北航-发动机原理(第1章45讲)

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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每秒钟流过发动机的1公斤工质的能量守恒方程对涡喷发动机而言：Wk=WT“热损失”部分（1）不完全燃烧1-2%（2）壁面散热qout2%（3）排热损失Cp(T9-T0)55-75%th=0.25~0.35q0W=(V92-V02)/2

2、产生推力(V9-V0)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（因推进功为0）当V9=V0时，p=1（但Fs=0）V9V00p1（0.5~0.75）机械能推进功的转换必有“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

3、”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。对于涡喷发动机而言，存在矛盾；解决途径：1.权衡2.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，可提高热效率，降低耗油率，但导致单位

4、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设计参数以性能要求为约束条件，以完成任务所对应的最小飞机起飞总重为最优目标。性能要求有效载荷四枚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

5、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5g1.6M/30000英尺n5g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、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

6、、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T3*；为降低耗油率，提高增压比。思考题发动机推力与有效推力存在有什么区别?有效推力公式中的三项阻力与哪些因素有关?内推力大小与哪些因素有关？对于歼击机用发动机，为什么将高推重比作为追求目标？提高发动机涡轮前温度为什么可以提高发动机推重比？评定发动机经济性的指标有哪些？改善这些指标对于作战飞机和民用运输飞机各有什么意义？发动机增压比与经济性指标有什么关系？参观发动机实物地点：3号楼楼道东西两侧