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1、考试,考试时间： 12月16日（15周周一） 下午4:00-6:00 考试地点： 主M202 答疑时间地点： 12月14日（14周周六）下午2:00-4:00 科研南一号楼301室,2021年9月17日,1,双轴燃气涡轮发动机部件的共同工作,共同工作方程组：,单、双轴涡轮喷气发动机对比,双轴涡喷发动机调节规律,?,?,双轴涡喷发动机调节规律分析,双轴涡轮喷气发动机几何不可调 （1） nL.cor=const，Ma （2） nL=const，Ma （3） nH=const，Ma （4） T3*=const，Ma 双轴涡轮喷气发动机几何可调 （1） nL=const， A8 （2） nH=cons
2、t， A8 （3） T3*=const， A8 ,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何不可调： （1）nL.cor=const，Ma,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何不可调： （2）nL=const，Ma,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何不可调： （3）nH=const，Ma,例题分析,双轴涡轮喷气发动机几何不可调： （4）T3*=const，Ma,双轴涡喷发动机调节规律分析,小结： 几何不可调双轴涡喷发动机，高、低压转子工作点有确定的对应关系，不是独立变化的； 几何不可调双轴涡喷发动机，最大状态调节规规律的选取多工作线没有影响。,双轴涡喷发动机调节规律分
3、析,双轴涡轮喷气发动机几何不可调 （1） nL.cor=const，Ma （2） nL=const，Ma （3） nH=const，Ma （4） T3*=const，Ma 双轴涡轮喷气发动机几何可调 （2） nL=const， A8 （3） nH=const， A8 （4） T3*=const， A8 ,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何可调 （1）nl=const，A8,依据功平衡,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何可调 （2）nh=const，A8,双轴涡喷发动机调节规律,双轴涡轮喷气发动机几何可调 （3）T3*=const，A8,双轴涡喷发动机调节规律分析,小结：
4、 原工作线：几何不可调的工作线 调节双轴涡喷发动机尾喷口面积，低压转子工作点将偏离原工作线，高压转子工作点仍沿原工作线移动；,双轴涡喷最大状态调节规律,某飞机装有几何不可调双轴涡轮喷气发动机，该发动机以标准的地面台架状态为设计点，其低压轴物理转速设计值nLd=10000r/min，最大允许值nLmax=10200r/min，其高压轴物理转速设计值nHd=13000r/min，最大允许值nHmax=13650r/min，涡轮前温度的设计值T3*=1300K，最大允许值T3*max= 1370K。该飞机由航空母舰甲板起飞，并在海面附近加速做超低空突防。若起飞阶段采用了nLcor=const调节规律
5、，在不改变发动机调节规律的情况下，飞机的最大允许飞行马赫数是多少？若要进一步提高飞行马赫数，应当如何调整发动机的调节规律？ （假设海平面附近的大气条件P=101325Pa，T=288.15K）,双轴涡喷最大状态调节规律,双轴涡喷最大状态调节规律,双轴涡喷最大状态调节规律,当nL达到限值时，调节规律变为,保持nL=const，高压转子转速nH、 涡轮前总温T3* 随飞行Ma的增加而增加，有超转和超温的危险,双轴涡喷最大状态调节规律,保持T3* =const，高压转子转速nH随飞行Ma的增加而增加，仍然有超转危险,当T3*达到限值时，调节规律变为,双轴涡喷最大状态调节规律,保持nH=const，T
6、1*增加，不再会引起发动机的超温、超转危险。,当nH达到限值时，调节规律变为,双轴涡喷最大状态调节规律,双轴涡喷发动机组合调节规律,例题分析,几何不可调双轴涡轮喷气发动机保持涡轮前总温T3*= T3max* ，那么以下哪个参数随飞行Ma数的增加而下降（ ） 低压压气机进口空气流量 低压压气机出口总温 高压压气机出口总温 高压压气机进口Ma数,第四章 涡扇发动机,航空发动机部件的共同工作和控制规律,第一节 分别排气涡扇发动机 第二节 混合排气涡扇发动机,几种主要发动机的区别,单轴涡轮喷气发动机,双轴涡轮喷气发动机,分别排气涡轮风扇发动机,混合排气涡轮风扇发动机,涡扇发动机,涡扇发动机的优点： 涡
7、扇发动机将从热机中获取的机械能分配给了更多的工作介质，降低了排气速度； 因此，在不降低发动机热效率的条件下，提高推进效率，改善低速飞行条件下的总效率，降低耗油率。 发动机由涡喷过渡到涡扇发动机，是否仅仅改善经济性？,涡扇发动机,由单轴涡喷双轴涡喷 高增压比压气机，非设计状态前后“不匹配” 双轴涡喷缓和了压气机前后“不匹配”的矛盾 随发动机循环参数提高， “不匹配”仍然严重 解决方案： 由双轴涡喷双轴涡扇 涡扇发动机的优点： 不仅改善了经济性，还进一步改善了非设计点匹配性,双轴涡喷发动机与分别排气涡扇发动机 的区别及截面定义,分别排气涡扇发动机,涵道比随飞行状态的变化：,涵道比随飞行状态的变化：
8、,无论外涵道喷管处于何种工作状态，分别排气涡扇发动机的涵道比B均随飞行Ma的增加而增加。 外涵道喷管临界：Ma增加，B增加 外函道喷管亚临界：Ma增加，B大幅度增加,假设调节规律为nH=const,当飞行Ma数的增加，导致高压压气机相对流通能力下降时，风扇出口的气流将更多的流向外涵道，这有利于进一步缓和低换算转速下“前重后轻”的矛盾。,涡扇发动机的防喘机理：,涵道比随飞行状态的变化：,分别排气涡扇发动机,与双涡涡喷发动机类似，如果高压涡轮导向器、低压涡轮导向器、尾喷口都处于临界状态，那么，高压涡轮、低压涡轮的膨胀比都为常数。,分别排气涡扇发动机,分析方法与双轴涡喷发动机类似： 把风扇出口视为进
9、气道出口； 把低压涡轮导向器视为尾喷管； 那么，高压转子完全等同于一个单轴燃气涡轮发动机,分别排气涡扇发动机,低压转子共同工作方程的推导（注意与双轴涡喷的区别）：,分别排气涡扇发动机,低压转子共同工作方程的推导：,分别排气涡扇发动机,低压转子共同工作方程的推导：,当B=0时，上述方程将变成双轴涡喷发动机低压转子共同工作方程,分别排气涡扇发动机高、低压转子的共同工作方程：,分别排气涡扇发动机,高、低压转子之间的流量约束条件,分别排气涡扇发动机,分别排气涡扇发动机的共同工作方程：,分别排气涡扇发动机,分别排气涡扇发动机,上式说明： 对于涡喷发动机，当B=0时，低压压气机出口换算流量与高压压气机进口
10、换算流量成正比。 对于涡扇发动机，飞行Ma数增加将引起涵道比增加，发动机风扇进口的换算流量下降得较慢。,补充新方程：,分别排气涡扇发动机的共同工作方程：,分别排气涡扇发动机部件的共同工作,高、低压转子各有一条共同工作线。 当飞行条件变化时，发动机的工作点在其共同工作线上移动。高、低压转子的工作点存在对应关系。 当发动机几何不可调时，与涡喷发动机一样，只有一个调节量，即主燃烧室的供油量。被调参数只能选取一个，无论选取哪个被调参数，共同工作线不变。 当Ma增加时使得换算转速下降时，涵道比B也增加，使得低压转子的共同工作线更加陡峭。,航空发动机部件的共同工作和控制规律,第一节 分别排气涡扇发动机 第
11、二节 混合排气涡扇发动机,混合排气涡扇发动机截面定义,混合排气涡扇发动机,涵道比随飞行状态的变化：,随飞行Ma增加，混合排气发动机的涵道比增加速度比分别排气发动机快。（若风扇、压气机等部件设计参数相同）,涵道比随飞行状态的变化：,混合排气涡扇发动机,如果高压涡轮导向器、低压涡轮导向器、尾喷口都处于临界状态，那么，高压涡轮膨胀比为常数，但是低压涡轮膨胀比不等于常数，这与双轴涡喷发动机不同。,由于涵道比是变量，膨胀比也是变量,分别排气与混合排气的区别,如果高压涡轮导向器、低压涡轮导向器、尾喷口都处于临界状态。,1.分别排气,高压涡轮膨胀比是常数 低压涡轮膨胀比是常数,2.混合排气,高压涡轮膨胀比是
12、常数 低压涡轮膨胀比不是常数,混合排气与分别排气涡扇发动机共同工作方程的区别：,分别排气,混合排气,几何不可调混合排气涡扇发动机高、低压转子工作线仍然具有唯一性,不同双轴发动机之间的对比,共同点 几何不可调发动机，共同工作线都具有唯一性； 区别： 双轴涡喷发动机在低换算转速状态下，低压转子共同工作线较平缓，容易喘振； 涡扇发动机外涵道相当于对低压压气机后端放气，增大了q（）,使得工作线下移； 混合排气发动机共同工作线最陡峭，防喘效果最好。,总结,双轴发动机： 分别排气涡扇发动机、混合排气涡扇发动机的高压转子的共同工作与单轴燃气涡轮发动机相类似。 涡扇发动机的涵道比随飞行Ma数的增加而增加，这有利于进一步缓和低换算转速下“前重后轻”的矛盾； 与同参数双轴涡喷发动机相比较，涡扇发动机的低压转子共同工作线走向更陡一些； 即使涡轮导向器与尾喷口工作于临界状态，混合排气涡扇发动机低压涡轮膨胀比与飞行状态有关。,