典型发动机介绍和受力分析.ppt
第二章 典型发动机介绍和受力分析,2.1 发动机的性能和设计参数2.2 典型发动机介绍2.3 发动机的受力分析,2.1发动机的性能和设计参数性能参数：推力（功率），推重比（功重比），耗油率等设计参数：增压比，涡轮前燃气温度，涵道比等,2.1发动机的性能和设计参数性能参数：1.推力（功率）F N,daN，kw 空气质量流量，进气速度，排气速度增大F 增大空气量 增大发动机尺寸和重量增大排气速度提高发动机增压比和燃气前温度活塞式，涡桨，涡轮轴发动机用功率（kw）,2.1发动机的性能和设计参数性能参数：2.推重比（功重比）无量纲（kW/daN）发动机静止条件下最大推力与发动机质量的重力之比。发动机重要性能指标之一，直接影响飞机性能和有效载荷。活塞式，涡桨，涡轮轴发动机用功重比（kw/daN）3.耗油率sfc kg/(daN.h)发动机每小时的燃油质量流量与推力或功率之比是影响飞机航程和经济性的最主要因素,2.1发动机的性能和设计参数设计参数：4.增压比 k压气机出口总压/进口总压。对发动机的做工能力和效率有重要影响。对于一定的涡轮前燃气温度最佳增压比：产生最大做功能力最经济增压比：耗油率最低 5.涡轮前燃气温度 T3 K第1级涡轮导向器进口截面处燃气的总温。提高T3能增大发动机的做功能力，提高热效率，降低耗油率,2.1发动机的性能和设计参数设计参数：6.涵道比涡扇发动机外涵道和内涵到的空气质量流量之比。涵道比4 大涵道比1涵道比4 中涵道比涵道比是发动机的重要设计参数，它对发动机耗油率和推重比有着很大的影响。远程运输机，旅客机大涵道比 战斗机小涵道比,2.2典型发动机介绍涡轮喷气发动机（WP）涡轮风扇发动机（WS）涡轮螺桨发动机（WJ）涡轮轴发动机（WZ）垂直/短距起落发动机（VTOL/STOL)桨扇发动机（JS）其它类型发动机,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）1.涡喷5（WP5）,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）1.涡喷5（WP5）第一代，米格15比斯，米格17，歼五，歼教五，轰五；离心式压气机（单级），分管型燃烧室，单级反应式涡轮，加力燃烧室（歼五，歼教五），喷管（收敛性固定、可调喷口），传动机匣。燃油系统、滑油系统、漏油系统、电气系统、灭火装置。发动机转子支承方案：三点式；压气机和涡轮转子由球形套齿联轴器相互连接，传递扭矩、轴向力和径向力。最大推力2700daN,增压比4.36，推重比3.06，涡轮前燃气温度900C。,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）2.涡喷6 和涡喷8,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）涡喷6（WP6）第二代，歼六，单转子轴流式压气机（9级），环管式燃烧室（10个），2级反应式涡轮，加力燃烧室，收敛型可调喷管，压气机中间级放气防喘WP6甲：可调导流叶片涡喷8第二代，轰六同涡喷6大致相同，不同：8级压气机，环管式燃烧室（14个），不带加力，收敛型固定喷口，涡轮起动机,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）3.涡喷7（WP7）和涡喷13（WP13）,2.2典型发动机介绍2.2.1 涡轮喷气发动机（WP）涡喷7（WP7）第三代，歼7双转子轴流式压气机（3+3），环管型燃烧室，双转子反应式涡轮，加力燃烧室，收敛型可调喷管，低压转子支承方案：三点式 高压转子支承方案：两点式 涡喷13（WP13）WP7的改进，高压压气机改为5级；压气机上应用钛合金；改进各部件各系统等,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）1.涡扇9（WS9）“秦岭”发动机,Spey MK202第一代军用，双转子小涵道比，轴流式压气机，环管型燃烧室，双转子涡轮，加力燃烧室，可调喷管，外涵道。17级压气机：风扇5级，高压压气机12级；2级涡轮低压转子：风扇和低压涡轮用中介轴和联轴器连接，4个支点 高压转子：联轴器连接，3个支点涵道比0.62,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）2.,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）2.,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）2.,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）3.CFM56发动机 双转子大涵道比，以美国F101军用涡扇发动机的核心机为基础，匹配不同的低压转子，衍生出不同推力级别的发动机，CFM56-2，CFM56-3，CFM56-5，CMF56-7 CFM56-3是B737系列飞机的发动机低压转子：1级风扇+3级低压压气机+4级低压涡轮，5490r/min高压转子：9级高压压气机+1级高压涡轮，15183r/min收敛型固定喷口短环形燃烧室新材料技术,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）3.CFM56,2.2典型发动机介绍涡轮风扇发动机（WS）4.ALF502发动机小推力级别高涵道比双转子，支线客机的动力装置混合式压气机和回流式环形燃烧室。高压压气机：7级轴流+1级离心式，由2级轴流式涡轮驱动低压转子：1级风扇+2级轴流式涡轮收敛型固定喷管,2.2典型发动机介绍2.2.2 涡轮风扇发动机（WS）4.ALF502发动机,2.2典型发动机介绍2.2.3 其他类型发动机 1.涡轴8发动机(wz8)：自由涡轮式单转子涡轴发动机 单转子混合压气机，折流式环形燃烧室、2级轴流反应式涡轮、1级轴流式自由涡轮、减速器和简单扩张式排气装置五大部件组成。2.PW127发动机 3.涡桨6发动机,2.2典型发动机介绍2.2.3 其他类型发动机 涡轴8发动机(wz8)：自由涡轮式单转子涡轴发动机,2.2典型发动机介绍,2.2.4 发动机的新技术单元体设计整体叶盘或叶环结构复合材料：金属基复合材料 非金属基复合材料对转发动机高效低污染燃烧室粉末冶金单晶、定向结晶、真空重熔再结晶技术包容性设计,2.3 航空发动机的受力分析作用在发动机零组件上的负荷气体力：（轴向、径向）力，力矩（扭矩）惯性力：离心惯性力，变速或曲线运动惯性力与力矩热应力：受热不均，热膨胀不一致或受约束振动应力：疲劳破坏负荷分类内力（平衡力系不外传）：轮盘离心应力、热应力外传力：轴向力、扭矩 惯性力与惯性力矩,2.3 航空发动机的受力分析,2.3.1 气体力的计算 发动机气流通道表壁作用有气体力,除了通道外，与气体相接触的表面上也都作用有气体力，因此在分析组合件或零件上的气体力时，必须全面考虑，分别计算出在组合件或零件的各个表面上的气体力，再求出总的气体力。,2.3 航空发动机的受力分析,2.3.1 气体力的计算1.进气装置上气体轴向力的计算,进口截面0-0，气体压力p0，轴向流速c0出口截面1-1，气体压力p1，轴向流速c1,4.3 航空发动机的受力分析,2.3.1 气体力的计算1.进气装置上气体轴向力的计算气流在进气装置通道内壁上的作用力直管道：总气体力为进、出口截面气体力的代数和弯管道：总气体力为进、出口截面气体力的向量和，方向指向管道的离心方向以推力方向（向前）方向为正,出口动压,出口静压,进口动压,进口静压,气体力的计算1.进气装置上气体轴向力的计算进气装置外表面上的空气压力Pa0所造成的轴向力为F0,扩散通道上的作用力向前收敛通道上的作用力向后整个进气装置部件上的气体力为,2.3 航空发动机的受力分析,2.3.1 气体力的计算 2.涡轮转子上的气体轴向力的计算（1）叶片上的气体力F1（2）盘前密封齿以外部分的气体力F2（3）盘前密封齿以内部分的气体力F3（4）盘后端面的气体力F4单级涡轮转子总的气体轴向力为,4.3 航空发动机的受力分析,一般为负值，表示它与推力方向相反，即作用的方向向后,2.3 航空发动机的受力分析,气体力的计算3、典型发动机各部件上气体轴向力的分布,发动机各部件上气体轴向力,发动机推力：发动机所有零部件上气体轴向力的合力发动机转子卸荷措施：压气机转子与涡轮转子联接，抵消一部分轴向力设置前卸荷腔设置后卸荷腔注意事项：转子卸荷不能卸到零,2.3 航空发动机的受力分析,2.3.2 气体力作用于组合件上的扭矩涡喷发动机涡桨发动机,
