發(fā)動機(jī)原理(第一章23講)課件

1、第二節(jié) 推力公式一、有效推力(可用推力) 發(fā)動機(jī)提供的推進(jìn)飛機(jī)向前運(yùn)動的力，其大小等于流經(jīng)發(fā)動機(jī)內(nèi)、外的氣流對發(fā)動機(jī)各部件表面反作用力的軸向合力，用“Feff”表示。提供推動力的作用：(1) 克服阻力(2) 飛機(jī)達(dá)到一定速度機(jī)翼產(chǎn)生升力(3) 矢量推力*2022/7/24二、推力公式推導(dǎo)取發(fā)動機(jī)單獨(dú)安裝于短艙的安裝形式遠(yuǎn)前方為“0”截面短艙進(jìn)口為“01”截面尾噴管出口為 “9”截面2022/7/24氣流流經(jīng)發(fā)動機(jī)內(nèi)、外所產(chǎn)生的反作用力：Fout：氣流作用于短艙外表面的軸向合力Fin： 發(fā)動機(jī)內(nèi)各部件所受氣流反作用力的軸向 合力2022/7/24 F out :dA 短艙外表面微元面積在垂直于軸

2、向 方向上的投影；X f 摩擦阻力因與飛行方向相反，故均為負(fù)。2022/7/24發(fā)動機(jī)各部件受力分布2022/7/24Fin ：運(yùn)用動量原理控制體進(jìn)、出口氣流動量變化 全部軸向力的合力控制體包括：短艙包含的氣流和進(jìn)氣道前方一段擴(kuò)張管流。以氣流運(yùn)動方向?yàn)檎?。Fin 與 Fin 為一對大小相等、方向相反的力。2022/7/242022/7/242022/7/24有效推力計(jì)算公式前三項(xiàng)：發(fā)動機(jī)內(nèi)推力，簡稱推力(F)；后三項(xiàng)：稱為阻力附加阻力、壓差阻力、摩擦阻力。2022/7/24推 力 公 式推力附加阻力壓差阻力摩擦阻力2022/7/24阻力：附加阻力：因進(jìn)口氣流受發(fā)動機(jī)工作而有別于均勻外界大氣壓力

3、而造成的阻力。與飛機(jī)飛行狀態(tài)、姿態(tài)，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，進(jìn)氣道調(diào)節(jié)等因素有關(guān)。壓差阻力：發(fā)動機(jī)外部繞流壓力作用于發(fā)動機(jī)外表面而形成的阻力。與飛機(jī)飛行狀態(tài)、姿態(tài)，發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，尾噴管調(diào)節(jié)等因素有關(guān)。摩擦阻力：發(fā)動機(jī)外部繞流與發(fā)動機(jī)外表面產(chǎn)生摩擦形成的阻力。2022/7/24附加阻力由發(fā)動機(jī)進(jìn)口前“自由”流變化引起。在超音速飛行條件下，由于激波的出現(xiàn)，壓力將發(fā)生劇烈變化，附加阻力將增大。2022/7/24Feff 與 F對于亞音速飛機(jī)，由于發(fā)動機(jī)對氣流擾動較小,可以近似認(rèn)為: Feff F對于超音速飛機(jī)在超音速飛行時(shí)激波的出現(xiàn), Feff F 三項(xiàng)損失不容忽視!2022/7/24Feff 與 F三項(xiàng)

4、阻力又稱為安裝損失,除以上影響因素外還與發(fā)動機(jī)在飛機(jī)上的安裝位置有關(guān)“F”又稱為非安裝推力“Feff”又稱為安裝推力飛機(jī)機(jī)體設(shè)計(jì)必須與發(fā)動機(jī)工作相互匹配，以減小安裝損失。2022/7/24安裝位置2022/7/24發(fā)動機(jī)在飛機(jī)上的安裝位置2022/7/24推 力2022/7/24第三節(jié) 性能指標(biāo)和基本要求2022/7/24一、性能指標(biāo)1. 推力單位：牛頓(N) 或 拾牛頓(daN) 發(fā)動機(jī)推力大小僅僅反映飛機(jī)的推力需求, 不能反映不同推力級發(fā)動機(jī)之間的性能優(yōu)劣例如:GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s D=3.524mwp-11(無人機(jī)) F=8500N, q

5、ma=13kg/s D=0.3m2022/7/24(1) 單位推力定義: Fs = F / qma完全膨脹時(shí): Fs =V9 V0 單位: N s / kg每秒鐘通過發(fā)動機(jī)的每公斤工質(zhì)產(chǎn)生的推力起飛狀態(tài): Fs (600 750)N Fs af (1000 1250)N2022/7/24(2) 推重比定義: FW = F / WE WE表示發(fā)動機(jī)靜重綜合性指標(biāo):氣動設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料高推重比始終是軍用發(fā)動機(jī)追求的目標(biāo)統(tǒng)計(jì)： WE增加1公斤導(dǎo)致飛機(jī)WA增加2.5公斤飛機(jī)推重比將直接影響飛機(jī)性能飛機(jī)推重比=1.15 發(fā)動機(jī)推重比=102022/7/24（3）迎面推力定義： F A= F / Am

6、ax單位： N / m22022/7/242. 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)(1) 燃油流量 q mf (kg.f / Hr 或 kg.f / s)單位時(shí)間內(nèi)消耗的燃油量 q mf越低，航程越長；q mf越低，省燃料。不能反映不同推力級發(fā)動機(jī)之間的經(jīng)濟(jì)性好壞。2022/7/24（2）單位燃油消耗率定義：f 油氣比（qmf / qma)單位：kgf /N.Hr 每工作1小時(shí)每產(chǎn)生1牛頓推力消耗的燃油量簡稱：耗油率起飛狀態(tài)：渦噴發(fā)動機(jī) 0.08-0.12 kgf /N.Hr 渦扇發(fā)動機(jī) 0.03-0.05 kgf /N.Hr 2022/7/24二、使用性能要求1. 起動迅速可靠(地面、空中） t = (30-60 s) 2. 加、減速性能好 指發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速迅速增加或減小，使發(fā)動機(jī)推力迅速加大或減小的能力。 t = (5 - 15 s)2022/7/243.工作穩(wěn)定、可靠性好使用中避免發(fā)生：熄火、超溫、超轉(zhuǎn)、喘振等。結(jié)構(gòu)完整性；安全可靠事故率：發(fā)動機(jī)故障引起飛行事故次數(shù)/10萬小時(shí)空中停車率：空中停車次數(shù)/工作千小時(shí)（IFSD）返修率（Shop Visit Ratio / 1000hr）平均無故障間隔時(shí)間(Meaning Time Between Faults)正點(diǎn)率2022/7/244.壽命長 兩次返修之間