发动机的选择

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1、航空宇航学院发动机的选择1航空宇航学院飞机总体设计框架主要参数计算主要参数计算设计设计部件外形设计部件外形设计要求发动机选择发动机选择机身机翼尾翼机身机翼尾翼要求布局型式选择布局型式选择起落架起落架进气道进气道分析计算分析计算三面图三面图是否满足重量计算重量计算是否满足部位安排图设计要求设计要求气动计算气动计算部位安排图最优最优性能计算性能计算结构布置图结构布置图结构分析结构分析2航空宇航学院内容提要•对发动机的要求•航空发动机的种类}复习•发动机外部特性•发动机类型的选择•发动机选择的步骤•举例3航空宇航学院对发动机的要求°良好的推力或功

2、率速度特性和高度特性°耗油率低°重量轻°发动机外廓几何尺寸小°安全可靠故障率低°工作寿命长°使用维护方便°其他要求价格环境保护要求4航空宇航学院发动机的主要相对参数•推重比或功率重量比发动机的推力与其自身重量的比值即表示发动机单位自重所能产生推力的大小对于活塞式发动机则是其单位自重所能提供的功率•单位迎面推力发动机的推力与其最大迎风面积之比代表发动机每单位迎风面积所产生推力的大小5航空宇航学院航空发动机的种类•活塞式螺旋浆Piston/Propeller•涡轮喷气TurboJet•涡轮螺旋浆Turbo/Propeller•涡轮风扇Turbo

3、fan•冲压Ramjet•火箭Rocket6航空宇航学院活塞式螺旋浆特点°优点是价格比较便宜耗油率低°缺点是使用寿命较低°只能用于亚声速飞机应用°轻型飞机AC-5°超轻型飞机AD-1007航空宇航学院涡轮喷气特点产生推力原理T=m空气(v喷v)°优点°结构紧凑°推力大°缺点°耗油率高应用°战斗机°教练机8航空宇航学院涡轮螺旋浆产生推力原理燃气涡轮发动机喷气产生的推力很小主要是靠螺旋桨产生拉力9航空宇航学院优点°耗油率与活塞式发动机相近功率耗油率的速度特性和高度特性优于活塞式发动机°功率重量比较大°单位迎风面积的功率值较大°故障率低使用寿命长

4、缺点°受到螺旋桨效率的限制只适用于亚声速飞机应用民用飞机Y-7军用运输机Y-810航空宇航学院涡轮风扇产生推力原理P=m(vv)空气喷11航空宇航学院涡轮风扇优点°亚音速时不加力的耗油率较低°加力比较大缺点°迎风面积较大°结构较复杂应用°各种不同类型飞机12航空宇航学院冲压发动机工作原理优点°结构简单重量轻缺点°低速时不能启动故不能单独使用应用°无人飞机13航空宇航学院发动机外部特性•推力功率特性-转速特性1加力工作状态2最大工作状态3额定工作状态4巡航工作状态5慢车工作状态-推力的速度特性TP-V-推力的高度特性TP-H14航空宇航学院发

5、动机外部特性续•耗油率特性-速度特性CC-VPJ-高度特性CC-HPJ-转速特性:CC-nPJ15航空宇航学院1.活塞式螺旋浆发动机外部特性•功率特性-速度特性P=PVV=0-高度特性P=P(HH*)HH=0*∆•耗油率特性°速度特性C=C(1+8M2)e,Ve,V=0°高度特性C=Ce,He,H=016航空宇航学院•螺旋浆拉力-速度特性T=T1-MVV=0-高度特性T=T·HH=0TT17航空宇航学院2.涡轮喷气发动机外部特性•速度特性T=T1-0.32M+0.40M2-0.01M3VV=0=TV

6、=0C=C(1+0.38M-0.05M2)e,Ve,V=0=Ce,V=018航空宇航学院•高度特性T=T·0.85(H<11000m)HH=0T=T·1.2(H>11000m)HH=0C=C·0.12(H<11000m)e,He,H=0C=C·0.863(H>11000m)e,He,H=019航空宇航学院推力特性TT耗油率特性20航空宇航学院3.涡轮螺旋浆喷气发动机外部特性•速度特性T=T··VV=0vC=C(1+0.38M-0.05M2)e,Ve,V=0•高度特性T=T·0.85·(H<11000m)HH=0HT=T·1.2·(H>110

7、00m)HH=0HC=C·0.12(H<11000m)e,He,H=0C=C·0.863(H>11000m)e,He,H=0其中=3.2M(1-M)(M<1)v=0(M>1)v=0.47H21航空宇航学院4.涡轮风扇发动机外部特性•速度特性T=T··(1-0.16M)VV=0C=C··(1+0.072M)e,Ve,V=0•高度特性T=T·0.85(H<11000m)HH=0T=T·1.2(H>11000m)HH=0C=C·0.12(H<11000m)e,He,H=0C=C·0.863(H>11000m)e,He,h=0其中为函道比22航空宇

8、航学院涡轮风扇发动机推力及耗油率与涵道比的关系曲线23航空宇航学院发动机类型的选择根据飞行高度和速度M=1M=2M=3M=4H1000200030004000Vkm/h24航空宇