北航-发动机原理(第1章23讲)

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1、第二节推力公式一、有效推力(可用推力)发动机提供的推进飞机向前运动的力，其大小等于流经发动机内、外的气流对发动机各部件表面反作用力的轴向合力，用“Feff”表示。提供推动力的作用：(1)克服阻力(2)飞机达到一定速度机翼产生升力(3)矢量推力*2021/7/14二、推力公式推导取发动机单独安装于短舱的安装形式远前方为“0”截面短舱进口为“01”截面尾喷管出口为“9”截面2021/7/14气流流经发动机内、外所产生的反作用力：Fout：气流作用于短舱外表面的轴向合力Fin：发动机内各部件所受气流反作用力的轴向合力20

2、21/7/14Fout:dA—短舱外表面微元面积在垂直于轴向方向上的投影；Xf—摩擦阻力因与飞行方向相反，故均为负。2021/7/14发动机各部件受力分布2021/7/14Fin：运用动量原理控制体进、出口气流动量变化＝全部轴向力的合力控制体包括：短舱包含的气流和进气道前方一段扩张管流。以气流运动方向为正。Fin与F´in为一对大小相等、方向相反的力。2021/7/142021/7/142021/7/14有效推力计算公式前三项：发动机内推力，简称推力(F)；后三项：称为阻力附加阻力、压差阻力、摩擦阻力。2021/7/

3、14推力公式推力附加阻力压差阻力摩擦阻力2021/7/14阻力：附加阻力：因进口气流受发动机工作而有别于均匀外界大气压力而造成的阻力。与飞机飞行状态、姿态，发动机工作状态，进气道调节等因素有关。压差阻力：发动机外部绕流压力作用于发动机外表面而形成的阻力。与飞机飞行状态、姿态，发动机工作状态，尾喷管调节等因素有关。摩擦阻力：发动机外部绕流与发动机外表面产生摩擦形成的阻力。2021/7/14附加阻力由发动机进口前“自由”流变化引起。在超音速飞行条件下，由于激波的出现，压力将发生剧烈变化，附加阻力将增大。2021/7/14

4、Feff与F对于亚音速飞机，由于发动机对气流扰动较小,可以近似认为:FeffF对于超音速飞机在超音速飞行时激波的出现,FeffF三项损失不容忽视!2021/7/14Feff与F三项阻力又称为安装损失,除以上影响因素外还与发动机在飞机上的安装位置有关“F”又称为非安装推力“Feff”又称为安装推力飞机机体设计必须与发动机工作相互匹配，以减小安装损失。2021/7/14安装位置2021/7/14发动机在飞机上的安装位置2021/7/14推力2021/7/14第三节性能指标和基本要求一、性能指标1.推力单位：牛顿(N)

5、或拾牛顿(daN)发动机推力大小仅仅反映飞机的推力需求,不能反映不同推力级发动机之间的性能优劣例如:GE90(BY777)F=392000N,qma=1420kg/sD=3.524mwp-11(无人机)F=8500N,qma=13kg/sD=0.3m2021/7/14(1)单位推力定义:Fs=F/qma完全膨胀时:Fs=V9–V0单位:N•s/kg每秒钟通过发动机的每公斤工质产生的推力起飞状态:Fs(600~750)NFsaf(1000~1250)N2021/7/14(2)推重比定义:FW=F/WEWE表示发动机静重

6、综合性指标:气动设计、结构设计和材料高推重比始终是军用发动机追求的目标统计：WE增加1公斤导致飞机WA增加2.5公斤飞机推重比将直接影响飞机性能飞机推重比=1.15发动机推重比=102021/7/14（3）迎面推力定义：FA=F/Amax单位：N/m22021/7/142.经济性指标(1)燃油流量qmf(kg.f/Hr或kg.f/s)单位时间内消耗的燃油量qmf越低，航程越长；qmf越低，省燃料。不能反映不同推力级发动机之间的经济性好坏。2021/7/14（2）单位燃油消耗率定义：f油气比（qmf/qma)单位：kg

7、f/N.Hr每工作1小时每产生1牛顿推力消耗的燃油量简称：耗油率起飞状态：涡喷发动机0.08-0.12kgf/N.Hr涡扇发动机0.03-0.05kgf/N.Hr2021/7/14二、使用性能要求1.起动迅速可靠(地面、空中）t=(30-60s)2.加、减速性能好指发动机转子转速迅速增加或减小，使发动机推力迅速加大或减小的能力。t=(5-15s)2021/7/143.工作稳定、可靠性好使用中避免发生：熄火、超温、超转、喘振等。结构完整性；安全可靠事故率：发动机故障引起飞行事故次数/10万小时空中停车率：空中停车次数/

8、工作千小时（IFSD）返修率（ShopVisitRatio/1000hr）平均无故障间隔时间(MeaningTimeBetweenFaults)正点率2021/7/144.寿命长两次返修之间发动机工作小时数军用:100-400小时民用:上千-上万小时5.其他可维修性、低成本、低排放污染、低噪音等2021/7/14三、基本要求高推重比（高单位推