民航發(fā)動機簡介2熱力循環(huán)

1、COMAC PROPRIETARY INFORMATIONThe information contained in this document is COMAC proprietary information and is disclosed in confidence. It is the property of COMAC and shall not be used, disclosed to others or reproduced without the express written consent of COMAC.民民 航航 發(fā)發(fā) 動動 機機 第二部分第二部分黃國平黃國平 李傳鵬

2、李傳鵬22022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機 本質(zhì)上是一種熱力發(fā)動機本質(zhì)上是一種熱力發(fā)動機 用空氣作為提供推力的工作流體用空氣作為提供推力的工作流體 必須將流經(jīng)發(fā)動機的空氣加速，即增加必須將流經(jīng)發(fā)動機的空氣加速，即增加動能動能 工作過程是：首先增加壓力能，繼而增工作過程是：首先增加壓力能，繼而增加熱能，最后再以高速噴氣流的形式轉加熱能，最后再以高速噴氣流的形式轉變成動能變成動能32022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRene lorin等壓燃燒等壓燃燒連續(xù)過程連續(xù)過程 進氣進氣 壓縮壓縮 燃燒燃燒 排氣排氣42022-3-

3、21熱力循環(huán)熱力循環(huán)容積容積燃燒燃燒增加熱能增加熱能膨脹膨脹通過渦輪與噴管通過渦輪與噴管壓縮壓縮增加壓力能增加壓力能壓力壓力外部空氣外部空氣52022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)燃氣渦輪發(fā)動機是熱力發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機是熱力發(fā)動機燃燒溫度愈高，下游膨脹部件（渦輪）可作的功愈多燃燒溫度愈高，下游膨脹部件（渦輪）可作的功愈多燃燒溫度不超過渦輪部件設計和材料所容許的燃氣溫度燃燒溫度不超過渦輪部件設計和材料所容許的燃氣溫度在渦輪部件中使用氣冷工作葉片允許更高的燃氣溫度在渦輪部件中使用氣冷工作葉片允許更高的燃氣溫度62022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRen

4、e lorin工作循環(huán)各階段中空氣的：壓力工作循環(huán)各階段中空氣的：壓力P P體積體積V V絕對溫度絕對溫度T T 壓縮過程：壓縮過程：PP、VV，TT 壓氣機壓氣機 燃燒過程：燃燒過程：TT、VV，P P 燃燒室燃燒室 膨脹過程膨脹過程: : TT、PP，V V 渦輪渦輪72022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán) 在空氣流過發(fā)動機的過程中，從氣動力和能量的要求在空氣流過發(fā)動機的過程中，從氣動力和能量的要求來看需要空氣的速度和壓力發(fā)生變化來看需要空氣的速度和壓力發(fā)生變化在壓縮過程中，只要求空氣壓力升高，并不要求在壓縮過程中，只要求空氣壓力升高，并不要求其速度有太多降低；其速度有太多降低；在燃燒后，空氣

5、已經(jīng)受熱并且其內(nèi)部能量增加，在燃燒后，空氣已經(jīng)受熱并且其內(nèi)部能量增加，就需燃氣的勢能（壓力和速度）來驅(qū)動渦輪旋轉；就需燃氣的勢能（壓力和速度）來驅(qū)動渦輪旋轉；在推進噴管中，要求高的出口速度；在推進噴管中，要求高的出口速度；氣流的局部減速也是需要的，在燃燒室中，要提氣流的局部減速也是需要的，在燃燒室中，要提供一個低速區(qū)供火焰燃燒供一個低速區(qū)供火焰燃燒82022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRene lorin 這種不同的變化受空氣流過發(fā)動機時的涵道尺寸和形這種不同的變化受空氣流過發(fā)動機時的涵道尺寸和形狀的影響狀的影響 在要求速度能轉換成壓力的地方，通

6、道呈擴張形在要求速度能轉換成壓力的地方，通道呈擴張形（民機發(fā)動機此情況多為亞音速）（民機發(fā)動機此情況多為亞音速）92022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRene lorin 在要求將燃氣中存儲的能量轉換成速度能的場在要求將燃氣中存儲的能量轉換成速度能的場合，便采用收斂通道或噴管合，便采用收斂通道或噴管102022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán) 在遇到超音速在遇到超音速的場合，便采用收的場合，便采用收斂斂- -擴展噴管即文擴展噴管即文氏管，以便將燃氣氏管，以便將燃氣中的能量最大限度中的能量最大限度地轉換成動能地轉換成動能112022-3-21熱力循環(huán)熱力

7、循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRene lorin渦槳發(fā)動機是將燃氣渦槳發(fā)動機是將燃氣的能量轉換成機械功的能量轉換成機械功驅(qū)動螺旋槳，燃氣流驅(qū)動螺旋槳，燃氣流中的大部分能量被額中的大部分能量被額外的幾級渦輪吸收，外的幾級渦輪吸收，并通過軸驅(qū)動螺旋槳并通過軸驅(qū)動螺旋槳渦軸發(fā)動機渦軸發(fā)動機將將燃氣的大部分燃氣的大部分能量轉換成機能量轉換成機械功輸出械功輸出122022-3-21熱力循環(huán)熱力循環(huán)1913 1913 法國法國 Rene lorinRene lorin內(nèi)外涵原理涉及到氣內(nèi)外涵原理涉及到氣流的分流。所有吸入流的分流。所有吸入的氣流經(jīng)過最初的低的氣流經(jīng)過最初的低壓壓縮，一定百分比壓壓縮，一定百分比的氣流流入外涵道，的氣流流入外涵道，其余部分以常規(guī)方式其余部分以常規(guī)方式流入燃燒系統(tǒng)，這一流入燃燒系統(tǒng)，這一原理有益于改善推進原理有益于改善推進效