《渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的原理》課件

渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的原理課程大綱和學(xué)習(xí)目標(biāo)課程大綱渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)基本原理渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)理解渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理掌握渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要組成部件能夠分析不同類(lèi)型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)了解渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本組成部件渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)是一種復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部件組成。主要部件包括壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。每個(gè)部件都扮演著重要角色，共同協(xié)作實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。其中，壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將空氣壓縮，燃燒室負(fù)責(zé)燃燒燃料，渦輪負(fù)責(zé)利用高溫燃?xì)怛?qū)動(dòng)壓縮機(jī)和其他部件。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理概述1進(jìn)氣空氣通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，被壓縮機(jī)加速壓縮。2壓縮壓縮機(jī)將空氣壓縮，使其溫度和壓力升高。3燃燒壓縮后的空氣與燃油混合燃燒，釋放熱量。4膨脹燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體膨脹，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。5排氣膨脹后的氣體從排氣口排出，產(chǎn)生推力。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流流向進(jìn)氣空氣從發(fā)動(dòng)機(jī)前端的進(jìn)氣口進(jìn)入，被壓縮機(jī)吸入。壓縮壓縮機(jī)將空氣壓縮，提高氣壓和溫度。燃燒壓縮后的空氣進(jìn)入燃燒室，與燃料混合燃燒。膨脹燃燒后的高溫高壓氣體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生動(dòng)力。壓縮機(jī)的工作過(guò)程吸氣壓縮機(jī)吸入來(lái)自外部的空氣，空氣進(jìn)入壓縮機(jī)前，其速度很低，壓力也較低。壓縮壓縮機(jī)由多級(jí)葉輪組成，葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將空氣壓縮，空氣密度增加，壓力升高。排氣壓縮后的高壓空氣被送入燃燒室，為燃燒提供高壓空氣，為燃燒提供氧氣。燃燒室的工作過(guò)程1混合燃料與壓縮空氣在燃燒室內(nèi)混合。2點(diǎn)火混合氣體被點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫高壓氣體。3燃燒燃燒過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，為渦輪提供能量。渦輪的工作過(guò)程1膨脹高溫高壓燃?xì)鉀_擊渦輪葉片2做功燃?xì)鈩?dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能3旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)壓縮機(jī)和傳動(dòng)軸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)及分類(lèi)100推力推力以千牛(kN)為單位200效率效率燃料消耗量300壽命壽命運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和循環(huán)次數(shù)400重量重量推重比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)與活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)比工作原理渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)利用燃?xì)馔苿?dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)壓縮機(jī)工作。活塞發(fā)動(dòng)機(jī)則利用燃?xì)馔苿?dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。功率重量比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)功率重量比更高，這意味著在相同重量下能夠產(chǎn)生更大的功率，更適合用于航空領(lǐng)域。燃料消耗渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在高空和高速飛行時(shí)燃料消耗更低，但低速和起降時(shí)燃料消耗較高。應(yīng)用場(chǎng)景渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于航空、船舶、電力等領(lǐng)域，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)等領(lǐng)域。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)功率大，效率高，重量輕，體積小。運(yùn)行速度快，噪音低，污染排放低。缺點(diǎn)維護(hù)成本高，維修難度大。對(duì)環(huán)境溫度敏感，啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)。噴氣式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理1吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣2壓縮壓縮空氣，提高壓力和溫度3燃燒與燃料混合燃燒，釋放熱量4膨脹高溫高壓燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)渦輪5排氣高速燃?xì)鈴膰娮炫懦觯a(chǎn)生推力噴氣式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要構(gòu)造噴氣式渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)主要由壓縮機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管四個(gè)主要部分組成。此外，還包括進(jìn)氣道、排氣道、燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。壓縮機(jī)是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，它將吸入的空氣壓縮，并將其送入燃燒室。燃燒室則是燃料燃燒產(chǎn)生熱量的場(chǎng)所，而渦輪則利用燃燒室產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)壓縮機(jī)。尾噴管則將燃燒后的燃?xì)庖愿咚賴(lài)姵?，產(chǎn)生推力。高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)燃油效率高通過(guò)將大部分氣流繞過(guò)核心發(fā)動(dòng)機(jī)，減少了核心發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，提高了燃油效率。噪聲更低由于氣流繞過(guò)核心發(fā)動(dòng)機(jī)，減少了高速排氣產(chǎn)生的噪聲，降低了飛機(jī)的噪音水平。推力更大高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供更大的推力，適用于大型客機(jī)和貨機(jī)。液體燃料渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)高能量密度液體燃料具有高能量密度，可以提供更大的推力，并使其更適合用于長(zhǎng)途飛行和重型運(yùn)輸。易于控制液體燃料可以通過(guò)噴嘴精確控制燃油流量，從而更容易控制發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。安全性高液體燃料儲(chǔ)存和運(yùn)輸相對(duì)安全，不會(huì)像固體燃料那樣容易引發(fā)火災(zāi)或爆炸。固體燃料渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)1高推重比固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生很高的推力，使其適用于需要快速加速的應(yīng)用，例如導(dǎo)彈。2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單固體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)比液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)更簡(jiǎn)單，更容易制造和維護(hù)，并且占地面積更小。3儲(chǔ)存方便固體燃料可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，并且在需要時(shí)可以快速點(diǎn)燃，使其適用于緊急情況和軍事應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻系統(tǒng)的作用保護(hù)渦輪葉片渦輪葉片在高溫下運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)可以防止葉片過(guò)熱變形，延長(zhǎng)其使用壽命。提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率冷卻系統(tǒng)可以降低渦輪進(jìn)氣溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，減少燃油消耗。提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能冷卻系統(tǒng)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的作用空氣過(guò)濾去除空氣中的灰塵、沙粒等雜質(zhì)，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件。調(diào)節(jié)氣流使進(jìn)氣流量和速度滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)要求，提高效率。溫度控制降低進(jìn)氣溫度，提高燃燒效率和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的作用廢氣排放將燃燒后的廢氣排出發(fā)動(dòng)機(jī)，防止廢氣積聚。推力產(chǎn)生噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)利用排氣產(chǎn)生的反作用力產(chǎn)生推力，推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。能量回收部分廢氣能量通過(guò)渦輪回收，用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)和輔助系統(tǒng)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)1燃料儲(chǔ)存燃油儲(chǔ)存在機(jī)身內(nèi)的燃料箱中，通常使用耐腐蝕的鋁合金材料。2燃油輸送燃油通過(guò)管道和泵輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)，并經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾以去除雜質(zhì)。3燃油噴射燃油通過(guò)噴嘴噴入燃燒室，與空氣混合并燃燒，產(chǎn)生推力。4燃油控制燃油流量和噴射時(shí)間由燃油控制系統(tǒng)控制，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的電氣系統(tǒng)供電系統(tǒng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)需要一個(gè)可靠的供電系統(tǒng)來(lái)為各種電子設(shè)備供電，例如點(diǎn)火系統(tǒng)、燃油控制系統(tǒng)、儀表和控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)電氣系統(tǒng)還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，它通過(guò)傳感器接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)，并根據(jù)這些信號(hào)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，例如燃油流量和點(diǎn)火正時(shí)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油使用專(zhuān)門(mén)的航空潤(rùn)滑油，具有高粘度、抗氧化、耐高溫等特性。潤(rùn)滑方式采用壓力潤(rùn)滑系統(tǒng)，將潤(rùn)滑油輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部件。潤(rùn)滑目的降低摩擦，減少磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪或磁性耦合連接到發(fā)動(dòng)機(jī)，為其提供初始轉(zhuǎn)動(dòng)。空氣啟動(dòng)器空氣啟動(dòng)器使用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供旋轉(zhuǎn)能量。引氣啟動(dòng)引氣啟動(dòng)利用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓縮空氣驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)，啟動(dòng)其他發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以適應(yīng)不同的飛行狀態(tài)和功率需求。燃油流量控制根據(jù)轉(zhuǎn)速設(shè)定值，控制燃油供應(yīng)量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。溫度控制通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量和冷卻系統(tǒng)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度，避免過(guò)熱。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的試車(chē)和調(diào)試1性能測(cè)試驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)，包括推力、油耗、溫度等。2振動(dòng)測(cè)試檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)水平，確保其穩(wěn)定運(yùn)行。3噪聲測(cè)試評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲水平，符合噪音標(biāo)準(zhǔn)。4排氣測(cè)試檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣成分，確保符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)1定期檢查確保所有部件正常工作2清潔保養(yǎng)清除積碳和污垢3更換零部件及時(shí)更換磨損或損壞的部件渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)和保養(yǎng)至關(guān)重要，可以延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，并確保安全運(yùn)行。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及排除燃燒室故障火焰穩(wěn)定性差、燃燒不完全、積碳等問(wèn)題，需檢查燃料噴嘴、點(diǎn)火器、燃燒室部件壓縮機(jī)故障葉片磨損、異物進(jìn)入、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等，需檢查壓縮機(jī)葉片、軸承、密封件渦輪故障葉片磨損、裂紋、高溫?fù)p壞，需檢查渦輪葉片、軸承、冷卻系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障油壓不足、油溫過(guò)高、油路堵塞，需檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)部件，更換油液渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)更高效渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)將更加高效，降低燃油消耗，減少排放。更智能將整合人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自我診斷和優(yōu)化。更輕便使用更輕的材料，提高功率重