北航航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理3大作業(yè)

1、，上京航空航夭大爭(zhēng)仝匕©BEIHANG UNIVERSITY航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理rn大作業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算學(xué) 院能源與動(dòng)力工程學(xué)院一.設(shè)計(jì)要求1.完成一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)熱力計(jì)算1）完成發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)參數(shù)的選取2 ）完成發(fā)動(dòng)機(jī)各部件設(shè)計(jì)參數(shù)（包括冷卻空氣量及其分配關(guān)系）的選?。┱f明以上參數(shù)選取的具體理由和依據(jù)）完成發(fā)動(dòng)機(jī)各部件進(jìn)出口截面參數(shù)（流量 總）完成發(fā)動(dòng)機(jī)各部件進(jìn)出口截面參數(shù) （流量、總溫、總壓）的計(jì)算并滿足給定）完成發(fā)動(dòng)機(jī)總性能（推力、耗油率）的計(jì)算，并滿足給定的要求（誤差的要求（誤差± 2%）2.題目：分排渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，高度11km,馬赫數(shù)0.8，標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)推力

2、2500daN,耗油率耗油率0.6kg/（ daN.h）二.設(shè)計(jì)參數(shù)1.設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)點(diǎn)物性參數(shù)空氣比熱 Cp： 1.005KJ/Kg燃?xì)獗葻?Cpg 1.244KJ/Kg空氣絕熱指數(shù)k: 1.4燃?xì)饨^熱指數(shù)kg: 1.33氣體常數(shù) R: 287J/Kg.K燃油低熱值Hu:42900KJ/Kg2.發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)（資料參考）發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)涵道比總壓比巡航耗油空氣流風(fēng)扇直率量徑mV25005.8360.5863571.613P W40006.446.40.55412002.87GE90-85B8.3370.55314153.123.設(shè)計(jì)點(diǎn)飛行條件設(shè)計(jì)點(diǎn)飛行參數(shù)飛行高度：H=11km飛行馬赫數(shù)：Ma0=0.

3、8標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度（11Km TO: 216.7K標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)（11Km : 227004.部件效率和損失系數(shù)部件效率和損失系數(shù)（近似值）進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)i=0.97風(fēng)扇絕熱效率：n CL=0.87增壓級(jí)效率：n CH=0.88高壓壓氣機(jī)效率：n CH=0.88主燃燒室效率：n b=0.98主燃總壓恢復(fù)系數(shù)b=0.98高壓渦輪效率：n TH=0.89低壓渦輪效率：n TL=0.91尾噴管總壓恢復(fù)系數(shù)e=0.98高壓軸機(jī)械效率：n mHO.98低壓軸機(jī)械效率：n ml=0.98高壓渦輪相對(duì)冷氣量：S 1=7%低壓渦輪相對(duì)冷氣量：S 2=1%飛機(jī)引氣量：P =1%相對(duì)功率提取效率：？? = ?相對(duì)功

4、率提取系數(shù)：CT0=3三.循環(huán)參數(shù)的初步選取范圍1.涵道比隨著涵道比B的增加，當(dāng)單位推力一定時(shí)，存在最佳涵道比Bopt，使sfc達(dá)到最小值，而Tt4隨涵道比單調(diào)增加，因此B過大或者過小會(huì)使sfc達(dá)不到要求，且B過大會(huì)使渦輪前溫度超溫，當(dāng)單位推力較小時(shí)，sfc隨B的變化曲線在Bo pt附近較為平坦，因此減小B,并不嚴(yán)重增加sfc ,但可使渦輪前總溫Tt4顯著降低。根據(jù)資料查得的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，初始可取涵 道比 B=612。2.渦輪前溫度？?2200K,且在亞聲速飛行時(shí)，渦根據(jù)現(xiàn)有渦輪材料和冷卻技術(shù)水平，渦輪前溫度最高能達(dá)到輪前溫度過高會(huì)使耗油率增加。根據(jù)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，選取渦輪前溫度Tt4 = 15

5、001650?。3.風(fēng)扇增壓比風(fēng)扇增壓比一般隨涵道比增加而降低，對(duì)于涵道比為B=610的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，一般取ncL1.41.8 。4.總增壓比n在給定渦輪前溫度T：4前提下，存在使單位推力達(dá)到最大值的最佳增壓比nc,opt，且 n c,opt 隨渦輪前溫度Tt4提高而增大；存在使耗油率達(dá)到最小值的壓氣機(jī)最經(jīng)濟(jì)增壓比nc,ec。根據(jù)現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)水平，初步選區(qū)增壓比為nc= 4555。1.發(fā)動(dòng)機(jī)各截面參數(shù)計(jì)算.進(jìn)氣道進(jìn)口截面參數(shù)聲速：a0VkRTo氣流速度:Co ao Ma 0空氣密度:= 1.293 (p/po) x(273.15 / T)30.365kg/m3則流量：WC0 A 200kg/S (

6、風(fēng)扇直徑取 1.71.8)Po* Po(1ia2)首20.364 105 paToTo(1匕1 Ma2)244.43k2.進(jìn)氣道出口(風(fēng)扇進(jìn)口)截面參數(shù)進(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)：b i=0.97*c貝y P2iPo0.336 X105PaT2* To*.風(fēng)扇出口截面參數(shù)*1總壓：P2P2冗cl(n CL:風(fēng)扇增壓比)k根據(jù)T衛(wèi)rk1T P得到*1T2T2 1k-1n cl k 1cl故每經(jīng)過風(fēng)扇1kg空氣所消耗功為:LclCp T 2*' T 2*(4).增壓級(jí)出口參數(shù)總壓：P2*'*1P2 n cm總溫：T2*'k-1*'n cm k 1T21cm增壓級(jí)每千克空氣所

7、消耗的功為:Lcm*' ' *'Cp T 2 T 2(5) .高壓壓氣機(jī)出口參數(shù)高壓壓氣機(jī)出口總壓近似等于風(fēng)扇出口總壓，則P4aP4總壓:*P3*1P2冗CH(n CH:高壓壓氣機(jī)增壓比) +T3T2 ''k-1n ch k 1ch總溫:流量:W3aWr_B故壓氣機(jī)壓縮1kg空氣所消耗功為：Lch Cp T3* T2(6) .主燃燒室出口參數(shù)燃燒室的油氣比為:Wfcp gTtW3abHuCpT3*CpgT4Wf = W3a f則： 總壓為：P4* P3流量：W4a W3a(7) .高壓渦輪出口參數(shù)T45T 4aCp .W3(T2*1T2 )Cp g. W

8、45. mHW45W4aW3a 1Cpm1T4a*T4CpgT 4m1T4a*T22 1 f 1Cp ( T31mHCPgT 4a則高壓渦輪出口總壓為:冗THP4a*p47*kg-1T 45*"kg"a E)TH所以:P45*P4a* .冗 TH(8).低壓渦輪出口參數(shù)P4c*總壓相等，則：P45流量：W4c W3am2T4c*745*Cp1CpT3*Cp gT 45因?yàn)?T 4c 則：m2T45因?yàn)?T5*T 4cCp*1(T2*T2)CT0 1 Bmp*11Cp ( T2 T2 ')12 1 f 12 mlCpgT4cT5則：T5*T 4 c'冗TLP4

9、c*P5*kg-1T5*肓(1 )T 4cTL落壓比:出口總壓:P4c*TL空氣流量:W5W4c(9).尾噴管出口參數(shù)馬赫數(shù):Ma9 倍0.23 P9*J 1P9其中:總溫:P9PoT5*P9*P5*總壓:靜溫:T9T9*1kg 12Ma92尾噴管出口聲速:a 9 JkgRT 9尾噴管出口速度:C9a9 M a9內(nèi)涵道流量：WnW1f總溫：T9*'T2*'總壓：P9*'P2*'e靜溫：T9'T9*'1 J Ma22外涵聲速：a外JkRT9'外涵道出口參數(shù)(10)1外涵馬赫數(shù):Ma外I 2P9*'T k 1 P9'0.231

10、外涵出口速度：C9'a外M a外外涵流量：Ww W(11).發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)單位推力：FsW3a Ww12 1 f 12C9' BC9'' (1 B)C01 B發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率：sfc3600wf 3600 f(11 2)FsFs(1 B)發(fā)動(dòng)機(jī)推力:PoRTCo d2Fs三.截面參數(shù)計(jì)算1.Python計(jì)算選取參數(shù)lf* n匚oiiinni : u ;'uwjt st i po ruujQTTU'ucynt口0 L皿工 ZL 切山'f二i.人，用：耳 11. P¥ 芟斤石坨丹1伽"：1匕 匕殳七乞-M電口=空1&am

11、p;Pk-坊牡7.憑壬m卩"22700pa 噸凱1.昭K X咋過毗* ?(石胞$1：甲弋命峠樂比J, 55屮匚醺膽比-3.t A *乩!芝壓此；11世吧：血 L* 二疋(10 ： |«30也 L；：+ +-D. 0. tLi 0 0 0. fl (17944Wt77S1 SM37 弋汁杏汁;O站 化或權(quán)化光u Ei!天應(yīng)比止 2恒ti墟尼醫(yī) 垃場(chǎng)壓圧塲境 晶眥F?卅I. 砧皿 L, 3 (1II. 0t I也血.住1 -i-t U血出辱金：生芝鬲正F井:豈TO 2U.7 K 能N內(nèi)址卜艸PU 坨皿0 pa H 址 »0 25.07634Zfl»7784

12、甲 H I丈flO ：；6 041 09(；39823? 18 irs 2 :iltO./.jrpto244 4J/Sfl9fl99?999Z14-(102. 51182*061305Pa244. ATf溯®儕網(wǎng)?33564 4i?bfUi/ie64t f»4< fl r u ,Cr Jr： 7 :.Tl2?弓d町V%禽踝.巧 3"旳 E7M理了砧羽 JMg2ai.?la0353C324fl S20?4. &3S-393313?P«M H.戰(zhàn)出吐罷旳H謊:；.：5Tt23401,4C2451?iei9? K熬 fLRtZH 156074 3

13、 5B4-1769413 Pa16J0. 0 iK山裁dR4 ail 77477113 P.n. ?446a7642Di 5043；K P3髙1施址辻u T昶：< FTZu左 IfftdsPe3 kFn齋1 g H n辱壯：.：> 542.i< ；H4c% 1.P170fl 7f：4iRh7?'jO7A9 477132.3533231 陽站 11j3.2979641et4fr39 49?1 J? J呂陽？和M時(shí)c?懇帥： 丞舟Tt5 活P氏5723 加6606911 $2 K &9&5J 47197735344 Pt* ft ,m 敦l391 2-2：

14、7?Q13B78?494 ；. Tt9 773. Mfii6WnAOI5? V,卩也 5534Z eC2S37311265 Faii 19592 1203182068 K:七=吐4 Xav 4門 閡站I If岡d：抽 砒5W * ,t 也.'t ：t t? 371. 5?1 伽2恥55£2>,-?-*n10-. 7.35331 E7337&8 kfi/u *. i:叢*:腫幗w 1 1鮎了貯”也爪馮創(chuàng)W-LTM2 Zai. »1030324? fc->：- XPt92 503 A. 3 0£41 6+46 ? b Pa4) ；iK3 簽

15、«55汨30畀曲Mdi W吐二吐戸 itatt ；?2. 31462Z0709JJ57 ti J讓=乏住戍處理；332 3S3650/313584 + .王*”20. 0 kg/ek曲蘋掘；X S 力F ；5?1.15?1726?0aJ3 N 耶-.i 京勺 Fi： I2 ；5S56311 245齷 1 N 艷也早界心 0 609971221 306?9 kg- Hail, h：2. Excel計(jì)算（為最終循環(huán)參數(shù)的選?。┻M(jìn)氣道總壓恢復(fù)系數(shù)b i0.97n Cl0.87n Cm0.88n Ch0.88主燃燒效率n b0.98主燃燒室總壓恢復(fù)系數(shù)b b0.98高壓渦輪效率n TH0.8

16、9低壓渦輪效率n TL0.91尾噴管總壓恢復(fù)系數(shù)b e0.98高壓軸機(jī)械效率n mH0.98低壓軸機(jī)械效率n mL0.98相對(duì)功率提取系數(shù)CT03空氣的定壓比熱容Cp1005空氣的比熱比k1.4燃?xì)舛▔罕葻崛軨pg1244燃?xì)獗葻岜菿g1.33燃油低熱值Hu42900高壓渦輪相對(duì)冷卻氣量S 10.07低壓渦輪相對(duì)冷卻氣量S 20.01飛機(jī)相對(duì)引氣量卩0.01相對(duì)功率提取效率n mp0.98涵道比B12風(fēng)扇增壓比 n cl1.5增壓級(jí)增壓比 n cm3高壓壓氣機(jī)增壓比n ch9總增壓比40.5燃燒室出口總溫Tt41565風(fēng)扇直徑d1.75進(jìn)氣道進(jìn)口靜溫T0216.7進(jìn)氣道進(jìn)口靜壓P022700進(jìn)

17、口聲速aO295.107進(jìn)口速度cO236進(jìn)口總溫TtO244.44進(jìn)口總壓PtO34602.5出口總溫Tt2244.44出口總壓Pt233564.425進(jìn)氣道流量W207.1439447風(fēng)扇出口總溫Tt2'278.9493823風(fēng)扇出口總壓Pt2'50346.6375風(fēng)扇每千克空氣所消耗的功Lcl34681.92921風(fēng)扇出口流量W22207.1439447中壓壓氣機(jī)出口總溫Tt2"395.8349131中壓壓氣機(jī)出口總壓Pt2"151039.9125中壓壓氣機(jī)每千克空氣所消耗的功Lcm117469.9584增壓級(jí)出口流量W2315.93414959高壓壓

18、氣機(jī)出口總壓 Pt31359359.213高壓壓氣機(jī)出口總溫Tt3788.7208581壓氣機(jī)每千克空氣消耗的功Lch394850.3748高壓壓氣機(jī)出口流量 w315.93414959燃燒室油氣比f0.02878642燃燒室出口總壓Pt41332172.028燃燒室出口總溫Tt41565燃燒室出口流量W414.91748141高壓渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)口總壓Pt4a1332172.028高壓渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)口總溫 Tt4a1500.453215高壓渦輪進(jìn)口流量 W4a16.03287188高壓渦輪出口總溫Tt451178.566045高壓渦輪落壓比 n th3.039182966高壓渦輪出口總壓 Pt4543

19、8332.2897高壓渦輪出口流量 W4516.03287188低壓渦輪導(dǎo)向器出口與進(jìn)口總溫比Tt4c/Tt4.50.995479695低壓渦輪進(jìn)口總溫 Tt4c1173.238567低壓渦輪進(jìn)口總壓 Pt4c438332.2897低壓渦輪進(jìn)口流量 W4c16.19221338低壓渦輪出口總溫與進(jìn)口總溫比Tt5/Tt4c0.662182856低壓渦輪出口總溫Tt5776.8984652低壓渦輪落壓比n tl6.488323025低壓渦輪出口總壓Pt567557.10035低壓渦輪出口流量W516.19221338內(nèi)涵尾噴口總溫Tt9776.8984652內(nèi)涵尾噴口總壓 Pt966205.95834內(nèi)涵尾噴管出口馬赫數(shù) Man1.357804315內(nèi)涵尾噴管出口截面靜溫 T9595.6899551內(nèi)涵尾噴管出口聲速 a9476.8944839內(nèi)涵尾噴管出口速度 c9647.529388內(nèi)涵尾噴管流量Wn16.19221338外涵尾噴口總溫 Tt9'