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§2.1 航空燃气轮机工作原理
2.1.1 发动机组成及简图 发动机组成
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2.1.1 发动机组成及简图
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2.1.1 发动机组成及简图
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2.1.1 发动机组成及简图
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4
V
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
（3）理想燃气轮机循环分析
② 等压加热过程 1~2
p23
3
在燃烧室内完成； 工质所做的机械功为0：
w23 0
工质吸热量：
1
1
0 p-V
q23 h3 h2 cp (T3 T2 ) cpT1( (k1)/k )
3’~4 在尾喷管或动力涡轮中 完成，单位工质所做的功为。
w4

1 2
v42

1 2
v32h3

h3
h4
总机械功：
wt,i w3 w4 h3 h4 cp (T3 T4 )

c pT3[1

1
(k 1) /
k
]

c pT1[1

1
(k 1) /
k
]
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第五部分 其他发动机机简介 第10章
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第二部分 航空燃气轮机的工作原理
§ 2.1 航空燃气轮机工作原理
2.1.1 发动机组成及简图 2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环 2.1.3 推进器部分
§ 2.2 涡喷发动机推力的计算 § 2.3 航空燃气轮机的性能指标及效率
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2.1.1 发动机组成及简图
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2.1.1 发动机组成及简图
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2.1.1 发动机组成及简图
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2.1.1 发动机组成及简图
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2. 实际循环
p2
3
1-2 多变压缩n >k 3-4 多变膨胀n’<k
2-3 等压加热 4-1 等压放热
表明压缩过程流动损失：
1
4
n1 n2 n3
c
n1
n2
n3
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绝热压缩效率
c

(k 1) / k c
(n1) / n c
1 1
c
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
1
1
p-V
wc1,i

h1 h1

1 2
v12

1 2
v12
1’~1 压气机对工质做功。 wc2,i w1,2 h2 h1
总机械功： wc,i wc1,i wc2,i h2 h1 cp (T2 T1)
cpT1[ (k1)/ k 1]
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
（3）理想燃气轮机循环分析
④ 等压放热过程 4~1
p23
3
整个过程是向大气放热； 机械功为0：
w41 0
1
1
0 p-V
总放热量为：

q41

h4
h1
cp (T4
T1)

c
pT1
(

(k
1)
/
k
1)
4
V
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（1）衡量燃气发生器性能的指标
① 热效率 t,i ：加入每千克空气的热量中所能产生的可用功与所加热量之比。
② 比功 w ：单位质量空气所作的功。
（2）表示理想燃气轮机循环工作状态的参数
① 增压比 ：压气机出口静压与周围大气压力之比。 ② 加热比 ：燃烧室出口温度与外界大气温度之比。
（3）理想燃气轮机循环分析
100%
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§ 2.2 涡喷发动机推力的计算
2.2.1 概述
计算各部件的轴向力合力法来计算发动机的推力 困难
发动机各部件形状复杂，无法确切知道部件表面各处的 气体压力和粘力！
2. 实际循环
分析： 增压比 ，加热比 和 吸热量 q1 ，比功 w ，热效率 t 之间的关系
① 实际循环的热效率 t 不只与增压比 有关，而且与循环增压比 有关。
② 实际循环的效率随增压比增加，不再是单调增大，而起有一个极限值，使热效率
达极大值的增压比为最经济增压比，记为 eco ③ 在加热比 一定得条件下，有一个使比功达最大值的增压比，称为最佳增压比，
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
2. 实际循环
p2
3
1-2 多变压缩n >k 3-4 多变膨胀n’<k
2-3 等压加热 4-1 等压放热
总压缩过程中，外界对单位工质做功：
1
4
wc cp (T2 T1) T1cp ( (n1)/n 1)]
总膨胀过程中，单位工质对外界做功：
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2.1.3 推进器部分
2. 发动机的推进效率
衡量可用功转变为飞机前进的推进功的程度。
每千克空气通过发动机时每秒钟所做的推进功为：
wp Fs c0
排出气体的动能，
Ek

(c9
c0 )2 2
可用功
w wp Ek

c92 c02 2
2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
燃气发生器是各类燃气轮机的热机部分， 包括压气机、燃烧室和带动压气机的那部分涡轮。
原理：利用工质重复地进行某些工作过程同时不断 吸热做功。
理想循环 工质为空气，为理想气体，其比热为常数，不随 气体温度和压力而变化。 整个工作过程没有流动损失，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 （排热过程除外）和机械损失。
T3 T2
为 循环的加热比
4
V
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
（3）理想燃气轮机循环分析
③ 绝热膨胀过程 3~4
p23
3
整个过程吸热为0；
1
两个阶段：
1
3~3’ 在涡轮中完成，涡轮从
0
工质中获得的机械功为：
p-V
4
V
w3 h3 h3
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2.1.3 推进器部分
1. 不同推进器的推力
推进器包括：尾喷管、螺旋桨、风扇和喷管等。 通过燃气发生器，每千克空气产生的可用功为 （比功）
推力
w c92 c02 2
F

qma ( c92
c02 ) 2
在可用功相同条件下，流量较大的喷射流可获得较大的推力。 空气流量：螺旋桨>涡扇>涡喷 推力 ：螺旋桨>涡扇>涡喷
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§2.1 航空燃气轮机工作原理
设计应用： 1、由于加热比 越大，循环的比功和热效率越高，所以设计燃气 轮机时，应在材料耐热许可的情况下，尽量提高加热比。 2、在加热比选定的情况下，
增压比=最佳增压比时，比功最大； 增压比=最经济增压比时，热效率最高； 因此，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最佳增压比低于最经济增压比。
2. 实际循环
p2
3
1-2 多变压缩n >k 3-4 多变膨胀n’<k
2-3 等压加热 4-1 等压放热
表明膨胀过程流动损失：
1
4
n1 n2 n3
n1
e
n2
n3
绝热膨胀效率
e

1

1
( n1) / n e
1
1
( k 1) / k e
e
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1
1 (k 1)/ k
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
（3）理想燃气轮机循环分析
分析： 增压比 ，加热比 和 吸热量 q1 ，比功 wi ，热效率 t ,i 之间的关系
① 理想燃气轮机的热效率 t,i 只与增压比 有关，t,i 随 增大而单调增加；
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2.1.2 燃气发生器的理想循环和实际循环
（3）理想燃气轮机循环分析
吸热量 放热量
q1 q23 cp (T3 T2 ) cpT1( (k1)/k )