]
发动机共同工作线 在压气机特性图上的表示
一台几何不变的发动 机，当尾喷管处于临 界工作状态时： 无论飞行条件或发 动机工作转速如何变 化 发动机的共同工作 点总在同一条工作线 上移动 共同工作线与每一条 等相似转速线有唯一 交点
发动机共同工作线
当飞行条件一定时： 转速增加，工作点沿 工作线右上移 转速降低，工作点沿 工作线左下移 当转速一定时： 飞行M数增加，工作点 沿工作线左下移 飞行高度增加（低于 11公里），工作点沿 工作线右上移
=
nnd
转速 调节器
Байду номын сангаас
qm
f
n
发动机
T3*将随飞行条件 变化。
T3* = T3*d， A8=C
当飞行条件变化
qmf T 3* = T 3 * d T3* 被调参数 qmf 调节中介 n将随飞行条件变
化
T3*T3*d
调节器
T3*
qm
f
T3*
发动机
n = nd， T3* = T3*d
T3 T4
2 n n 1 *
*
引入多变指数n’
T8
*

* K p4 e A8 q(8 )
涡轮和尾喷管临界 状态或超临界时 q(dx)=1；q( 8) =1 且Adx、A8固定不变
qmgT qmgN
T
*
* p3
T*=常数
p4
*
[
dx Adxq(dx )
e A8 q(8 )
压气机与涡轮功率平衡
单位压气机功 单位涡轮功
wk CpT1*[( k ) wT CpT [1
* 3
1 *
* 1)] / k
1
* ( T ) * 3
* ] T 1

功平衡
当涡轮膨胀比 等于常数时：
B为常数
wTm wk CpT [1
最大状态调节规律
目的： 在任何飞行条件下，发 动机尽可能发出最大推 力。 三种可能的调节规律
n = nd，
A8=C T3* = T3*d， A8=C
n = nd， T3* = T3*d
n = nd，
当飞行条件变化
A8=C
qmf n nd
n 被调参数 qmf 调节中介
飞行条件、转速变化归结为
n T1*
发动机共同工作线
当A8变化时，引起 涡轮膨胀比变化，共 同工作线移动， A8 越小，越靠近喘振边 界。 当尾喷管进入亚临界 状态时，对应每一个 飞行M数有一条共同 工作线，M数越低， 越靠近喘振边界。
* T
涡轮膨胀比随尾喷管 p4 dx Adxq(dx ) 喉道截面积成正比变 化 1 * wTm wk CpT3*[1 ] k 1 T m 为维持功平衡，涡轮 * k ( T ) 前温度必须变化
*
* p3
[
e A8 q(8 )
]
2 n n 1
涡轮前温度变化引起 共同工作点移动
A8 减小，工作点移 向喘振边界 A8 增大，工作点远 离喘振边界
重要结论
发动机各部件共同工作的结果共同工作 线。 无论飞行条件或发动机工作转速如何变化 ，发动机的工作点总在共同工作线上移动 。 当A8变化时，引起涡轮膨胀比变化，共 同工作线移动， A8 越小，越靠近喘振边 界。
k
*
p2 p1
* *
D
T3 T1
* *
q (1 )
发动机共同工作方程
联立消去 温度比
膨胀比=常数 几何尺寸固定
* k * p2
p1
*
D
T3* T1
* k
*
q (1 )
T T
* 3 * 1


B e


1
* k
获得 共同工作方程 共同工作线
* ek (
压气机与涡轮流量连续
压气机 进口空气流量 涡轮导向器 喉道燃气流量 涡轮导向器 当处于临界 或超临界时 q(dx)=1 增压比与温比、 q(1)的关系
qma qmg qmg
* Kp1 A1q (1 )
T1*
* K pdx Adxq (dx ) * Tdx * K p2 b dx Adxq (dx )
当飞行条件变化
qmf n = nd A 8 T3* = T 3*d n 、T3* 被调参数 qmf 、 A8调节中介
nnd
转速 调节器
qm
f
n
发 动 机
A8将随飞行条件变化 T3*T3*d
调节器
T3*
A8
T3*
在实际应用中常采用第一种调节规律
n
=
nd
保持转速，可以获得最大推力 某些飞行条件下，可能超温 温度作为被调参数有一定困难。 尾喷管喉道截面积连续可调，增加调节机构的复 杂性。
Aero Engine Principle– Lecture #5 /turbojet engine Nov. 10, 2014
涡喷发动机
黄玥
助理教授 物理机电航空大楼313 18250894250 huangyue@ 物理与机电工程学院 厦门大学
第五章 涡喷发动机
研究涡喷发动机在各种条件下性能的变化
* T3* B ek 1 * * T1 k * ek ( k )
1 ( )
* T
* ] T m 1

1 *
wTm wk CpT [1
* 3
1 ( T )
1 *
] m
* T
压气机所需功率与涡轮前温度、涡轮膨胀比的 关系 当飞行条件变化引起压气机功变化时，为维 持功平衡，必须改变涡轮前温度或涡轮膨胀 比，否则将导致转子转速变化。

* k
1
)
q(1 )
k
ek 1
*
*
k
*
C
涡轮与尾喷管共同工作
涡轮导向器 喉道截面流量 尾喷管 喉道截面流量 流量连续条件
qmgT qmgN
* K pdx Adxq(dx )
Tdx
* K p8 A8 q(8 )
*

* K p3 dx Adxq(dx )
T3*
* p2
qmg qma qcool qmf qma
* k
p1
*
Dq (1 )
T3* T1*
* k
* p2
p1
*
D
T3* T1
*
q (1 )
当温度比一定时， 发动机流通能力与 增压比成正比； 温度比越高，等值 线越陡； 当进气温度一定时 ，提高涡轮前温度 将导致压气机工作 点移向喘振边界。
功平衡方程
wTm wk
* CpT1*[( K ) * k
1
1]
当涡轮膨 胀比为常数 时
CpT [1
* 3
1
* ( T )
* ] Tm 1

* T3* B ek 1 * * T1 k * ek ( k )
1 *
流量连续
二、调节规律
由各部件共同工作关系，发动机工作点构成共同工 作线，但即使已知飞行条件，仍不能确定发动机在 工作线的哪一点工作。 为控制工作点在工作线上的落点，必须对发动机进 行自动调节。 自动调节装置的目的： 最大限度发挥性能潜力和最有利使用发动机 满足飞机在不同飞行条件下的要求； 确保发动机工作安全； 便于驾驶员操作。
影响发动机性能变化的原因: 1. 飞行条件 2. 油门位置 3. 调节规律 4. 大气条件
2 2014年11月20日
第一节 各部件的共同工作
一、共同工作及共同工作线
各部件组合成整台发动机，部件间的相互作用 和影响称为“共同工作”。 各部件必须满足的共同工作条件： 流量连续 压气机与涡轮功率平衡 压气机与涡轮转速相等：nk＝nT 压力平衡：P2*b=P3*