,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,航空发动机原理,*,11/17/2024,1,航空发动机原理,8/2/20231航空发动机原理,11/17/2024,2,航空发动机原理,8/2/20232航空发动机原理,航空发动机原理与构造,11/17/2024,3,航空发动机原理,航空发动机原理与构造8/2/20233航空发动机原理,课程教学说明,11/17/2024,4,航空发动机原理,课程教学说明8/2/20234航空发动机原理,一、课程教学大纲说明,本课程与其它课程的联系,主要先修课程：气体动力学、工程热力学,主要后续课程：专业英语、发动机机型,课程的性质,机务专业（,ME,）专业必修课,11/17/2024,5,航空发动机原理,一、课程教学大纲说明本课程与其它课程的联系8/2/20235,一、课程教学大纲说明,课程的作用与任务,掌握航空发动机的基本工作原理和特性以及基本结构,了解航空发动机各主要工作系统的组成、工作原理,为今后从事相关飞机发动机维修工作打下理论基础,11/17/2024,6,航空发动机原理,一、课程教学大纲说明课程的作用与任务 8/2/20236航空,一、课程教学大纲说明,考核方法,考核方式,考试课,闭卷、笔试,平时成绩,15,分、卷面成绩,85,分,11/17/2024,7,航空发动机原理,一、课程教学大纲说明考核方法8/2/20237航空发动机原理,二、课堂要求,课堂纪律,不准迟到,旷课,10,次及以上取消考试资格,上课期间保持安静等,11/17/2024,8,航空发动机原理,二、课堂要求课堂纪律8/2/20238航空发动机原理,三、课程主要内容,航空发动机的历史回顾,热工气动基础,航空发动机原理部分,航空发动机构造部分,11/17/2024,9,航空发动机原理,三、课程主要内容航空发动机的历史回顾8/2/20239航空发,1.1 人类的飞天之梦,两千多年前,的,风筝,世界上目前公认最早的重于空气的飞行器,它是如何飞起来的,一千多年以前的“孔明灯”,世界上最早的、最原始的热气球,现代热气球的鼻祖,11/17/2024,10,航空发动机原理,1.1 人类的飞天之梦两千多年前的风筝8/2/202310航,关于民间神话传说,嫦娥奔月,（图,1,）,舜帝的斗笠,（图,2,）,风神演义中的雷震子,达,芬奇笔下的“扑翼机”,（图,3,）,事实证明：依靠人力飞行是不可能的,11/17/2024,11,航空发动机原理,关于民间神话传说 嫦娥奔月（图1）8/2/202311航空发,图1,嫦娥奔月,图2 舜帝的斗笠,图3,达芬奇笔下的扑翼机,11/17/2024,12,航空发动机原理,图1 嫦娥奔月 图2 舜帝的斗笠图3 达芬奇笔下的扑翼机,气球、飞艇、无动力的滑翔机,飞上天有三种基本的途径,：,基于阿基米德浮力的原理,热气球、包括氢气、氦气球，包括飞艇,基于直接有升力的飞行,火箭、垂直起落的飞机,基于柏努利定律，以速度换取升力的飞行,固定翼飞机、直升机、旋翼机,11/17/2024,13,航空发动机原理,气球、飞艇、无动力的滑翔机 飞上天有三种基本的途径：8/2/,补充：关于飞机发动机的知识,飞机的组成？,机身,机翼,尾翼,起落架,飞机动力装置,-,发动机,飞机操纵系统,各种其它设备,11/17/2024,14,航空发动机原理,补充：关于飞机发动机的知识飞机的组成？8/2/202314航,补充：关于飞机发动机的知识,飞机是如何产生升力？,对于忽略重力位能的定熵绝能不可压流,贝努利方程,11/17/2024,15,航空发动机原理,补充：关于飞机发动机的知识飞机是如何产生升力？对于忽略重力位,补充：关于飞机发动机的知识,飞机的起飞过程,飞机的降落过程,11/17/2024,16,航空发动机原理,补充：关于飞机发动机的知识飞机的起飞过程飞机的降落过程8/2,航空发动机发展历史,航空发动机百年历史可分为两个时期：,第一个时期从莱特兄弟的首次飞行开始到第二次世界大战结束为止,活塞式发动机统治了,40,年左右,第二个时期从第二次世界大战结束至今,60,年来，航空燃气轮机取代了活塞式发动机,航空燃气轮机开创了喷气时代，居航空动力的主导地位,11/17/2024,17,航空发动机原理,航空发动机发展历史 航空发动机百年历史可分为两个时期：8/2,活塞式发动机时期,早期飞机动力源问题的解决过程,飞机动力源问题未解决导致屡次飞行失败,使用蒸气机作为动力源，质量过重,1810,年,，,英国科学家凯利发现了飞行原理,1876,年，德国工程师奥托试制成热效率高于蒸汽机的四冲程煤气内燃机,人们试图采用内燃机作为飞机飞行的动力源,11/17/2024,18,航空发动机原理,活塞式发动机时期 早期飞机动力源问题的解决过程 8/2/20,活塞式发动机,11/17/2024,19,航空发动机原理,活塞式发动机8/2/202319航空发动机原理,活塞式发动机时期,人类历史上首次有动力、载人、持续、稳定和可操作的重于空气飞行器的飞行,航空发动机从狭义上是航空器飞行的动力，从广义上它也是航空事业发展的推动力,11/17/2024,20,航空发动机原理,活塞式发动机时期人类历史上首次有动力、载人、持续、稳定和可操,活塞式发动机时期,活塞式发动机的发展,飞机用于战争目的推动航空蓬勃发展,早期液冷式、气冷发动机,两次世界大战推动发动机的性能提高：,单机功率从不到,10 kW,增加到,2500 kW,左右,螺旋桨飞机的,V,从,16km/h,提高到近,800 km/h,飞行高度达到,15000 m,到,40,年代末,活塞发动机达到了发展的顶峰,11/17/2024,21,航空发动机原理,活塞式发动机时期活塞式发动机的发展8/2/202321航空发,活塞式发动机时期,活塞式发动机固有的缺陷,功率与重量的矛盾,发动机功率与飞行速度的三次方成正比,发动机功率的增加，将导致发动机重量迅速增大（接近三次方关系）,螺旋桨的局限,接近音速时，导致螺旋桨工作不稳定，推进效率急剧下降,“,音障,”的出现,11/17/2024,22,航空发动机原理,活塞式发动机时期活塞式发动机固有的缺陷8/2/202322航,音障,音障是一种物理现象，当,物体,（通常是,航空器,）的速度接近,音速,时，将会逐渐追上自己发出的,声波,。声波叠合累积的结果，会造成,震波,（,Shock Wave,）的产生，进而对飞行器的加速产生障碍，而这种因为音速造成提升速度的障碍称为音障。,11/17/2024,23,航空发动机原理,音障音障是一种物理现象，当物体（通常是航空器）的速度接近音速,音障,在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦物体穿越音障后，周围压力将会陡降。,在比较潮湿的,天气,，陡降的压力所造成的瞬间低温可能会让气温低于它的,露点,（,Dew Point,）温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看来就像是云雾般的状态。,由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状,云团,。,11/17/2024,24,航空发动机原理,音障在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受到声波叠合而呈现,11/17/2024,25,航空发动机原理,8/2/202325航空发动机原理,燃气涡轮发动机时期,第二个时期,:,从第二次世界大战结束至今,60,年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,开创了喷气时代，居航空动力的主导地位,喷气发动机的早期设想,1937,年，英国的惠特尔和德国的奥海因分别研制成功离心式涡轮喷气发动机,WU,和,He,S3B,11/17/2024,26,航空发动机原理,燃气涡轮发动机时期第二个时期:从第二次世界大战结束至今 8/,11/17/2024,27,航空发动机原理,8/2/202327航空发动机原理,11/17/2024,28,航空发动机原理,8/2/202328航空发动机原理,涡轮喷气发动机,1939,年,8,月,27,日率先装在亨克尔公司的,He-178,飞机上试飞成功,这是世界上第一架试飞成功的喷气式飞机,开创了喷气推进时代和航空事业的新纪元,世界上第一台实用的涡轮喷气发动机是德国的尤莫,-004,1942,年,7,月,18,日德国工程师把,He,S3B,装在,梅塞施米特,Me-262,飞机,上试飞成功,1944.9,1945.5,，,Me-262,共击落盟军飞机,613,架，自己损失,200,架（包括非战斗损失）,11/17/2024,29,航空发动机原理,涡轮喷气发动机1939年8月27日率先装在亨克尔公司的He-,涡轮喷气发动机,战后，美、苏、法通过买专利，或借助从德国取得的资料和人员，陆续发展了本国第一代涡轮喷气发动机：,美国通用电气公司的,J47,轴流式涡喷发动机,苏联克里莫夫设计局的,RD-45,离心式涡喷发动机,推力,2650daN,左右，推重比为,2,3,它们分别在装在,F-86,和米格,-15,战斗机上服役。这两种飞机在朝鲜战争期间展开了你死我活的空战,11/17/2024,30,航空发动机原理,涡轮喷气发动机战后，美、苏、法通过买专利，或借助从德国取得的,涡轮喷气发动机,50,年代末至,60,年代初，各国研制了,M2,飞机的一批涡喷发动机,如,J79,、,J75,、埃汶、奥林帕斯、阿塔,9C,、,R-11,和,R-13,推重比已达,5,6,60,年代中期用于,M3,飞机的,J58,和,R-31,70,年代初，用于“协和”超声速客机的奥林帕斯,593,涡喷发动机定型,从此再没有重要的涡喷发动机问世,11/17/2024,31,航空发动机原理,涡轮喷气发动机50年代末至60年代初，各国研制了M2飞机的一,涡扇发动机,涡扇发动机的发展来自于民用发动机,1959,年定型的英国康维,世界上第一台涡扇发动机,涵道比有,0.3,和,0.6,，推力为,5730daN,耗油率比同时期的涡喷发动机低,10%,20%,用于,VC-10,、,DC-8,和波音,707,客机,涡扇发动机两个发展方向,低涵道比的军用加力发动机,高涵道比的民用发动机,11/17/2024,32,航空发动机原理,涡扇发动机涡扇发动机的发展来自于民用发动机8/2/20233,11/17/2024,33,航空发动机原理,8/2/202333航空发动机原理,11/17/2024,34,航空发动机原理,8/2/202334航空发动机原理,11/17/2024,35,航空发动机原理,8/2/202335航空发动机原理,11/17/2024,36,航空发动机原理,8/2/202336航空发动机原理,11/17/2024,37,航空发动机原理,8/2/202337航空发动机原理,11/17/2024,38,航空发动机原理,8/2/202338航空发动机原理,11/17/2024,39,航空发动机原理,8/2/202339航空发动机原理,军用涡扇发动机,20,世纪,60,年代,英、美研制出斯贝,-MK202,和,TF30,用于英国购买的“鬼怪”,F-4M/K,战斗机和美国的,F111,（后又用于,F-14,战斗机）,在,70,80,年代各国研制出推重比,8,的涡扇发动机,如美国的,F100,、,F404,、,F110,，西欧三国的,RB199,，前苏联的,RD-33,和,AL-31F,装备第三战斗机，如,F-15,、,F-16,、,F-18,、“狂风”、米格,-29,和苏,-27,11/17/2024,40,航空发动机原理,军用涡扇发动机20世纪60年代8/2/202340航空发动机,目前，推重比,10,涡扇发动机投入服役,美国,F-22/F119,、西欧,EFA2000/EJ200,和法国的“阵风”,/M88,F-22/F119,具有第四代战斗机代表性特征,-,超声速巡航、短距起落、超机动性和隐身能力,超声速垂直起飞短距着陆的,JSF,动力装置,F136,正在研制