燃气涡轮发动机08-共同工作（课件）

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燃气涡轮发动机08-共同工作（课件）

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曦福寜

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hyfu2011

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flyang_08

学习下

航空

燃气涡轮发动机
林兆福
第8 章
涡轮喷气发动机
8.1  稳态下的共同工作
发动机五大部件组合在一起, 构成发动机 的本体, 而共同工作。由于民用航空发动 机的进气道和喷管均是不可调的, 所以五 大部件的共同工作就是压气机, 燃烧室和 涡轮的共同工作。通常将压气机、燃烧室 和涡轮称为燃气发生器, 它是各类燃气涡 轮发动机的核心机。所以, 研究压气机和 涡轮的共同工作, 是研究各种类型燃气涡 轮发动机各部件共同工作的基础。
稳态.
发动机在某一转速下连续工作的状态, 或者说是 发动机转速不随时间而变化的工作状态。
过渡态.
发动机从某一转速变到另一转速下工作状态的 总和。
过渡态分为加速过程和减速过程。
稳态下的共同工作条件.
转速一致：
流量连续：
压力平衡：
功率平衡：
如何保证稳态下的共同工作.
要保证发动机在稳态下工作, 必需随着外界条件和发动 机部件面积的变化, 调节供油量来控制涡轮前燃气总温, 使涡轮功率等于压气机功率。
例如, 飞行高度升高时, 由于大气密度减小, 进入发动机 的空气流量减小, 压气机功率和涡轮功率都随之减小, 这时若供油量保持不变, 则由于空气流量的减小, 还要 引起涡轮前燃气总温的升高, 使涡轮功增大, 涡轮功率 就会比压气机功率减少的少一些, 因此涡轮功率大于压 气机功率, 发动机转速就会增大, 为了保持发动机转速 不变, 随着飞行高度的升高, 应该适当地减小供油量来 控制涡轮前燃气总温, 使涡轮功率等于压气机功率。
稳态下的供油.
燃烧室的热力平衡有：
影响供油量的因素有：.
空气流量，燃烧室出口与进口总温之差。.
当燃烧室出口与进口总温之差保持不变时，空气流量 供油量
当空气流量保持不变时，燃烧室出口与进口总温之差， 供 油量
转速 空气流量 供油量
下面分析燃烧室出口与进口总温之差随转速的变化规律
稳态下涡轮前温度随转速的变化规律.
中转速时, 涡轮前燃气总温较低,                                                              
在低转速和高转速时, 涡轮前燃 气总温较高。
低转速时，随着转速的增加，涡 轮 前燃气总温下降；
高转速时，随着转速的增加，涡 轮 前燃气总温上升。
压气机出口总温随转速的变化规律.
随着转速的增加，压气机出口 总温上 升。
随转速的变化规律.
低转速时，随着转速的增加， 下降；
高转速时，随着转速的增加， 上升。
稳态下的供油曲线.
低转速范围内：.
转速 空气流量 供油量
转速 供油量
高转速范围内：.
转速 空气流量 供油量
转速 供油量
稳态下供油量随转速的变化规律。.
在低转速范围内: 随着增大,缓慢的上升;
在高转速范围内: 随着转速的增大, 很快的上升。
8.2   过渡态下的共同工作
加速过程.
发动机由慢车转速上升到最大转速所需的时间叫加速 性。
发动机加速的必要条件是要有剩余功率。
最佳加速过程.
加速限制：(推油门过急过猛会出现什么问题?).
工作裕度的限制-喘振；
涡轮强度条件的限制-转速和温度；
燃烧室稳定工作要求的限制熄火；
最佳加速供油量：为了使加速时转速能尽快地增大, 每一个转 速有一个最大的供油量, 这个供油量是根据上述的几个限制确 定的, 通常称为最佳加速供油量,
最佳加速供油线：.
把各个转速正常加速所允许最大供油量的数值标在坐标图上, 并 且连成曲线, 就的到最佳加速供油线,
发动机按照最佳加速供油线进行加速, 则在加速过程中, 剩余功率 为在正常工作条件下所能得到的最大值, 所以, 转速增加得最快, 加速时间最短, 发动机的加速性最好。
最佳加速供油线：
8.2   过渡态下的共同工作
加速过程中：.
供油量大于同一转速时稳态下的供油量;
涡轮前燃气总温高于同一转速时稳态下的涡轮前燃气 总温;
余气系数小于同一转速时稳态下的余气系数;
加速过程中, 涡轮功率始终大于压气机功率.
8.3   过渡态下的共同工作
大气状态和飞行状态对加速过程的影响
影响加速性的因素:.
空气流量:大气温度、大气压力和飞行速度。.
大气温度 ，密度 ，流量 ，剩余功率 ，加速性 差.
发动机的加速性冬天优于夏天，
大气压力 ，密度 ，流量 ，剩余功率 ，加速性 好.
平原地区优于高原地区，
飞行速度 ，流量 ，剩余功率 ，加速性好.
高速飞行时优于低速飞行时。
8.2   过渡态下的共同工作
减速过程.
减速过程受到燃烧室贫油熄火的限制。
减速过程中供油量比相应稳态转速时小;空气流量由于 涡轮前燃气温度低而比稳定工作时高;余气系数比稳定 工作时大
8.3 单轴涡喷发动机的特性
发动机的常用工作状态.
起飞工作状态：在起飞时批准使用的最大推力, 通常发动机的转 速最大，涡轮前燃气总温最高大, 即这时;;;因此, 发动机的动力 负荷和热负荷都接近其极限允许值,发动机在此状态下连续的工作 时间受到严格限制,一般在 5－10分钟。而且仅用于起飞。
最大连续工作状态：发动机连续工作时批准使用的最大推力, 为 了延长发动机的使用寿命,此工作状态仅在确保飞行安全时, 由机 长决定使用。例如单发或应急爬高时使用。
最大巡航工作状态：巡航时批准使用的最大推力, 巡航时, 根据飞 行计划调定发动机推力保持所需的飞行速度。
慢车工作状态：这是发动机能够保持稳定工作的最小转速的工作 状态, 通常;由于在这一状态下涡轮前燃气总温较高,  所以, 在这一 状态下发动机的工作时间也受限制。
8.3 单轴涡喷发动机的特性
转速特性—节流特性
高度特性
发动机特性
飞行特性
速度特性