取決于渦輪落壓比的大小。而渦輪落壓比的值是由渦輪與噴管的共同工作所決定的。渦輪與噴管的共同工作條件就是流過渦輪與流過噴管的流量相等,由此得到當(dāng)渦輪導(dǎo)向器和噴管都處于臨界或超臨界工作狀態(tài)時,則有由上式可知,在渦輪導(dǎo)向器不可調(diào)的情況下,渦輪落壓比的變化與噴管出口面積成正比。當(dāng)噴管面積增大時,渦輪后的反壓立刻下降,因此渦輪落壓比變大,在保證氣機(jī)與渦輪功率平衡的前提下,渦輪前燃?xì)饪倻貙⑾陆?。由壓氣機(jī)特性圖上的等溫度比線可知,低渦輪前燃?xì)饪倻氐墓ぷ鼽c(diǎn)落在右下方,所以壓氣機(jī)工作點(diǎn)將沿等轉(zhuǎn)速線下移動，使工作點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振邊界。

第二十頁，共六十六頁。208.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

噴管為亞臨界時的工作線噴管面積對工作線的影響改變噴管面積,將影響共同工作點(diǎn)的位置,而且還可以看出:等A5線就是等渦輪落壓比線,也就是噴管面積一定的渦輪和壓氣機(jī)的共同工作線。第二十一頁，共六十六頁。218.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒊壓氣機(jī)設(shè)計增壓比壓氣機(jī)設(shè)計增壓比影響共同工作線的位置。由圖中可以看出:低壓氣機(jī)設(shè)計增壓比的情況下,當(dāng)換算轉(zhuǎn)速降低時,共同工作線遠(yuǎn)離喘振邊界;

高壓氣機(jī)設(shè)計增壓比的情況下,當(dāng)換算轉(zhuǎn)速降低時,共同工作線將向喘振邊界靠攏;出現(xiàn)低換算轉(zhuǎn)速時共同工作線與喘振邊界相交的情況。這種情況是由兩方面的原因造成的:壓氣機(jī)的設(shè)計增壓比不同,共同工作線的斜率不同,設(shè)計增壓比愈高,共同工作線愈平緩。設(shè)計增壓比愈高,喘振邊界愈陡。第二十二頁，共六十六頁。228.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒋壓氣機(jī)中間級放氣壓氣機(jī)中間級放氣可以增大壓氣機(jī)進(jìn)口的空氣流量,消除前幾級的喘振狀態(tài),同時又使后幾級流量減小,從而脫離“渦輪狀態(tài)”,即放氣使共同工作點(diǎn)向壓氣機(jī)進(jìn)口流量增大的方向移動,也就是遠(yuǎn)離喘振邊界,擴(kuò)大了穩(wěn)定工作的范圍。又由于壓氣機(jī)中間級放氣,使整臺壓氣機(jī)的增壓比將減小。

第二十三頁，共六十六頁。238.1穩(wěn)態(tài)下的共同工作

⒌可調(diào)導(dǎo)向葉片和整流葉片當(dāng)發(fā)動機(jī)的換算轉(zhuǎn)速減小時,壓氣機(jī)的喘振裕度將減小,這時可調(diào)導(dǎo)向葉片順壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動一個度,即減小導(dǎo)向葉片和前幾級靜子葉片的安裝角,使轉(zhuǎn)子葉片上氣流攻角減小,喘振邊界線左移,同時使共同工作線右移,從而增大了喘振裕度,如圖所示。圖中的實(shí)線和虛線分別表示了壓氣機(jī)不可調(diào)和帶可調(diào)導(dǎo)向器時的壓氣機(jī)特性線及在同樣噴管面積條件下發(fā)動機(jī)的共同工作線。很明顯,采用可調(diào)導(dǎo)向葉片使喘振裕度增大,但是在同樣轉(zhuǎn)速下,壓氣機(jī)的增壓比將減小,流過發(fā)動機(jī)的空氣流量也將減小。噴管處于亞臨界狀態(tài)時,渦輪落壓比也將減小,渦輪前燃?xì)饪倻貙⒃龈?。第二十四頁，共六十六頁?48.2調(diào)節(jié)規(guī)律

調(diào)節(jié)規(guī)律:最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律和巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律。最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律:發(fā)動機(jī)的最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律是指由自動調(diào)節(jié)器保證的發(fā)動機(jī)最大工作狀態(tài)隨飛行狀態(tài)的變化規(guī)律。巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律:巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律是指發(fā)動機(jī)由最大工作狀態(tài)減小推力時所遵循的規(guī)律。第二十五頁，共六十六頁。258.2調(diào)節(jié)規(guī)律

8.2.1.發(fā)動機(jī)的最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律最大狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇,應(yīng)使發(fā)動機(jī)在任何飛行狀態(tài)下都能產(chǎn)生盡可能大的推力。提高發(fā)動機(jī)推力的限制因素:首先是發(fā)動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n,由于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子零件強(qiáng)度的限制,不允許超過規(guī)定的最大值;其次是渦輪前燃?xì)饪倻?由于渦輪部件材料耐熱性的限制,不允許超過規(guī)定的最大值;此外,在任何情況下,不應(yīng)使壓氣機(jī)產(chǎn)生喘振。第二十六頁，共六十六頁。268.2調(diào)節(jié)規(guī)律

n＝nmax＝常數(shù)和A5＝常數(shù)的最大工作狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律幾何面積不變的發(fā)動機(jī),當(dāng)飛行狀態(tài)變化時,通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器改變供油量的方法來保持轉(zhuǎn)速一定,即:

qmf

→n＝nmax其中:qmf─調(diào)節(jié)參數(shù);n─被調(diào)參數(shù)。相應(yīng)的共同工作方程就是采用n＝常數(shù),A5＝常數(shù)的最大工作狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律,渦輪前燃?xì)饪倻貙㈦S著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相似參數(shù)的變化而變化。渦輪前燃?xì)饪倻氐臄?shù)值超過規(guī)定時,會影響發(fā)動機(jī)的正常工作和使用壽命。渦輪前燃?xì)饪倻氐臄?shù)值低于規(guī)定值時,發(fā)動機(jī)就不能達(dá)到可能產(chǎn)生的最大推力。=常數(shù)第二十七頁，共六十六頁。278.2調(diào)節(jié)規(guī)律

n＝nmax＝常數(shù)和T*3＝常數(shù)的最大工作狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律在這種調(diào)節(jié)規(guī)律下,壓氣機(jī)功和渦輪功的平衡關(guān)系是通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動來保證的即由轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器改變供油量,以保證轉(zhuǎn)速n＝常數(shù),噴管面積調(diào)節(jié)器來保證渦輪前燃?xì)饪倻兀匠?shù),即

qmf→n＝常數(shù);A5→T*3＝常數(shù)qmf和A5─調(diào)節(jié)參數(shù);n和T*3─被調(diào)參數(shù)。根據(jù)功率平衡有:當(dāng)＝常數(shù)時,所需的變化,可以用改變的值來得到。又由于有:的值可以由改變噴管出口面積來得到。第二十八頁，共六十六頁。288.2調(diào)節(jié)規(guī)律

當(dāng)渦輪導(dǎo)向器處于臨界或超臨界工作狀態(tài)時,上述共同工作線方程可以由流量連續(xù)的條件推導(dǎo)出來,根據(jù)流量連續(xù)的條件得到:這就是調(diào)節(jié)規(guī)律為n＝常數(shù)、T*3＝常數(shù)的共同工作線方程。實(shí)際采用的大都是第一種方案,其原因是;①轉(zhuǎn)速是強(qiáng)度和推力的敏感參數(shù),應(yīng)力隨轉(zhuǎn)速的變化是平方的關(guān)系,一般不允許超轉(zhuǎn),而推力隨轉(zhuǎn)速的變化一般是立方的關(guān)系,轉(zhuǎn)速低了將嚴(yán)重影響推力,同樣是不希望的,為了獲得最大的推力,必須精確地保證轉(zhuǎn)速一定,是必調(diào)的參數(shù);②以溫度作為被調(diào)參數(shù),必須要有能及時正確地感受溫度的變化,且能長期可靠使用的敏感元件,這是相當(dāng)困難的,又由于溫度場的不均勻性,使得采用第二、第三種調(diào)節(jié)規(guī)律的很少;③調(diào)節(jié)噴管面積,將使發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制都變得十分復(fù)雜。

＝常數(shù)第二十九頁，共六十六頁。298.2調(diào)節(jié)規(guī)律

A5＝常數(shù)和T*3＝常數(shù)的最大工作狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律qmf

→T*3＝常數(shù)以溫度作為被調(diào)參數(shù),必須要有能及時正確地感受溫度的變化,且能長期可靠使用的敏感元件,這是相當(dāng)困難的,又由于溫度場的不均勻性,使得采用第二、第三種調(diào)節(jié)規(guī)律的很少;轉(zhuǎn)速可變，會造成超速，影響發(fā)動機(jī)的強(qiáng)度。第三十頁，共六十六頁。308.2調(diào)節(jié)規(guī)律

巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律。巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律:巡航狀態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律是指發(fā)動機(jī)由最大工作狀態(tài)減小推力時所遵循的規(guī)律。飛機(jī)在飛行過程中,發(fā)動機(jī)并不需要始終在最大推力狀態(tài)下工作,而大部分時間是在小于最大推力的狀態(tài)下工作。發(fā)動機(jī)巡航調(diào)節(jié)的目的是在保證所需推力的條件下,使發(fā)動機(jī)有較低的燃油消耗率,且使發(fā)動機(jī)有較低的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷,有利于發(fā)動機(jī)長時間地可靠地工作。最簡單的巡航調(diào)節(jié)是降低發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速,這樣就可以減小發(fā)動機(jī)的推力,同時,渦輪前燃?xì)饪倻匾搽S之降低。第三十一頁，共六十六頁。318.3過渡態(tài)下的共同工作

加速過程

發(fā)動機(jī)由慢車轉(zhuǎn)速上升到最大轉(zhuǎn)速所需的時間叫加速性。發(fā)動機(jī)加速的必要條件是要有剩余功率。第三十二頁，共六十六頁。328.3過渡態(tài)下的共同工作最佳加速過程加速限制：(推油門過急過猛會出現(xiàn)什么問題?)工作裕度的限制-喘振；

渦輪強(qiáng)度條件的限制-轉(zhuǎn)速和溫度；

燃燒室穩(wěn)定工作要求的限制熄火；

最佳加速供油量：為了使加速時轉(zhuǎn)速能盡快地增大,每一個轉(zhuǎn)速有一個最大的供油量,這個供油量是根據(jù)上述的幾個限制確定的,通常稱為最佳加速供油量,

最佳加速供油線：

把各個轉(zhuǎn)速正常加速所允許最大供油量的數(shù)值標(biāo)在坐標(biāo)圖上,并且連成曲線,就的到最佳加速供油線,發(fā)動機(jī)按照最佳加速供油線進(jìn)行加速,則在加速過程中,剩余功率為在正常工作條件下所能得到的最大值,所以,轉(zhuǎn)速增加得最快,加速時間最短,發(fā)動機(jī)的加速性最好。第三十三頁，共六十六頁。338.3過渡態(tài)下的共同工作最佳加速供油線：

第三十四頁，共六十六頁。348.3過渡態(tài)下的共同工作加速過程中：供油量大于同一轉(zhuǎn)速時穩(wěn)態(tài)下的供油量;渦輪前燃?xì)饪倻馗哂谕晦D(zhuǎn)速時穩(wěn)態(tài)下的渦輪前燃?xì)饪倻?余氣系數(shù)小于同一轉(zhuǎn)速時穩(wěn)態(tài)下的余氣系數(shù);加速過程中,渦輪功率始終大于壓氣機(jī)功率.第三十五頁，共六十六頁。358.3過渡態(tài)下的共同工作大氣狀態(tài)和飛行狀態(tài)對加速過程的影響影響加速性的因素:空氣流量:大氣溫度、大氣壓力和飛行速度。大氣溫度，密度，流量，剩余功率，加速性差發(fā)動機(jī)的加速性冬天優(yōu)于夏天，大氣壓力，密度，流量，剩余功率，加速性好平原地區(qū)優(yōu)于高原地區(qū)，飛行速度，流量，剩余功率，加速性好高速飛行時優(yōu)于低速飛行時。第三十六頁，共六十六頁。368.3過渡態(tài)下的共同工作減速過程

減速過程受到燃燒室貧油熄火的限制。減速過程中供油量比相應(yīng)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速時小;空氣流量由于渦輪前燃?xì)鉁囟鹊投确€(wěn)定工作時高;余氣系數(shù)比穩(wěn)定工作時大。第三十七頁，共六十六頁。378.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性

發(fā)動機(jī)的常用工作狀態(tài)

起飛工作狀態(tài)：在起飛時批準(zhǔn)使用的最大推力,通常發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速最大，渦輪前燃?xì)饪倻刈罡叽?即這時;;;因此,發(fā)動機(jī)的動力負(fù)荷和熱負(fù)荷都接近其極限允許值,發(fā)動機(jī)在此狀態(tài)下連續(xù)的工作時間受到嚴(yán)格限制,一般在5－10分鐘。而且僅用于起飛。

最大連續(xù)工作狀態(tài)：發(fā)動機(jī)連續(xù)工作時批準(zhǔn)使用的最大推力,為了延長發(fā)動機(jī)的使用壽命,此工作狀態(tài)僅在確保飛行安全時,由機(jī)長決定使用。例如單發(fā)或應(yīng)急爬高時使用。最大巡航工作狀態(tài)：

巡航時批準(zhǔn)使用的最大推力,巡航時,根據(jù)飛行計劃調(diào)定發(fā)動機(jī)推力保持所需的飛行速度。

慢車工作狀態(tài)：

這是發(fā)動機(jī)能夠保持穩(wěn)定工作的最小轉(zhuǎn)速的工作狀態(tài),通常;由于在這一狀態(tài)下渦輪前燃?xì)饪倻剌^高,所以,在這一狀態(tài)下發(fā)動機(jī)的工作時間也受限制。

第三十八頁，共六十六頁。388.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性轉(zhuǎn)速特性—節(jié)流特性高度特性發(fā)動機(jī)特性飛行特性速度特性第三十九頁，共六十六頁。398.4單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性轉(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(jī)的推力和燃油消耗率隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律,叫做發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性,又叫節(jié)流特性。

發(fā)動機(jī)的推力隨轉(zhuǎn)速的增加而增大，低轉(zhuǎn)速時增加的慢，高轉(zhuǎn)速時增加的快。

燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速的增加而減小，低轉(zhuǎn)速時下降的快，高轉(zhuǎn)速時下降的慢，接近最大轉(zhuǎn)速時略有上升。第四十頁，共六十六頁。408.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速推力。原因：轉(zhuǎn)速流量

F-------------------------轉(zhuǎn)速增壓比p*2

p*3

p*4

V5FsF

Fs

F

轉(zhuǎn)速T*3

T*4

V5Fs高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速推力原因：轉(zhuǎn)速流量

F-------------------------轉(zhuǎn)速增壓比p*2

p*3

p*4

V5FsF

Fs

F

轉(zhuǎn)速T*3

T*4

V5Fs第四十一頁，共六十六頁。418.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速燃油消耗率。原因：轉(zhuǎn)速增壓比p*2

p*3

p*4

V5FsFss?c

轉(zhuǎn)速T*3

T*4

V5Fs

轉(zhuǎn)速(T*3-T*2

)s?c

高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)：轉(zhuǎn)速燃油消耗率原因：轉(zhuǎn)速增壓比p*2

p*3

p*4

V5Fs

Fss?c轉(zhuǎn)速T*3

T*4

V5Fs

轉(zhuǎn)速(T*3-T*2

)s?c

接近最大轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)速燃油消耗率

第四十二頁，共六十六頁。428.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性大氣條件對轉(zhuǎn)速特性的影響：

大氣溫度上升，在同樣的轉(zhuǎn)速下，推力減小，燃油消耗率增加。這是因?yàn)闇囟雀?密度低,流量低;溫度高,熱的空氣難以壓縮,使單位推力降低.大氣壓力上升，造成各截面的總壓增加，推力增加，而燃油消耗率保持不變。大氣濕度上升，在同樣的轉(zhuǎn)速下，推力減小，燃油消耗率增加。這是因?yàn)闈穸雀?密度低,流量低,使推力減小;濕度高,使定壓比熱容增大,升溫需要的熱量多,必須多噴油,所以燃油消耗率增加。第四十三頁，共六十六頁。438.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性高度特性

在給定的調(diào)節(jié)規(guī)律下,保持發(fā)動機(jī)的的轉(zhuǎn)速和飛行速度不變時,發(fā)動機(jī)的推力和燃油消耗率隨飛行高度的變化規(guī)律。

在對流層內(nèi)，隨著飛行高度的增加，推力和燃油消耗率都下降。在同溫層內(nèi)，隨著飛行高度的增加，推力下降，而燃油消耗率保持不變。第四十四頁，共六十六頁。448.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣

標(biāo)準(zhǔn)溫度：288.15K；15℃。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：101325Pa；760mmHg對流層：0~11000米（0~36089英尺）。同溫層：11000~24000米。第四十五頁，共六十六頁。458.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性對流層內(nèi)飛行高度：推力燃油消耗率。原因：高度密度空氣流量

推力----------------------------------------------

高度大氣溫度空氣好壓縮,增壓比單位推力推力

s?c

同溫層：飛行高度推力燃油消耗率原因：高度密度空氣流量

推力

高度大氣溫度不變單位推力不變

s?c不變第四十六頁，共六十六頁。468.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性速度特性

在給定的調(diào)節(jié)規(guī)律下,保持發(fā)動機(jī)的的轉(zhuǎn)速和飛行高度不變時,發(fā)動機(jī)的推力和燃油消耗率隨飛行速度(或馬赫數(shù))的變化規(guī)律隨著飛行馬赫數(shù)的增大，發(fā)動機(jī)的推力開始略有下降或緩慢地增加，在超音速范圍內(nèi)增加較快，當(dāng)馬赫數(shù)繼續(xù)增加時,推力轉(zhuǎn)為下降，直至推力為零。燃油消耗率隨著馬赫數(shù)的增大而增大,且在高馬赫數(shù)范圍增加的更為急劇。

第四十七頁，共六十六頁。478.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性第四十八頁，共六十六頁。488.4

單軸渦噴發(fā)動機(jī)的特性飛行馬赫數(shù)(速度)：推力()燃油消耗率。原因：馬赫數(shù)空氣流量

推力

馬赫數(shù)沖壓比單位推力

馬赫數(shù)速度單位推力

s?c

第四十九頁，共六十六頁。498.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性發(fā)動機(jī)的相似參數(shù)發(fā)動機(jī)的特性是通過地面臺架試驗(yàn)、高空摸擬試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)獲得的。地面臺架試驗(yàn)時,由于外界大氣條件的不同,同一臺發(fā)動機(jī)實(shí)測到的推力和燃油消耗率曲線是各不相同的。所以有必要將它們換算成標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下(P0＝101325Pa,T0＝288.15K)的通用轉(zhuǎn)速特性,以便相互比較。換算是基于“相似”這一概念進(jìn)行的,對于具備幾何相似條件的發(fā)動機(jī),工作狀態(tài)相似的充分條件是絕對運(yùn)動和相對運(yùn)動中的馬赫數(shù)相等。絕對運(yùn)動中的馬赫數(shù)相等就是飛行馬赫數(shù)Ma相等,相對運(yùn)動中的馬赫數(shù)相等就是第一級壓氣機(jī)工作葉輪進(jìn)口平均半徑處的切線速度u1所算得的馬赫數(shù)相等。

第五十頁，共六十六頁。508.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性發(fā)動機(jī)的相似參數(shù)當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,發(fā)動機(jī)各截面上氣流參數(shù)的無因次量都保持不變。例如:

第五十一頁，共六十六頁。518.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、通過發(fā)動機(jī)的空氣流量、發(fā)動機(jī)單位推力、發(fā)動機(jī)推力、燃油消耗率以及燃油消耗量等性能參數(shù)的絕對值一般各不相同,但它們的相似參數(shù)則保持不變。這些發(fā)動機(jī)性能的相似參數(shù)現(xiàn)推導(dǎo)如下:第五十二頁，共六十六頁。528.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性1.發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的相似參數(shù)將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速n寫成馬赫數(shù)的函數(shù)

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,Ma（λu1）等于常數(shù),于是因此,當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的相似參數(shù)或保持不變。

第五十三頁，共六十六頁。538.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性2.空氣流量的相似參數(shù)由氣體動力學(xué)知道空氣流量的計算公式為:

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,A0,Ma保持不變,所以因此,當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,空氣流量的相似參數(shù)保持不變。

第五十四頁，共六十六頁。548.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性3.單位推力的相似參數(shù)在完全膨脹情況下,單位推力為:

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,,保持不變,所以因此,當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,單位推力的相似參數(shù)保持不變。

第五十五頁，共六十六頁。558.5

渦噴發(fā)動機(jī)的通用特性4.推力的相似參數(shù)在完全膨脹情況下,推力為:

當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,A0,Ma保持不變,所以因此,當(dāng)發(fā)動機(jī)處于相似狀態(tài)下工作時,單位推力的相似參數(shù)保持不變。

第五十六頁，共六十六頁。