航空发动机总资料
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航空发动机设计用手册
航空发动机设计用手册是一种指导工程师和设计人员进行航空发动机设计的参考资料。
这些手册通常包含了关于发动机设计的基本原理、设计方法、性能参数和相关规范等内容。
航空发动机设计用手册的主要内容包括以下几个方面:
1. 基本原理:介绍航空发动机的工作原理,包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管等关键组件的原理和功能。
2. 设计方法:介绍航空发动机设计的基本方法和流程,包括初步设计、详细设计和验证等阶段的技术要求和方法。
3. 性能参数:提供航空发动机的性能参数,如推力、燃油消耗率、高空性能等,以便设计人员在设计过程中能够准确评估发动机的性能。
4. 材料和制造工艺:介绍航空发动机所使用的材料和制造工艺,包括高温合金、陶瓷材料和先进的制造工艺等,以确保发动机能够满足高温、高压和高速等极端工况下的要求。
5. 相关规范和标准:列举航空发动机设计和制造的相关规范和标准,包括国际航空组织(ICAO)和民用航空局(CAA)等权威机构发布的规定,以确保航空发动机符合安全和环保要求。
航空发动机设计用手册对于工程师和设计人员来说是一种非常有价值的参考资料。
它们提供了全面的信息和指导,帮助设计人员理解航空发动机的原理和性能要求,从而设计出可靠、高效和安全的航空发动机。
1、xxxx南方公司:【WS11】(仿乌克兰AI25),小推力不加力涡扇,推力16千牛,2002年已批量生产,用于K8/JL8、无人机。
【WS16】(引进乌克兰AI-222-25F),小推力加力涡扇,加力推力42千牛,预计2009年批量生产,用于L15/JL15系列。
【WZ8G】★(引自法国-WZ8A改),小功率涡轴,功率560千瓦,2005已年批量生产,用于Z9系列、Z11系列升级。
【WZ6】(仿法国TM-3C),中功率涡轴,功率1160千瓦,2000年批量生产,用于Z8系列。
【WZ9】★(仿加拿大普惠PT6C),中功率涡轴,功率1200~1450千瓦,2008年批量生产,用于Z10、Z15(6吨机)、Z8F系列。
【WJ6C】★,中功率涡浆,功率3600千瓦,2006年已批量生产,用于Y9(国产6桨机)系列。
【WJ9】(WZ8核心),小功率涡浆,功率550千瓦,1995年已批量生产,用于Y12系列。
【WJ5E】(东安动力-通用),中功率涡浆,功率2000千瓦,1990年已批量生产,用于Y7系列。
2、xx燃气涡轮院(预研基地):【WS500】★,小推力涡扇,推力5~10千牛,2005年已批量生产,用于无人机、巡航导弹。
【WS15】★,高推重比大推力涡扇,加力推力达180千牛,在研,用于未来四代战机。
3、xxxx航发公司:【WS9秦岭】(仿改英国斯贝202),中推力涡扇,加力推力92千牛,2002年已批量生产,用于JH7A(飞豹)系列。
-------【QC260】★(引自乌克兰DA80),大功率燃气轮机,功率25000千瓦,2007年已批量生产,用于052B/C(双发6000T)大驱系列等。
4、xxxx航发公司:【WS12泰山】★(中推核心),中推力涡扇,加力推力80千牛,2008年批量生产,用于J7、JL9和J8系列升级换代及双发型J10C。
【WS12B】(WS12加大涵道比加力改型),中推力涡扇,加力推力100千牛,预计2009年批量生产,用于JH7B(飞豹)。
第四代军用航空发动机(F119和EJ2000)资料来源:西北工业大学F119 :结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围:加力 15568daN中间 9786daN用途: F22结构与系统:风扇:3级轴流式,无进口导流叶片,宽弦设计高压压气机:6级轴流式,整体叶盘结构燃烧室:环型,浮壁结构高压涡轮:单级轴流式,采用第三代单晶涡轮叶片材料,隔热涂层和先进冷却结构低压涡轮:单级轴流式,与高压涡轮对转加力燃烧室:整体式,内外涵各设单圈喷油环矢量喷管:二元矢量收敛-扩张喷管,俯仰方向可作-20度到 +20度的偏转控制系统:第三代双余度FADEC装备F119的F22研制概况:F119 是普惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机.其设计目标是:不加力超音速巡航,非常规机动和短距起落能力,隐身性能,寿命费用降低至 25% ,零件数减少 40%~60% ,推重比提高 20%, 耐久性提高两倍,零件寿命延长 50% .F119 上采用的先进技术有:三维粘性叶轮机设计方法,整体叶盘结构,高紊流度强旋流主燃烧室头部,浮壁式燃烧室结构,高低压涡轮旋向相反,整体加力式燃烧室设计,二元矢量喷管和第三代双余度 FADEC 等 .试车台上的F119收敛-扩张型尾喷管EJ2000 :结构形式:双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围:中间6000daN加力9000daN用途:欧洲战斗机EF2000结构与系统:风扇:3级轴流式,采用三维跨音速宽弦叶片,无进口导流叶片.压比约为4.0高压压气机:5级轴流式燃烧室:环型,蒸发式喷油嘴涡轮:单级轴流式低压涡轮+单级轴流式高压涡轮加力燃烧室:燃烧和混合型,采用多根径向火焰稳定器尾喷管:全程可调收敛-扩张式控制系统:FADEC,具有故障诊断和状态监视能力装配EJ2000发动机的EF2000战斗机研制概况:EJ2000是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,用于欧洲四国联合研制的九十年代战斗机 EF2000.参加工作的有英国的罗 ? 罗公司,德国发动机涡轮联合公司,意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司.1991年10月EJ2000原型机首次运转.在发动机的设计要求中,除了达到高推重比(10)和地耗油率外,特别强调高的可靠性,耐久性和维修性及低的寿命期费用.EJ2000发动机EJ2000全景图。
一、填空题1.推力是发动机所有部件上的代数和。
2.航空发动机压气机可以分成、和等三种类型。
3. 发动机是我国首台两倍音速飞机用发动机。
4.燃气涡轮发动机的核心机由压气机、燃烧室和组成5.在轴流式压气机的工作叶轮内,气流相对速度,压力、密度增加。
6. 加力燃烧室点火方式一般有:、、三种。
7.航空发动机的燃烧室类型可以分为燃烧室、燃烧室和燃烧室。
8.在压气机平面叶栅内的流动分析中,绝对速度、相对速度和牵连速度之间的关系可以用表示。
9. 发动机的推重比是指海平面静止条件下与之比。
10.发动机内机械能一定时,获得这部分能量的空气流量越大,发动机的推力,这个原理称为涡扇发动机的。
11.涡轮的基本类型主要分为涡轮和涡轮12.发动机是中国首款自主研发的涡轮轴发动机。
13. 航空燃气涡轮发动机是将转化为的动力装置。
14. 涡轮冷却的气源主要来自、、。
15. 在轴流式压气机的整流环内,气流绝对速度,压力增加。
16. 加力燃烧室的燃烧过程是由、和三部分组成。
17. 加力燃烧室中的作用是使气流产生紊流,形成回流区,加速混合气形成,加强燃烧过程。
18. 只要是绝能流动,不管有无流动损失,和不变。
19. 超声速气流一般通过一道激波,将被减速为亚声速气流。
20.燃烧室的点火一般分为点火和点火两种形式。
21.压气机增压比的定义是压气机压力与压力的比值。
22.为了降低燃气轮机的耗油率同时又能输出较大的功率,设计增压比一般大于增压比,低于增压比。
23. 燃气涡轮发动机的核心机由、和组成。
24. 在压气机平面叶栅内的流动分析中,组成速度三角形的三个速度名称分别为、和。
25. 燃气流过涡轮导向器内,其速度,压力。
26. 在0~9站位系统中,进气道出口为站位。
27.涡轮落压比的定义是涡轮压力与压力的比值。
二、选择题1.航空燃气涡轮喷气发动机经济性的指标是()。
A.单位推力B.燃油消耗率C.涡轮前燃气总温D.喷气速度2.航空发动机研制和发展面临的特点不包括下列哪项()。
航空发动机主要部件介绍航空发动机是飞机的心脏,是实现飞行动力的关键部件。
它由众多主要部件组成,每个部件都发挥着重要的作用。
本文将从气缸、涡轮、燃烧室和喷嘴等几个方面介绍航空发动机的主要部件。
气缸是航空发动机中的重要组成部分之一。
气缸是发动机的燃烧室,通过气缸内的活塞来完成燃烧过程。
气缸内的燃料与空气混合后,被点燃产生高温高压气体,推动活塞运动,从而驱动发动机的转子。
气缸的材料通常采用高强度、高温耐受性的合金材料,以确保发动机在高温高压环境下的正常工作。
接下来是涡轮,也是航空发动机的重要组成部分之一。
涡轮是由多个叶片组成的旋转机构,通过高温高压气体的冲击,驱动涡轮旋转。
涡轮旋转时,带动压气机和涡轮机等部件的转动,从而实现发动机的工作。
涡轮的材料通常采用耐高温、高强度的合金材料,以确保发动机在高温环境下的可靠运转。
燃烧室是航空发动机中的关键部件之一。
燃烧室是将燃料和空气混合并点燃的场所,产生高温高压气体,推动活塞运动。
燃烧室需要具备高温耐受性和良好的密封性,以防止燃气泄漏和热量损失。
燃烧室的结构通常采用复杂的冷却系统和热隔离材料,以确保燃烧室内部的温度在可控范围内。
喷嘴是航空发动机中的重要部件之一。
喷嘴主要负责将高温高压气体排出发动机,并产生推力。
喷嘴的结构通常采用可调节的喷嘴喉道,使喷出的气体能够以最佳角度和速度排出,从而提高发动机的效率和推力。
喷嘴的材料通常采用高温耐受性和耐腐蚀性较好的合金材料。
除了以上介绍的部件外,航空发动机还包括压气机、燃油系统、冷却系统和控制系统等。
压气机用于将空气压缩,提供给燃烧室进行燃烧。
燃油系统负责将燃料供给燃烧室,确保燃料的正常燃烧。
冷却系统用于降低发动机中各部件的温度,保证其正常工作。
控制系统则负责监控和控制发动机的运行,确保其安全可靠。
航空发动机的主要部件包括气缸、涡轮、燃烧室和喷嘴等。
这些部件密切配合,共同完成发动机的工作。
它们的设计和制造需要考虑到高温高压的环境和复杂的工作条件,以确保发动机的性能和可靠性。
牌号F119用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇发动机国家美国厂商普拉特•惠特尼公司生产现状研制中装机对象F-22。
研制情况F119是普•惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,其设计目标是:不加力超音速巡航能力、非常规机动和短距起落能力、隐身能力(即低的红外和雷达信号特征)、寿命期费用降低至少25%、零件数量减少40~60%、推重比提高20%、耐久性提高两倍、零件寿命延长50%。
在8 0年代初确定的循环参数范围是:涵道比0.2~0.3;总增压比23~27;涡轮进口温度1649~1760℃;节流比1.10~1.15。
1983年9月,美国空军同时授予普•惠公司和通用电气公司金额各为2亿美元,为期50个月的验证机合同。
普•惠公司的PW5000是一种强调应用成熟技术的常规设计;而通用电气公司的GE37则是一种新颖的变循环发动机,其涵道比可在0~0.25之间变化。
后来,这两种验证机分别编号为YF119和YF120,并于1986年10月和1987年5月开始地面试验。
经过广泛的地面试验和安装在YF-22和YF-23上的初步飞行试验后,1991年4月,F-22/F119组合被选中。
据美军方有关人士谈到选择F119的原因时说,F120技术复杂,尚未经实际验证,因而研制风险较大,而且变循环设计也增加了结构和控制系统的复杂性和重量,因而维修比较困难,寿命期费用较高。
在选择时,风险和费用是主要考虑,技术先进性没有起到关键作用。
在此之前,F119已积累3000多地面试验小时,其中1500h带二元矢量喷管试验。
在F119上采用的新技术主要有:三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮转向相反、整体式加力燃烧室设计、二元矢量喷管和第三代双余度FADEC。
此外,还采用了耐温1070~1100℃的第三代单晶涡轮叶片材料、双性能热处理涡轮盘、阻燃钛合金Alloy C、高温树脂基材料外涵机匣以及用陶瓷基复合材料或碳-碳材料的一些静止结构。
国产航空发动机简介2012航空发动机被誉为“工业之花”,是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。
目前世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美、英、法、俄等少数几个国家,技术门槛之高可见一斑。
中国航空发动机工业在一片空白的基础上发展起来,从最初的仿制、改进到可以独立设计制造高性能航空发动机,走过了一条布满荆棘的发展道路。
一、涡轮喷气发动机自1956年第一台涡喷-5发动机在沈阳航空发动机厂仿制成功以来,中国航空发动机工业一直以仿制和改进为主,虽然也曾自行研制过几种发动机,但都因种种原因半途而废。
2002年定型的“昆仑”发动机是中国第一个走完自行研制全过程的航空发动机,也使中国一跃成为继美、俄、英、法后第五大航空发动机生产国。
开山之作涡喷-5产量之最涡喷-6性能最佳涡喷-141.中国首台国产涡喷发动机:涡喷-5涡喷-5是沈阳航空发动机厂根据苏联BK-1φ发动机的技术资料仿制的第一种国产涡喷发动机。
涡喷-5是一种离心式、单转子、带加力式航空发动机,属于第一代喷气发动机。
首批涡喷-5发动机在1956年6月通过鉴定,开始投入批量生产。
截至1985年涡喷-5系列发动机停产,沈阳航空发动机厂和西安航空发动机厂共生产9658台,主要用于米格-15系列和国产歼-5系列战斗机。
涡喷-5发动机的研制成功,标志着中国航空发动机工业已从制造活塞式发动机时代发展到了喷气式发动机的时代,成为了当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。
2.生产数量最多的国产涡喷发动机:涡喷-6涡喷-6是沈阳发动机厂在苏制Pд-9Б喷气发动机基础上仿制并发展而形成的一个发动机系列型号。
涡喷-6于1959年7月定型,是中国首型超音速航空发动机,属于轴流式单转子带加力燃烧室的涡轮喷气发动机。
1984年沈航首次将中国独创的沙丘驻涡火焰稳定器(北航高歌发明)成功应用于涡喷-6的改进型,彻底解决了Pд-9Б所固有的振荡燃烧现象。
涡喷-6系列发动机是产量最大国产航空发动机,总产量高达29316台,主要用于歼-6系列和强-5系列国产战机,目前仍有相当数量在役。
自上世纪40年代涡轮喷气发动机诞生以来,大大促进了飞机飞行速度、高度航程的增加,获得了巨大的军事和经济效益。
世界上的航空发达国家执行了一系列航空发动机技术基础研究计划,推出一代又一代先进军民用发动机,跨上了一个又一个技术新台阶。
在短短不到60年的时间内,表征涡轮发动机综合性能水平指标的推重比已由当初的2提高到10一级,军、民用航空发动机性能水平得到了持续不断的提高。
航空发动机行业已成为世界航空强国的军事工业和国民经济的支柱产业。
航空发动机不仅仅是性能与结构的堆砌,更反应出一个国家航空动力产业的科研基础和工业实力,期中涉及到研制思想的转变,工艺材料的进步,设计方法和设计平台的改进以及航空发动机型谱体系构建方法等等并没有在航空发动机单个型号上直接体现出来的潜在因素才是决定一个国家航空发动机产业扬帆驶向何方的灯塔。
笔者在业余关注航空发动机,尤其是大推力军用涡轮风扇发动机的过程中,收集到了大量的专业书籍和科研论文,慢慢了解到了航空发动机研制背后的故事。
本文就是对大量涉及到第四代大推力军用涡轮风扇发动机发展专业资料的重新整理,归纳和总结,并加入了笔者一点点浅薄的观点,为了不使个人的观点影响到论述大推力军用涡轮风扇发动机发展的客观性,笔者尽量只是对科研资料进行重新归纳和整理,保持了科研资料在客观事实和观点上的完整性。
特此代表业余关注,热爱祖国航空动力事业的朋友们,向这些科研资料的作者,整理者,收集者表示衷心的敬意和感谢。
在现代战斗机设计中,首先要确定的就是发动机的推力级别、推力曲线特性和推重比,因为发动机的性能决定了战斗机的设计概念和性能用途。
航空发动机的研制装备和性能指标关系到国家安全和领土完整。
没有合适的发动机型号通常都会对战斗机设计和装备产生致命性的影响,从而导致整个空军的战术体系不完整和效能低下,而一款性能先进可靠性优秀的航空发动机也可以让战斗机性能“化腐朽为神奇”。
大推力军用涡轮风扇发动机是所有军用航空发动机中推力级别最高,研制技术难度最大和在型谱发展中最核心的发动机类型。
牌号F119用途军用涡扇发动机类型涡轮风扇发动机国家美国厂商普拉特?惠特尼公司生产现状研制中装机对象F-22 。
研制情况F119 是普?惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机,其设计目标是:不加力超音速巡航能力、非常规机动和短距起落能力、隐身能力(即低的红外和雷达信号特征)、寿命期费用降低至少25%、零件数量减少40〜60%、推重比提高20%、耐久性提高两倍、零件寿命延长50%。
在8 0年代初确定的循环参数范围是:涵道比0.2〜0.3 ;总增压比23〜27 ;涡轮进口温度1649〜1760 °C;节流比1.10〜1.15。
1983 年9 月,美国空军同时授予普?惠公司和通用电气公司金额各为 2 亿美元,为期50 个月的验证机合同。
普?惠公司的PW5000 是一种强调应用成熟技术的常规设计;而通用电气公司的GE37 则是一种新颖的变循环发动机,其涵道比可在0〜0.25之间变化。
后来,这两种验证机分别编号为YF119和YF120 , 并于1986 年10 月和1987 年 5 月开始地面试验。
经过广泛的地面试验和安装在YF-22 和YF-23 上的初步飞行试验后,1991 年 4 月,F-22/F119 组合被选中。
据美军方有关人士谈到选择F119 的原因时说,F120技术复杂,尚未经实际验证,因而研制风险较大,而且变循环设计也增加了结构和控制系统的复杂性和重量,因而维修比较困难,寿命期费用较高。
在选择时,风险和费用是主要考虑,技术先进性没有起到关键作用。
在此之前,F119 已积累3000 多地面试验小时,其中1500h 带二元矢量喷管试验。
在F119 上采用的新技术主要有:三维粘性叶轮机设计方法、整体叶盘结构、高紊流度强旋流主燃烧室头部、浮壁燃烧室结构、高低压涡轮转向相反、整体式加力燃烧室设计、二元矢量喷管和第三代双余度FADEC。
此外,还采用了耐温1070〜1100 C的第三代单晶涡轮叶片材料、双性能热处理涡轮盘、阻燃钛合金Alloy C、高温树脂基材料外涵机匣以及用陶瓷基复合材料或碳-碳材料的一些静止结构。
国产航空发动机简介2012航空发动机被誉为“工业之花”,是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。
目前世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美、英、法、俄等少数几个国家,技术门槛之高可见一斑。
中国航空发动机工业在一片空白的基础上发展起来,从最初的仿制、改进到可以独立设计制造高性能航空发动机,走过了一条布满荆棘的发展道路。
一、涡轮喷气发动机自1956年第一台涡喷-5发动机在沈阳航空发动机厂仿制成功以来,中国航空发动机工业一直以仿制和改进为主,虽然也曾自行研制过几种发动机,但都因种种原因半途而废。
2002年定型的“昆仑”发动机是中国第一个走完自行研制全过程的航空发动机,也使中国一跃成为继美、俄、英、法后第五大航空发动机生产国。
开山之作涡喷-5产量之最涡喷-6性能最佳涡喷-141.中国首台国产涡喷发动机:涡喷-5涡喷-5是沈阳航空发动机厂根据苏联BK-1φ发动机的技术资料仿制的第一种国产涡喷发动机。
涡喷-5是一种离心式、单转子、带加力式航空发动机,属于第一代喷气发动机。
首批涡喷-5发动机在1956年6月通过鉴定,开始投入批量生产。
截至1985年涡喷-5系列发动机停产,沈阳航空发动机厂和西安航空发动机厂共生产9658台,主要用于米格-15系列和国产歼-5系列战斗机。
涡喷-5发动机的研制成功,标志着中国航空发动机工业已从制造活塞式发动机时代发展到了喷气式发动机的时代,成为了当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。
2.生产数量最多的国产涡喷发动机:涡喷-6涡喷-6是沈阳发动机厂在苏制Pд-9Б喷气发动机基础上仿制并发展而形成的一个发动机系列型号。
涡喷-6于1959年7月定型,是中国首型超音速航空发动机,属于轴流式单转子带加力燃烧室的涡轮喷气发动机。
1984年沈航首次将中国独创的沙丘驻涡火焰稳定器(北航高歌发明)成功应用于涡喷-6的改进型,彻底解决了Pд-9Б所固有的振荡燃烧现象。
涡喷-6系列发动机是产量最大国产航空发动机,总产量高达29316台,主要用于歼-6系列和强-5系列国产战机,目前仍有相当数量在役。
航空发动机设计手册第8册—压气机航空发动机设计手册第8册—压气机导言航空发动机作为现代飞机的核心部件之一,其设计和性能直接关系到飞机的安全和效率。
而在整个发动机中,压气机作为将空气压缩的部分,具有非常重要的作用。
本文将从深度和广度两个方面对航空发动机设计手册第8册—压气机进行全面评估,并撰写一篇有价值的文章,以帮助读者更全面、深刻地理解这一主题。
一、压气机的作用和原理压气机是航空发动机中的一个重要部件,其主要作用是将从进气口吸入的空气进行压缩,以提高空气的密度和压力,为燃烧室提供更加理想的燃烧条件。
通过高效的压气机设计,可以有效提高发动机的功率输出和燃料效率,从而提高飞机的性能和经济性。
压气机的原理主要是通过旋转的叶片对空气进行不断的加速和压缩,使其内能转化为压缩空气的动能和静能。
二、压气机设计要点及技术挑战在航空发动机设计手册第8册中,对压气机的设计要点和技术挑战进行了详细的介绍。
压气机设计需要考虑叶片的气动性能和结构强度,以确保在高速旋转和高压力下的稳定运行。
压气机的叶片布局和数量、进气口的设计和进气量的控制等都是需要精密计算和优化的关键参数。
压气机在高速飞行状态下还需要考虑气动噪声和振动问题,以确保飞机在各种工况下都能够稳定、安全地运行。
三、压气机的发展趋势和展望随着航空发动机技术的不断进步和飞机性能的不断提高,压气机的设计也在不断发展和演进。
未来的压气机将更加注重高效、轻量化和智能化的设计,以满足飞机对燃料经济性、环保性和安全性的更高要求。
随着电力推进和混合动力技术的发展,压气机在这些新型动力系统中的应用也将得到更加广泛的关注和研究。
总结航空发动机设计手册第8册—压气机作为航空发动机设计的重要参考资料,全面系统地介绍了压气机的设计原理、计算方法和性能特点。
通过对压气机的深度和广度的探讨,我们可以更好地理解航空发动机的工作原理和设计要点,从而更好地应用于飞机研发和运行中。
压气机作为航空发动机的关键部件,其设计和性能对飞机的性能和经济性都具有重要影响,因此其发展趋势和展望也值得我们深入关注和研究。
涡喷发动机系列新中国成立后,中国政府认识到航空工业之于一国的重要性,立即着手建立中国的航空工业。
1951年4月17日,当时的政府下发《关于航空工业建立的决定》,重工业部航空工业局正式成立。
与此同时,诸如哈尔滨发动机修理厂、南昌飞机修理厂、沈阳发动机修理厂、沈阳飞机修理厂和株洲发动机修理厂先后成立。
中国航空工业从一穷二白的阶段进入了修理阶段。
这些一系列工厂的建立正式拉开中国航空工业的发展大幕。
随后爆发的朝鲜战争加速中国与苏联航空工业的联系进程。
在此期间,中国也正式开启国产航发之路。
一如中国众多工业发展轨迹,中国的航空工业发展也采用了仿制苏联同时代航发开始的。
这一仿制就是四个型号,分别是苏联的BK-1F、PⅡ-9B、P-11φ-300、PⅡ-3M四型发动机。
相对应的国产型号为:涡喷-5、涡喷-6、涡喷-7、涡喷-8四型发动机。
因此,后人戏称这四个仿制型号为“照葫芦画了四个瓢”。
第一个“瓢”――涡喷-5发动机新中国刚成立之际,战火逼近中国东北。
在苏联帮助下,中国在得到米格-15、米格-17战机之时便正式着手对其进行全方位的仿制。
其发动机BK-1F更是重中之重,是“一五”计划中最重要的一项航空项目,也是中国仿制的第一种涡喷发动机,国内代号涡喷-5。
研制单位是由原沈阳航空发动机修理厂改建而来的沈阳航空发动机厂。
计划在1957年国庆前进入批量生产状态。
BK-1F发动机虽为第一代喷气式发动机,但大量采用了高强度材料和耐高温合金。
这让基础薄弱的中国材料加工业颇费周折才研制出合格的材料。
而加力燃烧室薄壁焊接、复杂的喷管加工等多项先进加工工艺对中国当时的制造加工能力是一个相当大的考验。
经过多方面的通力合作,首批涡喷-5发动机在1956年9月通过鉴定,进入了批量生产阶段。
比原计划提前了一年。
为国产歼5战机的顺利诞生,迈出了十分关键的一步。
也标志着中国航空工业已从仿制活塞式发动机发展到喷气式发动机时代,成为当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机国家之一。
航空发动机总资料第⼀章概论航空发动机可以分为活塞式发动机(⼩型发动机、直升飞机)和空⽓喷⽓发动机两⼤类型。
P3空⽓喷⽓发动机中⼜可分为带压⽓机的燃⽓涡轮发动机和不带压⽓机的冲压喷⽓发动机(构造简单,推⼒⼤,适合⾼速飞⾏。
不能在静⽌状态及低速性能不好,适⽤于靶弹和巡航导弹)。
涡轮发动机包括:涡轮喷⽓发动机WP,涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ,涡轮桨扇发动机JS。
在航空器上应⽤还有⽕箭发动机(燃料消耗率⼤,早期超声速实验飞机上⽤过,也曾在某些飞机上⽤作短时间的加速器)、脉冲喷⽓发动机(⽤于低速靶机和航模飞机)和航空电动机(适⽤于⾼空长航时的轻型飞机)。
P4燃⽓涡轮发动机是由进⽓装置、压⽓机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。
由压⽓机、燃烧室和驱动压⽓机的涡轮这三个部件组成的燃⽓发⽣器,它不断输出具有⼀定可⽤能量的燃⽓。
涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼,它们的驱动⼒都来⾃燃⽓发⽣器。
按燃⽓发⽣器出⼝燃⽓可⽤能量的利⽤⽅式不同,对燃⽓涡轮发动机进⾏分类:将燃⽓发⽣器获得的机械能全部⾃⼰⽤就是涡轮喷⽓发动机;将燃⽓发⽣器获得的机械能85%~90%⽤来带动螺旋桨,就是涡桨发动机;将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出,就是涡轮轴发动机;将⼩于50%的机械能输出带动风扇,就是⼩涵道⽐涡扇发动机(涵道⽐1:1);将⼤于80%的机械能输出带动风扇,就是⼤涵道⽐涡轮风扇发动机(涵道⽐⼤于4:1)。
P5航空燃⽓涡轮发动机的主要性能参数:1.推⼒,我国⽤国际单位制N或dan,1daN=10N,美国和欧洲采⽤英制磅(Pd),1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采⽤⼯程制⽤Kg,1Kg=9.8N;2.推重⽐(功重⽐),推重⽐是推⼒重量⽐的简称,即发动机在海平⾯静⽌条件下最⼤推⼒与发动机重⼒之⽐,是⽆量纲单位。
对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则⽤功重⽐(功率重量⽐的简称)表⽰,即发动机在海平⾯静⽌状态下的功率与发动机重⼒之⽐,KW/daN;3.耗油率,对于产⽣推⼒、的喷⽓发动机,表⽰1daN推⼒每⼩时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说,它表⽰1KW功率每⼩时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h);4.增压⽐,压⽓机出⼝总压与进⼝总压之⽐,飞速较⾼增压⽐较低,低耗油率增压⽐较⾼;5.涡轮前燃⽓温度,是第⼀级涡轮导向器进⼝截⾯处燃⽓的总温,也有发动机⽤涡轮转⼦进⼝截⾯处总温表⽰,发动机技术⽔平⾼低的重要标志之⼀;6.涵道⽐,是涡扇发动机外涵道和内涵道的空⽓质量流量之⽐,⼜称流量⽐。
航空发动机设计手册17册
航空发动机设计手册通常是涵盖了发动机设计的各个方面的综
合性资料。
一般来说,这些手册会包括发动机的基本原理、结构设计、材料选择、燃烧室设计、涡轮设计、燃油系统、空气动力学、
性能计算、试验验证等内容。
每一册手册都会深入探讨特定的主题,以便工程师、设计师和研发人员能够深入了解和掌握航空发动机的
设计原理和方法。
这些手册的内容可能会涉及到热力学、流体力学、材料科学、
机械工程等多个学科领域,因此对于想要深入了解航空发动机设计
的专业人士来说,这些手册是非常宝贵的参考资料。
通过系统学习
这些手册,工程师可以掌握航空发动机设计的基本理论和实践经验,从而在实际工程项目中能够更好地应用这些知识。
此外,航空发动机设计手册的编撰往往由行业内经验丰富的专
家学者和工程师共同完成,他们的经验和见解能够为读者提供宝贵
的指导和建议。
这些手册还可能包括了最新的研究成果和技术发展
动态,帮助读者了解行业的最新趋势和发展方向。
总之,航空发动机设计手册的17册内容应该会涵盖从基础理论
到实际应用的方方面面,对于想要深入了解航空发动机设计的专业人士来说,这些手册将是非常有益的学习资料。
通过系统学习这些手册,读者可以全面掌握航空发动机设计的理论知识和实践技能,为未来的工程项目和科研工作打下坚实的基础。
第一章概论航空发动机可以分为活塞式发动机(小型发动机、直升飞机)和空气喷气发动机两大类型。
P3空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单,推力大,适合高速飞行。
不能在静止状态及低速性能不好,适用于靶弹和巡航导弹)。
涡轮发动机包括:涡轮喷气发动机WP,涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ,涡轮桨扇发动机JS。
在航空器上应用还有火箭发动机(燃料消耗率大,早期超声速实验飞机上用过,也曾在某些飞机上用作短时间的加速器)、脉冲喷气发动机(用于低速靶机和航模飞机)和航空电动机(适用于高空长航时的轻型飞机)。
P4燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。
由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器,它不断输出具有一定可用能量的燃气。
涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼,它们的驱动力都来自燃气发生器。
按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同,对燃气涡轮发动机进行分类:将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机;将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨,就是涡桨发动机;将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出,就是涡轮轴发动机;将小于50%的机械能输出带动风扇,就是小涵道比涡扇发动机(涵道比1:1);将大于80%的机械能输出带动风扇,就是大涵道比涡轮风扇发动机(涵道比大于4:1)。
P5航空燃气涡轮发动机的主要性能参数:1.推力,我国用国际单位制N或dan,1daN=10N,美国和欧洲采用英制磅(Pd),1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N;2.推重比(功重比),推重比是推力重量比的简称,即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比,是无量纲单位。
对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比(功率重量比的简称)表示,即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比,KW/daN;3.耗油率,对于产生推力、的喷气发动机,表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说,它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h);4.增压比,压气机出口总压与进口总压之比,飞速较高增压比较低,低耗油率增压比较高;5.涡轮前燃气温度,是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温,也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示,发动机技术水平高低的重要标志之一;6.涵道比,是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比,又称流量比。
涵道比小于1为小涵道比,大于4为大涵道比,大于1小于4为中涵道比,加力式涡扇发动机涵道比一般小于1,甚至0.2~0.3。
P8~9喷气时代(主流),服役战斗机发动机推重比从2提高到7~9,定型投入使用的达9~11,我国到8。
民用大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过50000daN 巡航耗油率从20世纪50年代涡喷发动机 1.0kg(daN·h)-1下降到0.55kg(daN·h)-1,噪声下降20dB,NO X下降45%。
服役的直升飞机用涡轴发动机的功重比从2Kg/daN提高到4.6kW/daN~7.1kw/daN。
发动机可靠性和耐久性倍增,军用发动机空中停车率一般为0.2/1000EFH~0.4/1000EFH(发动机飞行小时),民用发动机为0.002/1000EFH~0.02/1000EFH。
战斗机发动机热端零件寿命达2000h,民用发动机整机寿命和热端部件寿命达20000h~30000h.P12第二章典型发动机WP5发动机(单转子):WP5发动机前身是苏联BK-1发动机,是米格15比斯、米格17、歼五、歼教五和轰五型飞机动力装置,用于吹雪车。
主要结构特点:采用离心式压气机和分管型燃烧室。
它由单级双面离心式压气机、9个分管燃烧室、单级反应式涡轮、喷管和传动机匣等主要部件组成;用于歼五和歼教五的WP5发动机还有加力燃烧室,采用收敛型可调喷口;用于轰五的WP5发动机没有加力燃烧室,采用收敛型固定喷口。
此外,还有燃油系统、滑油系统、漏油系统、电气系统和灭火装置等。
发动机最大状态推力2700daN增压比4.36,推重比3.06,涡轮前燃气温度900o C。
发动机转子支承在前、中、后3个支点上。
P14CFM56发动机(波音737):{双转子大涵道比涡轮风扇发动机}CFM556-3专为波音737系列飞机设计,主要用于B737-300、B737-400、B737-500等飞机上。
CFM56-3发动机的低压转子由一级风扇及3级低压压气机和4级低压涡轮组成,高压转子由9级高压压气机和一级高压涡轮组成。
CFM56-3-B1发动机主要性能参数:起飞最大推力为8900daN,巡航耗油率为0.678Kg/daN·h,涡轮前燃气温度1373o C,总增压比22.6,涵道比5.0,空气流量297.4Kg/s,推重比5.0,压气机增压比:22。
P20第四章燃气涡轮发动机基础知识对涡轮喷气发动机,其推力不仅由气体给予内壁的反作用力与作用在外壁上的大气压力的合力之差所构成,而且还包括气体给予发动机内部各部件的反作用力。
在进气道中,当飞机在飞行时由于速度冲压,空气进入进气道压力升高,作用在内壁上的气体压力的合力与作用在外壁上的大气压力的合力之差,造成一个向前的轴向力。
在压气机中,由于工作叶片和整流叶片都组成扩张型通道,气体减速增压,因此,在压气机上作用着很大的向前的轴向力。
在燃烧室中,由于燃烧室头部常为扩张型,气流减速,压力提高,因此,在头部造成一个向前的轴向力。
而在燃烧室后段,略微收敛,流速增大压力减小,而造成一个向后的轴向力。
但由于燃烧室进口面积小于出口面积,所以向前的轴向力大于向后的轴向力,两者之差就是作用在燃烧室上的轴向力。
在涡轮中由于导向叶片通道和涡轮导向叶片都是收敛型,燃气流经涡轮时,膨胀加速,压力降低,所以导向叶片和涡轮叶片都承受一个向后的轴向力。
在喷管中,由于喷管收敛,压力降低,但仍大于大气压力,故作用在喷管内壁上的燃气压力的合力与作用在外壁上的大气压力的合力之差,是一个向后的轴向力。
应该指出,喷管中虽然是产生向后的轴向力,抵消了一部分向前的轴向力,但是有了它才能使发动机的工作过程得以正常进行。
否则压差建立不起来,发动机不可能正常工作,也就不能产生推力。
涡轮喷气发动机各部件所承受的轴向力,有的向前,有的向后向前的轴向力与向后的轴向力之差,就是涡轮喷气发动机的推力。
P57涡扇发动机:不带加力的双转子涡轮风扇发动机,由进气道、风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮和喷管组成。
涡扇发动机具有两个气流通道,分别称为内涵道和外涵道。
内涵道相当于涡喷发动机,外涵道为风扇后的环形气流通道。
涡扇发动机是借增大流过内、外涵道两路空气的动能,从而使内、外两路同时产生推力的。
P69P69主要参数:1)涵道比Y: 流量Qm—单位时间流过的气体的质量(进或出);单位Kg/s。
Y=Qmout/Qmin Qmout内涵道质量流量Qmin外涵道质量流量2)EPR发动机压比: EPR发动机压比,是表征发动机推力的低压涡轮后总压参数之一。
EPR=————————————也有的发动机用外涵压气机(或风扇)进口总压道风扇后的总压和发机动进口总压之比表征EPR。
分类:涡扇发动机可按涵道比划分类别:Y<1:1时,称为低涵道比涡扇发动机;Y在2:1~3:1称为中涵道比涡扇发动机;Y>4:1称为高涵道比涡扇发动机。
P71第五章进气道进气道的主要性能参数:1.空气流量Qm 进气道的空气流量为每秒钟流过进气道的空气的质量流量,记为Qm,法定单位Kg/s。
Qm=pCA,P—空气密度;C—进口气流速度;A—进气道进口面积。
P732.总压恢复系数G in 总压恢复系数定义为进气道出口总压与进口总压之比,G in=p*1 /p*0。
由于气流流过进气道总会有各种原因引起能量损失,所以恢复系数总小于1,但恢复系数越小损失越大所以应尽量大于1。
3.畸变指数进气道出口的压力分布是不均匀的。
流场出口截面中最高总压和最低总压之差与最高总压之比叫作畸变指数。
—p*1maxp*0min p*1—进气道出口截面总压。
畸变—D=—————————系数是描述进气道出口气流分布p*1max 状态的参数。
畸变指数越小,说明出口流场(参数分布)越均匀。
4.进气道的冲压比π*in进气道出口的总压与来流(0站位)静压的比值叫作进气道的冲压比,记为π*in。
进气道的冲压比有3个影响因p*1素:流动损失G in,飞行速度V,大气温度T0。
当飞π*in=——行速度和流动损失保持不变,T0升高,π*in降低;当流p*0动损失和大气温度保持不变,V增大,π*in提高;当飞行速度和大气温度保持不变,G in提高,π*in增大。
P74影响冲压比的因素:飞行Ma数和进气道总压恢复系数G in P77亚声速进气道:亚声速进气道是在亚声速和低超声速(Ma<1.5)飞行范围内使用的进气道。
它一般为扩张型管道。
亚声速进气道的内部损失的大小主要取决于进气道的形状。
P80超声速进气道:当Ma>1.5后正激波压力损失会显著增大,致使G in数值明显下降。
同时,进气道所引起的外部阻力也增大,引起发动机的推力迅速减小,即出现进气道不能保证发动机性能要求的问题。
实质是大Ma数时激波太强,而引起压力损失过大。
这样对于大Ma数的飞机,为降低激波强度、减小压力损失,就要用超声速进气道。
超声速进气道利用激波系增压来达到以最小的压力损失完成冲压压缩过程。
P811】外冲压式超声速进气道中心锥体后缩—亚声速进气道—低速中心椎体前伸—超声速进气道—高速P82第六章压气机评定压气机性能主要指标:增压比、效率、外廓尺寸和重量、工作可靠性、制造和维修费用。
对航空发动机最重要的指标之一是外廓尺寸,它用单位空气流量来衡量,即通过发动机单位面积的空气流量。
P89转子:压气机转子由工作叶轮(包括工作叶片、鼓筒或鼓盘)及连接件组成,转子构成压气机的旋转部分。
压气机转子的基本结构形式:鼓式(抗弯刚性好,结构简单,但承受离心载荷能力差,适用低速转子,只能在圆周速度较低不大于180~200m/s条件下使用)、盘式(承受离心载荷能力强,但抗弯刚性差,很少单独使用)和鼓盘式(抗弯刚性好,承受大离心载荷能力,高压转子用的多,特别是双转子压气机的高压转子广泛使用)P102工作叶片:工作叶片是轴流式压气机的重要零件之一。
主要由:叶身和榫头两部分组成。
较长的叶片在叶身中部常常带一个减振凸台,作用是为了避免发生危险的共振或颤振。