发动机原理(第一章45节)

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1、第四节能量转换与效率一、能量转换航空发动机是（热机+推进器）的组合体热机热能机械能热效率推进器机械能推进功推进效率组合体热能机械能推进功总效率二、热效率定义热能q0机械能W加入燃烧室的燃油流量qmfqmf完全燃烧释放的热量Q0燃油低热值Hu对1公斤工质加热量q0燃油燃烧实际释放的热量q1燃烧效率b－反映燃烧完全程度每秒钟流过涡喷发动机的1公斤工质的能量守恒方程其中：Wk－压气机压缩功；WT－涡轮膨胀功对涡喷发动机而言：Wk=WT“热损失”部分（1）燃烧不完全1-2%（2）壁面散热qout2%（3）排热损失Cp

2、(T9-T0)55-75%机械能：W=(V92-V02)/2产生推力(V9-V0)th=W/q0=0.25~0.35如何设计发动机，获得更高的热效率？对涡喷发动机循环功＝机械能：W=(V92-V02)/2热效率增压比三、推进效率单位时间发动机对飞机所作推进功发动机每公斤工质单位时间对飞机所作推进功推进效率的定义：推进效率与V9/V0成反比涡喷发动机W=(V92-V02)/2两种极端情况当V0=0时，p=0当V9=V0时，p=1（但Fs=V9－V0＝0）V9V00p1（0.5~0.75）机械能推进功

3、的转换必有“损失”损失=机械能推进功=绝对坐标系中气流以绝对速度(V9V0)排出发动机所带走的能量称为“余速损失”四、总效率定义：表示发动机作为（热机+推进器）的效率描述发动机经济性指标，总效率0.2~0.3。总效率与耗油率的关系当飞行速度一定时，总效率与耗油率成反比；当飞行速度变化时，只能用总效率表示经济性；当飞行速度为零时，只能用耗油率表示经济性。对于涡喷发动机存在矛盾涡喷发动机将热力循环获得的机械能全部转换为气体的动能增量，进、排气速度差大，可提高热效率和增加推力但排气速度差大，推进效率低，总效率低经济性差，耗油

4、率高能否在不降低发动机热效率的条件下，提高推进效率，改善低速飞行条件下的总效率降低耗油率？其他类型发动机第五节发展方向及一体化设计概念高单位推力、低耗油率一、单位推力、耗油率与热力循环关系高单位推力、低耗油率提高加热比（即T3*），可有效提高循环功，因此提高单位推力，但同时使耗油率增加；提高压气机增压比k*，可提高热效率，降低耗油率，但导致单位推力下降；为获得高单位推力和低耗油率，随T3*的提高，相应提高压气机增压比涡轮前温度对单位性能的影响增压比对单位性能的影响T3*一定，k*的影响k*一定，T3*的影响典型亚音飞

5、机发动机典型军用发动机二、发动机/飞机一体化设计概念将发动机作为飞机的一个子系统，以飞机完成飞行任务的优劣作为设计方案的设计目标。例如：美国先进技术战斗机ATF招标书背景任务剖面性能要求和设计参数最优目标在满足性能要求的约束条件下，以完成飞行任务所对应的最小飞机起飞总重为最优设计目标优化结果有效载荷四枚型号导弹、500发25毫米炮弹起飞距离1500英尺着陆距离1500英尺最大飞行马赫数2M/40000英尺超音速巡航1.5M/30000英尺加速性0.81.6M/30000英尺t50s稳定过载0.9M/30000英尺n

6、5g1.6M/30000英尺n5g性能要求设计参数飞机:翼载、尖削比、展弦比、后掠角、发动机：压气机增压比、涡轮前温度、涵道比、风扇压比、加力温度、最优优化设计结果起飞总重：24400磅起飞推力：29300磅机翼面积：381平方英尺发动机增压比：25涡轮前温度：1800K第一章小结推力的产生及推力公式性能指标热力循环及循环分析结果循环功、热效率与循环增压比、加热比的关系三个效率（th、p、0）的定义、能量转换、损失发动机的发展方向为提高发动机推重比（单位推力），提高燃烧室出口温度T3*为降低耗油率，提高压气机增

7、压比k*