飞机
温度 K
（N）
WJ5 50’s 7.2 1088 ~ 2133KW
Y7
JT3D 70’s 16 1500 1.0 94308
B707
CFM56 80’s 24.3 1588 6.1 -3 B737
89172
GE90 90’s 39.3 1703 8.4 382500
B777
起飞 SFC 0.349 0.51 0.35 0.278
80000磅级推力发动机研制成功 — 双发宽体客机 允许不着陆跨洋飞行
推力 >40000 kg 2021年3月5日
B777
军用涡轮风扇发动机
• 特点
–小涵道比、混合排气、带加力
• 优点
–加力比大，亚声巡航经济性好
• 适用
–超音速飞机
2021年3月5日
军用小涵道比涡扇发动机
高推重比矢量喷管发动机研制成功 （F119）—
2021年3月5日
• 航空发动机是飞机的“”
• ENGINE (引擎)
– 为克服飞行阻力提供推动力 – 飞机在发动机推力作用下达到一定速
度时，机翼才能产生足够的升力。
2021年3月5日
人类实现飞行
可靠的内燃机出现 — 1903年莱特兄弟飞上蓝天
2021年3月5日
1903年
喷气发动机成功的使用 — 飞行速度超过声速
• 假设： (1)工质为空气 ； (2)忽略流动损失； (3)气流在尾喷管达到完全膨胀。
2021年3月5日
发动机特征截面
2021年3月5日
活塞式
2021年3月5日
喷气式
• 飞机的动力装置 燃气涡轮发动机。 • 以空气为介质的，将热能转换为机械能
的一种动力装置。 • 它于1939年首次在德国He178飞机上使
用。
• 广泛应用于：航空、航天、航海、能源、 交通等领域。
• 涉及学科：流体力学、固体力学、热力 学、传热学、燃烧学、转子动力学、控 制理论、气动声学等。
2021年3月5日
类型发展及演变
• 由5个主要部件和动力涡轮组成 • 装备于：直升飞机
2021年3月5日
民用涡轮风扇发动机
2021年3月5日
民用涡轮风扇发动机
• 特点
– 大涵道比、分开排气方式
• 优点
– 起飞推力大，巡航经济性好。
• 适用
– 干线、支线客机和运输机
2021年3月5日
航空燃气涡轮发动机
F-22 首飞
2021年3月5日
1997.9.7
发动机设计参数变化
• 设计参数包括：
压气机增压比：8 38～40
涡轮前温度： 1200 1850～2000
加力温度： 1800 2150
风扇增压比： 区别于军用或民用
涵道比：
区别于军用或民用
2021年3月5日
典型亚音飞机发动机
型号 年代、 增压比 涡轮前 涵道比 起飞 F
发动机原理
2021年3月5日
讲课教师:唐海龙
讲义:朱之丽
课程特点及教学要求
• 教学目的和要求
– 熟练掌握各种航空发动机的工作原理，性能指标和适 用范围；
– 掌握发动机特性及其应用条件； – 了解发动机性能变化原因特点。 • 课程特点
– 内容多 – 工程性强 – 先、后修关系密切
• 教材
– 航空燃气涡轮发动机（尚义主编） – 第二、三、四、六、八（部分）
牛顿定律原理：
流经发动机的气流受到力的作用产生加速度， 气流必定产生一个大小相等、方向相反的反 作用力作用于发动机 。
反作用力推力
三、理想循环
• 布莱顿（Braton）循环，1872年提出。
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。
2021年3月5日
复燃加力涡喷发动机
• 由5个主要部件和加力燃烧室组成 • 适用范围：超音速飞行的飞机
• 复燃加力使推力增加50％－70％
• 扩大飞行包线、提高机动性能； • 缺点：加力使发动机经济性更差。
2021年3月5日
类型发展及演变
• 由5个主要部件和螺旋桨组成 • 低速飞行时具有优越的经济性 • 适用范围：Ma < 0.6 • 装备于：支线客机、短途运输机。
• 附件系统(燃油、润滑、启动、空气、电气等)
2021年3月5日
•工作过程
进气道将工质引入 压气机增压 燃烧室 喷油燃烧加热 涡轮膨胀作功带动压气机 尾喷管膨胀加速 以高速排气到体外
进气道
压气机
燃烧室
涡轮 排气喷管
2021年3月5日
沿发动机流程参数变化
2021年3月5日
二、产生推力的基本原理
第一章. 燃气涡轮发动机的工作原理 第二章. 燃气涡轮发动机部件 第三章. 涡轮喷气发动机 第四章. 涡轮风扇发动机 第五章. 其它类型发动机
2021年3月5日
第一章 燃气涡轮发动机工作原理
第一节 涡轮喷气发动机热力循环
一、组成 • 五大部件组成：
进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
2021年3月5日
2021年3月5日
高机动性战斗机即将装备部队
民用扇
超音运输机
实现环球更快捷飞行 低涵道比涡扇发动机
变循环发动机
2021年3月5日
第四代战斗机的特点
• 高敏捷性 • 隐身性 • 短距起飞着陆 (STOL) 能力 • 不加力超声速巡航能力
2021年3月5日
2021年3月5日
典型军用发动机
型号 年代
WP7-乙 六十
J79-GE-17 六十
F404-GE- 八十 400 AL-31 八十
EJ200
九十
YF120
九十
K* 8.85 13.4 25
23.8 26 25~28
T3* 1288 1260 1589
1665 1803 ~2000
BPR ~ ~
0.34
2021年3月5日
在航空上的应用类型
• 涡轮喷气发动机 • 涡轮螺桨发动机 • 涡轮轴发动机 • 涡轮风扇发动机
2021年3月5日
类型发展及演变
• 由5个主要部件组成。 • 相比活塞式发动机，推力大、效率高、迎风面小。 • 使人类实现超音速飞行 • 适用范围：超音速飞行的飞机 • 优点：高速下性能优越 • 缺点：低速下经济性差
0.6 0.4 ~0.2
推重比 5.5 4.63 7.24
8.17 10 ~10
2021年3月5日
问题
• 发动机是如何产生推力的? • 各部件是如何工作的?对产生推力起什么
作用? • 为什么不同类型发动机具有不同的适用
范围？
• 发动机性能随飞行条件等发生怎样的变 化？
• ……？
2021年3月5日
本课程主要学习内容: