航空发动机工作原理.ppt

1、思考题思考题思考题思考题n n简述航空发动机的发展历程简述航空发动机的发展历程简述航空发动机的发展历程简述航空发动机的发展历程n n四代机（飞机和发动机）的技术特点是什么？四代机（飞机和发动机）的技术特点是什么？四代机（飞机和发动机）的技术特点是什么？四代机（飞机和发动机）的技术特点是什么？代表机型是什么？代表机型是什么？代表机型是什么？代表机型是什么？n n热力学第一、第二定律热力学第一、第二定律热力学第一、第二定律热力学第一、第二定律n n焓、总温、总压焓、总温、总压焓、总温、总压焓、总温、总压n n激波、正激波、斜激波激波、正激波、斜激波激波、正激波、斜激波激波、正激波、斜激波n n相似

2、理论相似理论相似理论相似理论航空发动机航空发动机的发展经历的发展经历活塞式活塞式活塞式活塞式+螺旋桨螺旋桨螺旋桨螺旋桨（二战前）音障涡涡涡涡 喷喷喷喷（20世纪4050年代）涡涡涡涡 扇扇扇扇（20世纪60年代）高热力性能，结构工艺水平推力矢量技术新一代涡扇（20世纪80年代）经济性新一代涡扇新一代涡扇新一代涡扇新一代涡扇的的的的5S5S5S5S特性特性特性特性隐身性（隐身性（隐身性（隐身性（stealthstealthstealthstealth）超音速巡航（超音速巡航（超音速巡航（超音速巡航（supersonic cruisesupersonic cruisesupersonic crui

3、sesupersonic cruise）短距起降（短距起降（短距起降（短距起降（short range takeoff and landingshort range takeoff and landingshort range takeoff and landingshort range takeoff and landing）超机动性（超机动性（超机动性（超机动性（super maneuverabilitysuper maneuverabilitysuper maneuverabilitysuper maneuverability）高维修性（高维修性（高维修性（高维修性（serviceabi

4、lityserviceabilityserviceabilityserviceability）第第2章章航空燃气轮机的工作原理航空燃气轮机的工作原理Principle of Aero Principle of Aero GasturbineGasturbine Engine Engine涡轮喷气发动机五大部件：涡轮喷气发动机五大部件：涡轮喷气发动机五大部件：涡轮喷气发动机五大部件：进气道进气道进气道进气道、压气机压气机压气机压气机、燃烧室燃烧室燃烧室燃烧室、涡轮涡轮涡轮涡轮、尾喷管尾喷管尾喷管尾喷管2.1 航空燃气轮机概述航空燃气轮机概述 进气道进气道压气机压气机燃烧室燃烧室涡轮涡轮排气喷管排

5、气喷管n附件系统附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等燃油、润滑、启动、空气、电气等)2.1 航空燃气轮机概述航空燃气轮机概述 n n涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气，空气在涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气，空气在涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气，空气在涡喷发动机工作时连续不断地吸入空气，空气在发动机中经过发动机中经过发动机中经过发动机中经过压缩压缩压缩压缩、燃烧燃烧燃烧燃烧和和和和膨胀膨胀膨胀膨胀过程产生高温高过程产生高温高过程产生高温高过程产生高温高压燃气从尾喷管喷出，气体动量增加，使发动机压燃气从尾喷管喷出，气体动量增加，使发动机压燃气从尾喷管喷出，气体动量增加，使发动机压燃气从

6、尾喷管喷出，气体动量增加，使发动机产生反作用推力产生反作用推力产生反作用推力产生反作用推力涡轮喷气发动机与活塞式发动机涡轮喷气发动机与活塞式发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机活塞式发动机活塞式发动机活塞式发动机活塞式发动机共同点：共同点：共同点：共同点：均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气，经过均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气，经过均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气，经过均以空气和燃气作为工作介质。都是吸入空气，经过压缩增加空气压力，经过燃烧增加气体温度，然后使燃气膨压缩增加空气压力，经过燃烧增加气体温度，然后使燃气膨压缩增加空气压力，经过燃烧增加

7、气体温度，然后使燃气膨压缩增加空气压力，经过燃烧增加气体温度，然后使燃气膨胀作功。胀作功。胀作功。胀作功。进入燃气轮机的空气连续进入燃气轮机的空气连续进入燃气轮机的空气连续进入燃气轮机的空气连续进入活塞式发动机的空气不连续进入活塞式发动机的空气不连续进入活塞式发动机的空气不连续进入活塞式发动机的空气不连续在前后畅通的流动过程中喷油在前后畅通的流动过程中喷油在前后畅通的流动过程中喷油在前后畅通的流动过程中喷油燃烧，若不计流动损失，燃烧，若不计流动损失，燃烧，若不计流动损失，燃烧，若不计流动损失，则燃烧前后压力不变，故则燃烧前后压力不变，故则燃烧前后压力不变，故则燃烧前后压力不变，故称为称为称为称

8、为等压燃烧等压燃烧等压燃烧等压燃烧喷油燃烧是在一个密闭的固定空喷油燃烧是在一个密闭的固定空喷油燃烧是在一个密闭的固定空喷油燃烧是在一个密闭的固定空间里，称为间里，称为间里，称为间里，称为等容燃烧等容燃烧等容燃烧等容燃烧2.1 航空燃气轮机概述航空燃气轮机概述 进气道将工质引入进气道将工质引入进气道将工质引入进气道将工质引入 压气机增压压气机增压压气机增压压气机增压 燃烧室喷油燃烧加燃烧室喷油燃烧加燃烧室喷油燃烧加燃烧室喷油燃烧加热热热热 涡轮膨胀作功带动压气机涡轮膨胀作功带动压气机涡轮膨胀作功带动压气机涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速尾喷管膨胀加速尾喷管膨胀加速尾喷管膨胀加速 高速排气到

9、体外高速排气到体外高速排气到体外高速排气到体外2.1 航空燃气轮机概述航空燃气轮机概述 工作过程工作过程工作过程工作过程：沿涡喷发动机流程参数变化沿涡喷发动机流程参数变化喷气发动机的分类喷气发动机的分类涡喷发动机涡喷发动机n n相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小n n使人类实现超音速飞行使人类实现超音速飞行使人类实现超音速飞行使人类实现超音速飞行n n适用范围：高速（超音速）飞行的飞机适用范围：高速（超音速）飞行的飞机适用范围：高速（超音速）飞行的飞机适用范围：

10、高速（超音速）飞行的飞机n n优点：高速下性能优越优点：高速下性能优越优点：高速下性能优越优点：高速下性能优越n n缺点：低速下经济性差缺点：低速下经济性差缺点：低速下经济性差缺点：低速下经济性差喷气发动机分类喷气发动机分类n涡轮喷气发动机（涡喷发动机）涡轮喷气发动机（涡喷发动机）双转子不加力涡轮喷气发动机双转子不加力涡轮喷气发动机双转子不加力涡轮喷气发动机双转子不加力涡轮喷气发动机单转子不加力涡轮喷气发动机单转子不加力涡轮喷气发动机单转子不加力涡轮喷气发动机单转子不加力涡轮喷气发动机复燃加力涡喷发动机复燃加力涡喷发动机n n由由由由5 5个主要部件和加力燃烧室组成个主要部件和加力燃烧室组成个

11、主要部件和加力燃烧室组成个主要部件和加力燃烧室组成n n适用范围：超音速飞行的飞机（战斗机）适用范围：超音速飞行的飞机（战斗机）适用范围：超音速飞行的飞机（战斗机）适用范围：超音速飞行的飞机（战斗机）n n复燃加力使推力增加复燃加力使推力增加复燃加力使推力增加复燃加力使推力增加50507070n n扩大飞行包线、提高机动性能；扩大飞行包线、提高机动性能；扩大飞行包线、提高机动性能；扩大飞行包线、提高机动性能；n n缺点：加力使发动机经济性更差。缺点：加力使发动机经济性更差。缺点：加力使发动机经济性更差。缺点：加力使发动机经济性更差。喷气发动机分类喷气发动机分类n离心式涡轮喷气发动机离心式涡轮喷

12、气发动机WP5WP5WP5WP5发动发动发动发动机机机机喷气发动机分类喷气发动机分类n涡轮风扇发动机构成涡轮风扇发动机构成风扇核心机低压涡轮（排气系统）风扇核心机低压涡轮（排气系统）风扇核心机低压涡轮（排气系统）风扇核心机低压涡轮（排气系统）喷气发动机分类喷气发动机分类n涡轮风扇发动机（涡扇发动机）涡轮风扇发动机（涡扇发动机）分开排气式涡轮风扇发动机（分排涡扇发动机）分开排气式涡轮风扇发动机（分排涡扇发动机）分开排气式涡轮风扇发动机（分排涡扇发动机）分开排气式涡轮风扇发动机（分排涡扇发动机）混合排气式涡轮风扇发动机（混排涡扇发动机）混合排气式涡轮风扇发动机（混排涡扇发动机）混合排气式涡轮风扇发

13、动机（混排涡扇发动机）混合排气式涡轮风扇发动机（混排涡扇发动机）喷气发动机分类喷气发动机分类n涡扇发动机分类之一涡扇发动机分类之一按风扇位置分按风扇位置分按风扇位置分按风扇位置分1 1 1 1、前风扇、前风扇、前风扇、前风扇2 2 2 2、后风扇、后风扇、后风扇、后风扇3 3 3 3、高位风扇、高位风扇、高位风扇、高位风扇n涡扇发动机分类之二涡扇发动机分类之二按转子数目划分按转子数目划分按转子数目划分按转子数目划分1 1 1 1、单转子、单转子、单转子、单转子2 2 2 2、双转子、双转子、双转子、双转子3 3 3 3、带增压级的双转子、带增压级的双转子、带增压级的双转子、带增压级的双转子 4

14、 4 4 4、三转子、三转子、三转子、三转子喷气发动机分类喷气发动机分类n涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡轮螺旋桨发动机（涡桨发动机）涡桨涡桨涡桨涡桨发动机：装备运发动机：装备运发动机：装备运发动机：装备运喷气发动机分类喷气发动机分类涡轮涡桨发动机涡轮涡桨发动机n由由5个主要部件和螺旋桨组成个主要部件和螺旋桨组成n低速飞行时具有优越的经济性低速飞行时具有优越的经济性n适用范围：适用范围：Ma40000kgB777民用飞机发动机民用飞机发动机G亚音运输机亚音运输机进一步降低耗油率进一步降低耗油率 超大涵道比、浆扇超大涵道比、浆扇G超音运输机超音运输机实现环球更快捷飞行实现环球更快捷飞行低涵道比涡

15、扇发动机低涵道比涡扇发动机变循环发动机变循环发动机军用涡轮风扇发动机军用涡轮风扇发动机n特点特点q小涵道比、混合排气、带加力小涵道比、混合排气、带加力n优点优点q加力比大，亚声巡航经济性好加力比大，亚声巡航经济性好n适用适用q超音速飞机超音速飞机军用小涵道比涡扇发动机军用小涵道比涡扇发动机高推重比矢量喷管发动机（高推重比矢量喷管发动机（高推重比矢量喷管发动机（高推重比矢量喷管发动机（F119F119）双轴涡喷发动机截面双轴涡喷发动机截面2-压气机入口，压气机入口，2.5-低压压气机出口，低压压气机出口，3-燃烧室燃烧室入口，入口，4-涡轮入口，涡轮入口，4.5-高压涡轮出口，高压涡轮出口，5-

16、尾喷尾喷管入口，管入口，8-尾喷管临界截面，尾喷管临界截面，9-尾喷管出口尾喷管出口带加力燃烧室的涡喷发动机截面带加力燃烧室的涡喷发动机截面2-压气机入口，压气机入口，2.5-低压压气机出口，低压压气机出口，3-燃烧室燃烧室入口，入口，4-涡轮入口，涡轮入口，4.5-高压涡轮出口，高压涡轮出口，5-尾喷尾喷管入口，管入口，6-加力燃烧室入口，加力燃烧室入口，7-加力燃烧室出口加力燃烧室出口，8-尾喷管临界截面，尾喷管临界截面，9-尾喷管出口尾喷管出口涡扇发动机基本工作情形涡扇发动机基本工作情形涡扇发动机基本工作情形涡扇发动机基本工作情形n压力（静压、总压）的变化规律压力（静压、总压）的变化规律

17、涡扇发动机基本工作情形涡扇发动机基本工作情形n温度（静温、总温）的变化规律温度（静温、总温）的变化规律涡扇发动机基本工作情形涡扇发动机基本工作情形n速度的变化规律速度的变化规律固体火箭发动机固体火箭发动机返回返回返回返回液体火箭发动机液体火箭发动机返回返回返回返回原子能发动机原子能发动机返回返回返回返回冲压发动机冲压发动机返回返回返回返回脉冲发动机脉冲发动机返回返回返回返回n n理想循环：理想循环：理想循环：理想循环：n发动机工作时，不断从外界吸入空气，经过一系发动机工作时，不断从外界吸入空气，经过一系列热力过程，最后高速喷出，排出气体在外界逐步列热力过程，最后高速喷出，排出气体在外界逐步散失

18、能量最终达到与外界大气平衡，构成一个不断散失能量最终达到与外界大气平衡，构成一个不断循环的过程。循环的过程。n n循环过程作如下假设以后称为理想循环：循环过程作如下假设以后称为理想循环：循环过程作如下假设以后称为理想循环：循环过程作如下假设以后称为理想循环：(1)工质为空气工质为空气，可视为理想气体，比热为常数；，可视为理想气体，比热为常数；(2)忽略流动损失；压缩过程与膨胀过程为绝热等熵，忽略流动损失；压缩过程与膨胀过程为绝热等熵，燃烧前后压力不变，没有热损失燃烧前后压力不变，没有热损失(排热过程除外排热过程除外)和和机械损失。机械损失。(3)气流在尾喷管达到完全膨胀。气流在尾喷管达到完全膨

19、胀。2.3 燃气发生器燃气发生器 理想燃气轮机循环由布雷顿理想燃气轮机循环由布雷顿(Brayton)于于1872年提出，它由年提出，它由4个过程组成：个过程组成：绝热压缩绝热压缩 等压加热等压加热 绝热膨胀绝热膨胀 等压放热等压放热 发动机特征截面定义发动机特征截面定义n由四个热力过程组成由四个热力过程组成02i：等熵压缩等熵压缩2i3i：等压加热等压加热3i9i：等熵膨胀等熵膨胀9i0：等压放热等压放热理想循环理想循环衡量燃气发生器性能的指标衡量燃气发生器性能的指标n n热效率热效率热效率热效率t,i（ThermoEfficiency)，即加入每千克空，即加入每千克空气的热量中所产生的可用功

20、与所加热量之比。气的热量中所产生的可用功与所加热量之比。n n比功比功比功比功w(SpecificWork)，单位质量空气所作的功。，单位质量空气所作的功。描述循环过程的参数描述循环过程的参数n增压比增压比：压气机出口静压与周围大气压力之比。压气机出口静压与周围大气压力之比。包括进气道的冲压增压和压气机的加功增压包括进气道的冲压增压和压气机的加功增压n加热比加热比：燃烧室出口温度与外界大气温度之比燃烧室出口温度与外界大气温度之比n压缩功压缩功WCn膨胀功膨胀功Wpn加热量加热量q1n放热量放热量q2增压比增压比 加热比加热比 压缩功和膨胀功压缩功和膨胀功n压缩功压缩功:“a02iba”所包围的

21、面积所包围的面积n膨胀功膨胀功:“a9i3iba”所包围的面积所包围的面积比功和热效率比功和热效率理想燃气轮机循环的比功为理想燃气轮机循环的比功为 理想燃气轮机循环的热效率为理想燃气轮机循环的热效率为 热效率热效率t,i只与增压比只与增压比有关，有关，t,i随随增大而增加，增大而增加，与燃烧过程加热量与燃烧过程加热量q1无关。无关。理想燃气轮机的加热量理想燃气轮机的加热量q1和比功和比功wi不仅与增压比不仅与增压比有关有关还与加热比还与加热比有关。当大气温度和增压比有关。当大气温度和增压比一定时，加一定时，加热量热量q1和比功和比功wi随加热比随加热比的提高而增大。的提高而增大。使比功达极大值

22、的增压比称为最佳增压使比功达极大值的增压比称为最佳增压比比(或称最有利增压比或称最有利增压比)，记为，记为opt,i 最佳增压比最佳增压比最佳增压比最佳增压比n由理想循环功的公式，求循环功对增压由理想循环功的公式，求循环功对增压比的偏导数，并令其等于零，获最佳增比的偏导数，并令其等于零，获最佳增压比：压比：n与最佳增压比对应的比功极大值：与最佳增压比对应的比功极大值：理想燃气轮机循环的理想燃气轮机循环的3个重要结论个重要结论n n1 1、理想燃气轮机的热效率理想燃气轮机的热效率理想燃气轮机的热效率理想燃气轮机的热效率 t,it,i只与增压比只与增压比只与增压比只与增压比 有关，有关，有关，有关

23、，t,it,i随随随随 增大而单调增加，与燃烧过程加热量增大而单调增加，与燃烧过程加热量增大而单调增加，与燃烧过程加热量增大而单调增加，与燃烧过程加热量q q1 1或加或加或加或加热比热比热比热比 无关。无关。无关。无关。n n2 2、在加热比在加热比在加热比在加热比 一定的条件下一定的条件下一定的条件下一定的条件下,有一个使比功达极大有一个使比功达极大有一个使比功达极大有一个使比功达极大值的增压比称为最佳增压比值的增压比称为最佳增压比值的增压比称为最佳增压比值的增压比称为最佳增压比(或称最有利增压比或称最有利增压比或称最有利增压比或称最有利增压比)记记记记为为为为 opt,iopt,i。最佳

24、增压比随加热比增加而增大。最佳增压比随加热比增加而增大。最佳增压比随加热比增加而增大。最佳增压比随加热比增加而增大。n n3 3、在增压比相同的条件下，比功随加热比增大而在增压比相同的条件下，比功随加热比增大而在增压比相同的条件下，比功随加热比增大而在增压比相同的条件下，比功随加热比增大而增加增加增加增加 l l思考题思考题思考题思考题n n涡轮发动机组成部件涡轮发动机组成部件涡轮发动机组成部件涡轮发动机组成部件n n航空燃气轮机工作过程航空燃气轮机工作过程航空燃气轮机工作过程航空燃气轮机工作过程n n喷气发动机的分类喷气发动机的分类喷气发动机的分类喷气发动机的分类n n什么是理想循环，理想循

25、环有哪些重要结论什么是理想循环，理想循环有哪些重要结论什么是理想循环，理想循环有哪些重要结论什么是理想循环，理想循环有哪些重要结论？实际循环实际循环 实际燃气轮机中气体的比热随着气体的成分实际燃气轮机中气体的比热随着气体的成分和温度不断地发生变化，而且各个工作过程都存和温度不断地发生变化，而且各个工作过程都存在着流动损失。在着流动损失。n各部件损失和热力过程的不可逆性各部件损失和热力过程的不可逆性n组成：组成：q多变（不等熵）压缩过程多变（不等熵）压缩过程q不等压加热过程不等压加热过程q多变（不等熵）膨胀过程多变（不等熵）膨胀过程q等压放热过程（当等压放热过程（当P9P0时）时）实际循环实际循

26、环实际循环实际循环实际燃气轮机循环的比功和热效率：实际燃气轮机循环的比功和热效率：P65n为便于计算，实际循环分析在理想循环分析的基为便于计算，实际循环分析在理想循环分析的基础上作如下处理：础上作如下处理：n在压缩和膨胀二个绝热过程中，由于存在流动在压缩和膨胀二个绝热过程中，由于存在流动损失，过程中熵增加。损失，过程中熵增加。n把燃烧室中的压力损失归入总的膨胀过程。而把燃烧室中的压力损失归入总的膨胀过程。而燃烧过程仍看作等压加热过程。燃烧过程仍看作等压加热过程。实际燃气轮机循环的比功和热效率实际燃气轮机循环的比功和热效率 n实际燃气轮机循环的比功实际燃气轮机循环的比功n热效率为：热效率为：n实

27、际燃气轮机循环的最佳增压比实际燃气轮机循环的最佳增压比最佳增压比不仅与加热比最佳增压比不仅与加热比有关，还与反映有关，还与反映流动损失的多变指数流动损失的多变指数n和和n有关。有关。实际燃气轮机循环的实际燃气轮机循环的4个重要结论个重要结论n n1 1、实际循环的热效率不仅与增压比有关，而且与循环加热实际循环的热效率不仅与增压比有关，而且与循环加热实际循环的热效率不仅与增压比有关，而且与循环加热实际循环的热效率不仅与增压比有关，而且与循环加热比比比比 有关有关有关有关。n n2 2、实际循环的热效率随增压比的增加，并不是单调的增大，实际循环的热效率随增压比的增加，并不是单调的增大，实际循环的热

28、效率随增压比的增加，并不是单调的增大，实际循环的热效率随增压比的增加，并不是单调的增大，而是有一个极大值，而是有一个极大值，而是有一个极大值，而是有一个极大值，使热效率达极大值的增压比称为最经济使热效率达极大值的增压比称为最经济使热效率达极大值的增压比称为最经济使热效率达极大值的增压比称为最经济增压比增压比增压比增压比。n n3 3、在加热比在加热比在加热比在加热比 一定的条件下，有一个使比功达极大值的增一定的条件下，有一个使比功达极大值的增一定的条件下，有一个使比功达极大值的增一定的条件下，有一个使比功达极大值的增压比称为最佳增压比压比称为最佳增压比压比称为最佳增压比压比称为最佳增压比(或称

29、最有利增压比或称最有利增压比或称最有利增压比或称最有利增压比)，记为，记为，记为，记为optopt。实际。实际。实际。实际循环的循环的循环的循环的optopt小于理想循环的小于理想循环的小于理想循环的小于理想循环的opt,iopt,i。各增压比下，实际循环。各增压比下，实际循环。各增压比下，实际循环。各增压比下，实际循环的比功都小于理想循环的比功。的比功都小于理想循环的比功。的比功都小于理想循环的比功。的比功都小于理想循环的比功。n n4 4、在实际循环中随着循环加热比在实际循环中随着循环加热比在实际循环中随着循环加热比在实际循环中随着循环加热比 的加大，损失所占加热的加大，损失所占加热的加大

30、，损失所占加热的加大，损失所占加热量的比例相对减少，因此，量的比例相对减少，因此，量的比例相对减少，因此，量的比例相对减少，因此，愈大，实际循环的热效率愈高，愈大，实际循环的热效率愈高，愈大，实际循环的热效率愈高，愈大，实际循环的热效率愈高，实际循环的最佳增压比和最经济增压比也愈高。实际循环的最佳增压比和最经济增压比也愈高。实际循环的最佳增压比和最经济增压比也愈高。实际循环的最佳增压比和最经济增压比也愈高。l l为提高为提高循环热效率循环热效率，应尽可能提，应尽可能提高高循环增压比循环增压比；l l为提高为提高循环功循环功，应尽可能提高，应尽可能提高循循环加热比环加热比；l l存在有存在有最佳

31、增压比最佳增压比，增压比过大，增压比过大将使循环功减小；将使循环功减小；l l提高循环加热比，使循环最佳增提高循环加热比，使循环最佳增压比增加；压比增加；l l提高部件效率，有利于提高循环提高部件效率，有利于提高循环功和热效率。功和热效率。压气机最佳增压比和最经济增压比压气机最佳增压比和最经济增压比 n最佳和最经济增压比是指气流通过进气道和压气最佳和最经济增压比是指气流通过进气道和压气机时的总增压比。气流通过进气道的增压比是随机时的总增压比。气流通过进气道的增压比是随着飞行着飞行Ma数的增加而加大，因此，飞行数的增加而加大，因此，飞行Ma数愈数愈大，则最佳和最经济大，则最佳和最经济压气机增压比

32、愈低压气机增压比愈低双轴式结构的燃气发生器双轴式结构的燃气发生器 n双轴燃气发生器具有如下优点：双轴燃气发生器具有如下优点：(一一)双轴燃气发生器可以使压气机在更广阔的转速范围内稳定双轴燃气发生器可以使压气机在更广阔的转速范围内稳定地工作，是地工作，是防防止压气机止压气机喘喘振的有效措施之一振的有效措施之一;(二二)双轴燃气发生器在低转速下具有较高的压气机效率，因而双轴燃气发生器在低转速下具有较高的压气机效率，因而可使燃气发生器在较低的涡轮前温度下工作。由于涡轮前温可使燃气发生器在较低的涡轮前温度下工作。由于涡轮前温度较低而且压气机不易产生喘振，在加速时可以喷入更多的度较低而且压气机不易产生喘

33、振，在加速时可以喷入更多的燃油，使双轴燃气轮机具有燃油，使双轴燃气轮机具有良好的加速性良好的加速性能能;(三三)由于双轴燃气发生器在非设计工况下具有较高的压气机效由于双轴燃气发生器在非设计工况下具有较高的压气机效率，因此非设计工况下的率，因此非设计工况下的耗油率耗油率比单轴燃气发生器比单轴燃气发生器低低;(四四)双轴燃气发生器在起动时，起动机只需带动一个转子，与双轴燃气发生器在起动时，起动机只需带动一个转子，与同样参数的单轴燃气发生器相比，可以同样参数的单轴燃气发生器相比，可以采用较小功率的起动采用较小功率的起动机机。核心机核心机 n将燃气轮机的高压转子部分称为核心机将燃气轮机的高压转子部分称

34、为核心机，核心机可以作为，核心机可以作为燃气发生器。但是在双轴燃气轮机中的核心机燃气发生器。但是在双轴燃气轮机中的核心机(高压转子高压转子)并不是它的燃气发生器，双轴燃气轮机的燃气发生器部分并不是它的燃气发生器，双轴燃气轮机的燃气发生器部分还应该包括低压转子中的低压压气机和带动低压压气机的还应该包括低压转子中的低压压气机和带动低压压气机的那一部分低压涡轮。那一部分低压涡轮。发展高性能的核心机和燃气发生器的重要意义发展高性能的核心机和燃气发生器的重要意义 n原则上讲，如果能发展一台采用高循环参数、高原则上讲，如果能发展一台采用高循环参数、高新技术装备的高性能核心机，则可发展一系列的新技术装备的高

35、性能核心机，则可发展一系列的发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、发动机包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机以及地面及舰涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机以及地面及舰船用的动力。另外，按相似理论放大、缩小，可船用的动力。另外，按相似理论放大、缩小，可以将核心机尺寸加大或缩小，以改变发动机的推以将核心机尺寸加大或缩小，以改变发动机的推力或功率大小。因此，一些著名的航空发动机公力或功率大小。因此，一些著名的航空发动机公司在司在20世纪世纪60年代中期均开展了高性能核心机和年代中期均开展了高性能核心机和燃气发生器的研制工作，并取得可观的效果。我燃气发生器的研制工作，并取

36、得可观的效果。我国也正在努力发展高性能核心机和燃气发生器。国也正在努力发展高性能核心机和燃气发生器。n国通用电气国通用电气(GE)公司于公司于60年代中期接受美国空军的委托，年代中期接受美国空军的委托，开展了编号为开展了编号为GE9的的“第二代先进涡轮发动机燃气发生器第二代先进涡轮发动机燃气发生器”的发展工作。由于发展了该燃气发生器，因此，的发展工作。由于发展了该燃气发生器，因此，1969年年GE公司在在争夺用于公司在在争夺用于“先进有人驾驶战略轰炸机先进有人驾驶战略轰炸机”(即后即后来命名为来命名为B-1的轰炸机的轰炸机)的发动机竞争中取胜，并在的发动机竞争中取胜，并在1970年年6月取得美

37、国空军研制用于月取得美国空军研制用于B-1轰炸机的发动机合同。该公轰炸机的发动机合同。该公司在司在GE9燃气发生器的基础上，配上燃气发生器的基础上，配上2级风扇、级风扇、2级低压涡级低压涡轮与加力燃烧室研制了轮与加力燃烧室研制了F101加力式涡轮风扇发动广机，该加力式涡轮风扇发动广机，该总压比为总压比为26.5,涡轮前燃气温度为涡轮前燃气温度为1643K，F101于于1976年年9月完成了定型试验。装月完成了定型试验。装F101发动机的发动机的B-1B轰炸机于轰炸机于1986年中交付美国空军投入使用。年中交付美国空军投入使用。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生

38、器的情况 n美英三大航空发动机公司的国际美英三大航空发动机公司的国际inter网网址分别为：网网址分别为：nhttp/nhttp：/nhttp：/www.rolls-国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n80年代初期，美国空军鉴于当时用于年代初期，美国空军鉴于当时用于F-15、F-16战斗战斗机的机的F100发动机可靠性较差，影响飞机的正常使用，发动机可靠性较差，影响飞机的正常使用，于是让于是让GE

39、公司发展一种与公司发展一种与F100相当的发动机，以便相当的发动机，以便为为F-15、F-16择优选用发动机创造条件。择优选用发动机创造条件。GE公司利公司利用用F101的燃气发生器，配上直径减小的燃气发生器，配上直径减小(由由1.397m减至减至1.181m)、级数由、级数由2级增加为级增加为3级的风扇，发展了可用级的风扇，发展了可用于于F-15、F-16的的F110发动机。发动机。F110的涵道比为的涵道比为0.87，总压比为，总压比为30.4，于，于1985年初定型，并装于年初定型，并装于F-16上交上交付美国空军使用，后来又装到付美国空军使用，后来又装到F-15上使用，从而形成上使用，

40、从而形成了美国空军同一型战斗机有二家公司的发动机竞争的了美国空军同一型战斗机有二家公司的发动机竞争的局面，改变了一型飞机只有一家发动机公司垄断的现局面，改变了一型飞机只有一家发动机公司垄断的现象。象。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n1971年底，法国国营航空发动机研究制造公司决年底，法国国营航空发动机研究制造公司决定与定与GE公司合作，发展一种能满足公司合作，发展一种能满足80年代旅客机年代旅客机低油耗、低噪声、低排污要求的发动机。低油耗、低噪声、低排污要求的发动机。1971年年底二家公司决定，在采用底二家公司决定，在采用F101燃气发生器的基础

41、燃气发生器的基础上联合研制推力为上联合研制推力为100kN级的高涵道比涡轮风扇级的高涵道比涡轮风扇发动机。发动机。1974年年9月两公司按投资比例月两公司按投资比例50%:50%组成了组成了CFM国际公司，研制上述发动机并将发动国际公司，研制上述发动机并将发动机命名为机命名为CFM56。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n1979年年11月月CFM56的第的第1个型号个型号CFM56-2同时取得美、法两同时取得美、法两国的适航证，并换装了四发国的适航证，并换装了四发DC-8旅客机的旅客机的JT8D发动机，飞机发动机，飞机的名称改为的名称改为DC-8超

42、超70；CFM56-2还用于美国空军的还用于美国空军的KC-135R、C-135FR加油机，加油机，E-3、KE-3、E-6预警机上。预警机上。n由于由于CFM56的核心机采用先进的的核心机采用先进的F101燃气发生器，燃气发生器，一方面缩短了研制周期，另一方面，更重要的是一方面缩短了研制周期，另一方面，更重要的是发动机各方面的性能均较好，因此很快发展了用发动机各方面的性能均较好，因此很快发展了用于波音于波音737-200旅客机的旅客机的CFM56-3型发动机，将型发动机，将波音波音737原用的原用的JT8D发动机换成发动机换成CFM56-3后，飞后，飞机改名为波音机改名为波音737-300，

43、这型飞机目前是世界上，这型飞机目前是世界上使用最多的中程旅客机，据使用最多的中程旅客机，据1997年年9月统计，使月统计，使用中的波音用中的波音737-300、-400、-500(均采用均采用CM56-3发动机发动机)约约1800余架。随后又发展了用于余架。随后又发展了用于A320、A340旅客机旅客机CFM56-5型以及用于波音型以及用于波音737-600、-700、-800的的CFM56-7型。截至型。截至1997年年9月共有月共有6000余台各型余台各型CFM56发动机。发动机。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n前苏联在研制、发展新型发动机中

44、，也采用了先前苏联在研制、发展新型发动机中，也采用了先研制出先进的燃气发生器，然后以它为基础发展研制出先进的燃气发生器，然后以它为基础发展系列发动机的途径。前苏联伊伏琴柯设计局于系列发动机的途径。前苏联伊伏琴柯设计局于60年代中期，为了研制大推力、三转子高涵道比涡年代中期，为了研制大推力、三转子高涵道比涡轮风扇发动机，由于缺少经验，先进行了小尺寸轮风扇发动机，由于缺少经验，先进行了小尺寸的技术验证发动机的研制工作，该验证机的技术验证发动机的研制工作，该验证机(推力约推力约为为64kN)于于1971年进行了地面试车台的试验，随年进行了地面试车台的试验，随后装在飞机上进行飞行试验，试验结果表明，所

45、后装在飞机上进行飞行试验，试验结果表明，所设计的三转子高涵道比涡轮风扇发动机在技术上设计的三转子高涵道比涡轮风扇发动机在技术上是可行的，可以在此基础上研制大推力的三转子是可行的，可以在此基础上研制大推力的三转子涡轮风扇发动机。涡轮风扇发动机。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n在西方的发动机研制公司一般是不将验证机作为在西方的发动机研制公司一般是不将验证机作为产品应用，但伊伏琴柯设计局却将该验证机命名产品应用，但伊伏琴柯设计局却将该验证机命名为为-36，并作为雅克，并作为雅克-42、安、安-72等中程旅客机的等中程旅客机的动力，于动力，于1977年投

46、入使用。年投入使用。n1979年伊伏琴柯设计局，将年伊伏琴柯设计局，将-36的核心机按比例的核心机按比例放大设计了推力为放大设计了推力为230-294kN的三转子高涵道比的三转子高涵道比涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机-18T，该发动机于，该发动机于1982年底装年底装于安于安-124远程运输机原型机上进行飞行试验，远程运输机原型机上进行飞行试验，1986年，装有年，装有4台台-18T发动机的、起飞总重超过发动机的、起飞总重超过美国美国C-5A的远程重型运输机安的远程重型运输机安-124交付使用。交付使用。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 n1977年伊

47、伏琴柯设计局以年伊伏琴柯设计局以-36的核心机为基础，的核心机为基础，研制了用于当今世界上最重的米研制了用于当今世界上最重的米-26重型直升机、重型直升机、功率为功率为7457kW的双转子涡轮轴发动机的双转子涡轮轴发动机-136。随。随后又在后又在-36的基础上发展了的基础上发展了-236桨扇发动机、桨扇发动机、-336地面用燃气轮机以及地面用燃气轮机以及-436高涵道比涡轮风高涵道比涡轮风扇发动机扇发动机(推力为推力为73.6kN)。n由上述的美国由上述的美国GE公司公司F101、F110、CFM56发动发动机发展途径和前苏联伊伏琴柯设计局机发展途径和前苏联伊伏琴柯设计局-36、-18T、-

48、136、-236、-336及及-436系列发动机系列发动机发展进程可以看出，研制高性能的核心机和燃气发展进程可以看出，研制高性能的核心机和燃气发生器在研制新型发动机中的重要意义。发生器在研制新型发动机中的重要意义。国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况国外发展高性能核心机和燃气发生器的情况 GE90GE90发动机是由发动机是由发动机是由发动机是由通用电气公司通用电气公司通用电气公司通用电气公司下下下下属的属的属的属的GEAE“GEAE“通用电气航空发动机通用电气航空发动机通用电气航空发动机通用电气航空发动机公司公司公司公司”研制的的高涵道比商用超大研制的的高涵道比商用超大研制的的高涵道比商用超

49、大研制的的高涵道比商用超大推力涡扇发动机。推力涡扇发动机。推力涡扇发动机。推力涡扇发动机。GE90-115BGE90-115B这一这一这一这一型号的发动机是型号的发动机是型号的发动机是型号的发动机是吉尼斯世界纪录吉尼斯世界纪录吉尼斯世界纪录吉尼斯世界纪录所所所所记载的世界上推力最大的航空发动记载的世界上推力最大的航空发动记载的世界上推力最大的航空发动记载的世界上推力最大的航空发动机，地面台架试验中曾经达到过机，地面台架试验中曾经达到过机，地面台架试验中曾经达到过机，地面台架试验中曾经达到过56.956.9吨的最大推力。吨的最大推力。吨的最大推力。吨的最大推力。GE90GE90在在在在19951

50、995年年年年1111月正式投放商业市场，目前用月正式投放商业市场，目前用月正式投放商业市场，目前用月正式投放商业市场，目前用于于于于波音波音波音波音777777系列客机。系列客机。系列客机。系列客机。GE90GE90GE90首次发表于首次发表于1995年年11月，搭载于英国航空所新订月，搭载于英国航空所新订购的波音购的波音777飞机。飞机。GE90目前仅有波音目前仅有波音777使用，在使用，在777-200、-200ER及及-300是选配引擎之一（另可选用是选配引擎之一（另可选用劳斯莱斯的劳斯莱斯的Trent800或普惠的或普惠的PW4000），但在），但在777-200LR及及-300ER