發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造第1章 概述

航空發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造

（72學(xué)時(shí)）

主講：李書(shū)明參考書(shū)：《民用航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)》（教材）《噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)》—羅?羅公司（參考書(shū)）課程介紹課程的重要性：飛行器動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)的核心主干課程主要先修課程：航空發(fā)動(dòng)機(jī)原理課程主要內(nèi)容：航空發(fā)動(dòng)機(jī)的類(lèi)型及特點(diǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)主要部件結(jié)構(gòu)主要工作系統(tǒng)的功用、組成和工作原理教材：《民用航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與系統(tǒng)》參考：《TheJetEngine》—羅?羅公司目錄第1章概述第2章壓氣機(jī)第3章燃燒室第4章渦輪第5章排氣裝置第6章附件傳動(dòng)裝置和減速器目錄第7章發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)第8章控制系統(tǒng)第9章滑油系統(tǒng)第10章起動(dòng)和點(diǎn)火系統(tǒng)第11章其他系統(tǒng)（空氣、操縱、指示）第12章輔助動(dòng)力裝置第1章概述第1.1節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用與要求第1.2節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類(lèi)型第1.3節(jié)典型航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)第1.4節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)受力分析第1.1節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用與要求1.1.1

航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用1.1.2對(duì)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的要求第1.1.1節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用狹義上講航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的一個(gè)重要部件，為飛機(jī)的飛行提供動(dòng)力（為飛機(jī)提供推力，為直升機(jī)提供升力）。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性直接影響到飛行的安全，發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能好壞對(duì)飛行器的性能有較大的影響，對(duì)飛行器的發(fā)展起到關(guān)鍵的作用。第1.1.1節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的作用廣義上講

航空動(dòng)力技術(shù)也是推動(dòng)整個(gè)航空技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力。航空動(dòng)力的作用（飛機(jī)的發(fā)明）飛行原理凱利1810年我的發(fā)明惟一無(wú)法解決的就是動(dòng)力問(wèn)題活塞發(fā)動(dòng)機(jī)戴姆勒1872年載人滑翔機(jī)發(fā)明人，德國(guó)人李林塔爾：“笨拙的蒸汽機(jī)飛機(jī)在告訴人們，不要再去飛行了”“飛行者”1號(hào)萊特兄弟1903年蒸氣機(jī)瓦特1774年蒸氣機(jī)瓦特1774年飛行原理凱利1810年活塞發(fā)動(dòng)機(jī)戴姆勒1872年“飛行者”1號(hào)萊特兄弟1903年要實(shí)現(xiàn)可操縱飛行，發(fā)動(dòng)機(jī)的功重比應(yīng)大于0.125~0.2馬力/千克最先進(jìn)的蒸汽機(jī)的功重比也未超過(guò)0.1馬力/千克航空動(dòng)力的作用（飛機(jī)的發(fā)明）航空動(dòng)力的作用（歷史回顧）

1903年12月17日，美國(guó)萊特兄弟發(fā)明了世界上第一架有動(dòng)力、可操縱、能持續(xù)飛行的飛機(jī)－飛行者1號(hào)，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)航空新紀(jì)元，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)千百年來(lái)的飛翔夢(mèng)想。飛行者1號(hào)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)四缸、四沖程直排臥式活塞式汽油發(fā)動(dòng)機(jī)液（水）冷壓縮比：4.4長(zhǎng)期工作功率約為12馬力，短期可達(dá)16馬力凈重64千克，工作重量81千克功重比約為0.148~0.20馬力/千克（飛行者2號(hào)、3號(hào)達(dá)0.2~0.25）戰(zhàn)爭(zhēng)成為航空技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力

飛機(jī)發(fā)明后的幾年，航空僅僅作為一種具有個(gè)人色彩的探險(xiǎn)活動(dòng)，發(fā)展緩慢。1908年以后，飛機(jī)潛在的軍事價(jià)值受到了各國(guó)軍方的高度重視。1914-1918年第一次世界

大戰(zhàn)期間，飛機(jī)找到了最

初的用武之地，戰(zhàn)爭(zhēng)成為

了航空技術(shù)發(fā)展的原動(dòng)力。一戰(zhàn)期間各參戰(zhàn)國(guó)共生產(chǎn)飛機(jī)

18萬(wàn)架。民用航空的元年一戰(zhàn)后，航空技術(shù)迅速轉(zhuǎn)為民用，1919年8月英法開(kāi)通了倫敦-巴黎的定期空中客運(yùn)。隨后的幾家航空公司組建了國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)（IATA）。真正意義的民用航空開(kāi)始于1919年。1919年是民用航空的元年。DH-4A英國(guó)一戰(zhàn)時(shí)的轟炸機(jī)，后改裝成民用飛機(jī)。起飛重量1575千克飛行速度230千米/小時(shí)1臺(tái)RR-375馬力發(fā)動(dòng)機(jī)2個(gè)座位裝有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳飛機(jī)主宰天空一戰(zhàn)后到二戰(zhàn)前，是民用航空初創(chuàng)并發(fā)展的一段時(shí)間。第二次世界大戰(zhàn)（1939-1945）的開(kāi)始中斷了民航的正常發(fā)展。在兩次世界大戰(zhàn)中，

以活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)加

螺旋槳為動(dòng)力的各

種作戰(zhàn)飛機(jī)發(fā)揮了

巨大作用，到二戰(zhàn)

結(jié)束時(shí)，以螺旋槳

為動(dòng)力的飛機(jī)的飛

行速度最大達(dá)到了

約每小時(shí)700公里?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳的局限性戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，希望飛機(jī)飛得更快、更高、更遠(yuǎn)。以螺旋槳為動(dòng)力的飛機(jī)，當(dāng)飛行速度接近音速時(shí)（每小時(shí)1000公里以上），飛行員會(huì)感到他駕駛的飛機(jī)如同突然之間撞到一堵墻一樣，速度陡降，機(jī)身劇烈抖振，整個(gè)飛機(jī)

好像要散了架似的，飛行員根本無(wú)法控制。1945年6月，英國(guó)一架試驗(yàn)

飛機(jī)在飛行速度接近音速時(shí)

發(fā)生了嚴(yán)重事故，機(jī)身破裂，

飛行員喪生。當(dāng)時(shí)一位英國(guó)

科學(xué)家說(shuō)：“音速……像是

面前的一堵障礙墻”，于是

就出現(xiàn)了“音障”這個(gè)詞?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)+螺旋槳的局限性

但是“音障”實(shí)際上并不是不可逾越的，一些專(zhuān)家經(jīng)過(guò)反復(fù)的研究和試驗(yàn)后終于弄清了產(chǎn)生“音障”的主要原因：

一方面，飛機(jī)在超音速飛行時(shí)受到的空氣阻力急驟增大；

另一方面，螺旋漿的效率卻明顯下降?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)固有的缺陷限制了它在飛機(jī)上的進(jìn)一步發(fā)展：

功率與重量的矛盾

螺旋槳的局限

因此，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)要承擔(dān)突破

音障的任務(wù)，就顯得“力不從心”了。噴氣時(shí)代的到來(lái)

這樣，一種重量輕、推力大的新型動(dòng)力裝置—噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。德國(guó)和英國(guó)各自獨(dú)立地進(jìn)行了噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作。1937年3月，德國(guó)亨克爾公司研制的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)首次運(yùn)轉(zhuǎn)。1939年8月27日，裝這種發(fā)動(dòng)機(jī)的He-178飛機(jī)實(shí)現(xiàn)了世界上第一次噴氣動(dòng)力飛行，首次試飛時(shí)就達(dá)到了700km/h的飛行速度，航空事業(yè)從些開(kāi)始跨入了噴氣時(shí)代。1941年5月15日，英國(guó)的第一架?chē)姎馐斤w機(jī)升空，成為與德國(guó)“并駕齊驅(qū)”的噴氣式飛機(jī)創(chuàng)始國(guó)。突破音速

1945年，美國(guó)決定研制一架專(zhuān)門(mén)用來(lái)突破“音障”的研究飛機(jī)。這種飛機(jī)命名為“X-1”，因?yàn)楫?dāng)時(shí)航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平還不足于突破“音障”，所以機(jī)上裝一臺(tái)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。1947年10月14日，X-1飛機(jī)首次成功

突破“音障”，實(shí)現(xiàn)了超音速飛行。1976年，英法聯(lián)合研制的“協(xié)和”式

超音速客機(jī)投入使用總結(jié)航空發(fā)展早期，由于缺乏合適的動(dòng)力，飛機(jī)的發(fā)明比以蒸汽機(jī)為標(biāo)志的工業(yè)革命晚了近140年；19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，終于實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)的飛天之夢(mèng)；20世紀(jì)前半葉，裝有活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳飛機(jī)主宰天空，不僅改變了戰(zhàn)爭(zhēng)模式，也推動(dòng)了民航事業(yè)的發(fā)展；20世紀(jì)40年代，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)，使飛機(jī)突破音障，實(shí)現(xiàn)了超音速飛行，從此進(jìn)入噴氣飛行時(shí)代；大函道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)和寬體客機(jī)的出現(xiàn)，使得飛機(jī)的耗油率大幅度降低，并實(shí)現(xiàn)了不著陸越洋飛行；21世紀(jì)航空動(dòng)力技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展態(tài)勢(shì)，將有可能研制出5~10倍高超音速飛機(jī)和空天飛機(jī)。航空動(dòng)力技術(shù)是推動(dòng)航空技術(shù)快速發(fā)展的源動(dòng)力綜觀航空發(fā)展的歷史，可以毫不夸張地說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)在航空技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中起著關(guān)鍵性作用，發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，航空動(dòng)力技術(shù)是推動(dòng)航空技術(shù)快速發(fā)展的源動(dòng)力。航空動(dòng)力技術(shù)既是制約航空技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”，也是促進(jìn)航空技術(shù)發(fā)展的“助推器”航空動(dòng)力技術(shù)是促進(jìn)飛機(jī)和整個(gè)航空工業(yè)蓬勃發(fā)展的源動(dòng)力，在航空技術(shù)發(fā)展過(guò)程中起著決定性的關(guān)鍵作用。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展階段

第1階段：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)第2階段：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

1949年出現(xiàn)了第一種用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)“埃汶”為動(dòng)力的民航客機(jī)—彗星號(hào)，標(biāo)志著民用飛機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代的到來(lái)。第3階段：低函道比（1.5~2.5）渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

60年代初的低涵道比(1.5～2.5)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，耗油率為0.07～0.08kg/（N?h），廣泛用于波音-727、-737，DC-9，“三叉戟”等飛機(jī)。第4階段：大函道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)

1970年1月22日，裝有4臺(tái)涵道比為5.2、推力為193.1kN(19700kgf)的JT9D-3型大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的大型遠(yuǎn)程旅客機(jī)波音747-100投入航線使用，標(biāo)志著民用航空動(dòng)力進(jìn)入了全新的大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)代。

2001

年美國(guó)GE公司為波音-777研制成功GE90-115B高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，推力達(dá)到5.47×105N(55826kgf)，耗油率下降到0.05kg/（N?h）左右，是當(dāng)今世界上推力最大的發(fā)動(dòng)機(jī)，被收入吉尼斯世界紀(jì)錄中。1.1.2

對(duì)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的要求基本要求

1.性能參數(shù)：主要有推重比和耗油率。

2.可靠性與耐久性。

3.環(huán)保要求：噪聲和排氣污染。不同用途的發(fā)動(dòng)機(jī)，其要求的側(cè)重點(diǎn)也不同

軍用發(fā)動(dòng)機(jī)主要要求推力大、重量輕（高的推重比）、加速性好。民用發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性和綠色環(huán)保的要求越來(lái)越高。第1.2節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類(lèi)型1.2.1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類(lèi)型1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)1.2.3航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組成1.2.1航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類(lèi)型航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)

早期飛機(jī)和直升機(jī)全部采

用，現(xiàn)基本淘汰航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)

20世紀(jì)40年代開(kāi)始使用，目前廣泛采用兩類(lèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的基本類(lèi)型1.渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)）2.渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)）3.渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)）4.渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)）5.螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)）1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)一、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)）

渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)50、60年代應(yīng)用最為廣泛的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)時(shí)不僅是高速殲擊機(jī)的唯一動(dòng)力，而且也為許多轟炸機(jī)、旅客機(jī)所采用。國(guó)產(chǎn)的殲六、殲七、殲八等殲擊機(jī)上，均采用了帶加力燃燒室的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。主要特點(diǎn)：適用于高速飛行。不需要受速度限制的螺旋槳作為推進(jìn)器；帶加力燃燒室的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)突破音速。耗油率較高。由于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是由高速排出高溫燃?xì)馑@得的，所以在得到推力的同時(shí)，有不少由燃料燃燒所獲得的能量以燃?xì)獾膭?dòng)能和熱能的形式排出發(fā)動(dòng)機(jī)，能量損失較大，因此耗油率較高。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)二、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)）

渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)是在渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，吸取航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而來(lái)的。20世紀(jì)50年代研制的旅客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)采用渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)較多，目前支線用的旅客機(jī)仍以渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿?。主要特點(diǎn)：適用于低、中速飛行。由于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)以直徑較大的螺旋槳作為推進(jìn)器，飛行速度受到限制，M=0.5～0.7。耗油率低。燃?xì)庵械拇蟛糠帜芰浚?5%～90%）在動(dòng)力渦輪中膨脹作工，驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大部分拉力，剩下的很少能量（10%～15%）在尾噴管中膨脹，產(chǎn)生一小部分推力。由于排氣能量損失小，推進(jìn)效率高，所以耗油率低。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)三、渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)）

渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)是用于直升機(jī)上的，基本同于渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)，主要區(qū)別一是燃?xì)獍l(fā)生器排出的燃?xì)饽芰?，幾乎全部在?dòng)力渦輪中膨脹作工，尾噴管排氣速度較低，幾乎不產(chǎn)生推力；二是輸出軸轉(zhuǎn)速較高。渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)也可以作為非航空領(lǐng)域中的動(dòng)力，如地面發(fā)電機(jī)、油泵、水泵等的動(dòng)力，艦船用的動(dòng)力等。1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)四、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)）

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是在雙轉(zhuǎn)子渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，吸取渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的。其性能介于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之間。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種。較大型民航機(jī)幾乎都采用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，帶加力燃燒室的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)則適合作高超音速（M≥2.3）作戰(zhàn)飛機(jī)的動(dòng)力裝置。主要特點(diǎn)：耗油率低、起飛推力大、噪音低、迎風(fēng)面積大。適用于較高的飛行速度，且在很廣的飛行速度范圍內(nèi)，都能滿(mǎn)足推力和經(jīng)濟(jì)性的要求。1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)五、螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（簡(jiǎn)稱(chēng)槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)）

槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)是20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展的一種新型節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)。特點(diǎn)是兼有渦扇與渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，即比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)省油，經(jīng)濟(jì)性接近渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的水平，又可以接近渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行M數(shù)巡航。1.2.2各類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)螺槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.2.3航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組成進(jìn)氣道飛行方向壓氣機(jī)燃燒室渦輪尾噴管驅(qū)動(dòng)軸1.進(jìn)氣道用來(lái)引導(dǎo)足夠數(shù)量的空氣順利進(jìn)入壓氣機(jī)，在飛行速度大于壓氣機(jī)進(jìn)口氣流速度時(shí)，還可起到提高空氣壓力的作用（沖壓作用）。進(jìn)氣道在結(jié)構(gòu)上往往屬于飛機(jī)機(jī)體的一部分，但在作用上屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的組成部分。2.壓氣機(jī)用來(lái)壓縮空氣，提高空氣壓力。有軸流式壓氣機(jī)和離心式壓氣機(jī)。3.燃燒室由噴嘴噴出適量燃料，同壓氣機(jī)流來(lái)的空氣混合，組織燃燒，產(chǎn)生高溫燃?xì)狻?.渦輪在高壓高溫燃?xì)馔苿?dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)壓氣機(jī)工作。5.尾噴管高溫高壓燃?xì)獬浞峙蛎洠瑢⒉糠譄崮苻D(zhuǎn)換為動(dòng)能，高速向外噴出，產(chǎn)生反作用推力。6.附件系統(tǒng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)正常工作所必需的附屬系統(tǒng)。前者稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)附件，如滑油系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、起動(dòng)和點(diǎn)火系統(tǒng)、操縱和調(diào)節(jié)系統(tǒng)等；后者稱(chēng)為飛機(jī)附件，如液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。1.2.3航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的組成第1.3節(jié)典型航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.1CFM56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.2JT9D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.3PW2037渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.4PW4000渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.5V2500渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.6RB211-535E4渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中國(guó)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)低涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)（JT8D-200）1.3.1CFM56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)CFM公司是由法國(guó)斯奈克瑪發(fā)動(dòng)機(jī)公司和美國(guó)通用電氣公司各出資一半成立的合資企業(yè)1.3.1CFM56渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)CFM公司是由法國(guó)斯奈克瑪發(fā)動(dòng)機(jī)公司和美國(guó)通用電氣公司各出資一半成立的合資企業(yè)1.3.2JT9D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)普惠發(fā)動(dòng)機(jī)公司1.3.3PW2037渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)普惠發(fā)動(dòng)機(jī)公司1.3.4PW4000渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)普惠發(fā)動(dòng)機(jī)公司1.3.5V2500渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司（IAE），股東公司有：美國(guó)PW；英國(guó)RR；日本航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司JAZC；聯(lián)邦德國(guó)MTU；意大利菲亞特。

主要用于A320系列飛機(jī)，與CFM56系列爭(zhēng)奪市場(chǎng)1.3.5V2500渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)1.3.6RB211-535E4渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)羅爾斯·羅伊斯公司GE90渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)GE公司GE90渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)GE公司1.4.1氣體軸向力和發(fā)動(dòng)機(jī)的推力1.4.2氣體力作用于組合件上的扭矩第1.4節(jié)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)受力分析作用在各主要零、組件上的負(fù)荷

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在所有的組合件和零件上都作用著各種負(fù)荷。根據(jù)這些負(fù)荷的性質(zhì)可以分為以下三類(lèi)：氣體負(fù)荷

氣體在發(fā)動(dòng)機(jī)中流動(dòng)時(shí)，

由于速度、壓力、方向變

化而作用在與其接觸的零、

組件上的力和力矩。質(zhì)量負(fù)荷

如零件的重力，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、零件振動(dòng)或飛機(jī)作機(jī)動(dòng)飛行時(shí)在零、組件上產(chǎn)生的慣性力及慣性力矩。溫度負(fù)荷

由于零、組件受熱不均，或相鄰各零件材料不同（線膨脹系數(shù)不受同），受熱后膨脹受到約束時(shí)而產(chǎn)生的熱應(yīng)力。1.4.1氣體軸向力和發(fā)動(dòng)機(jī)的推力

發(fā)動(dòng)機(jī)形成氣流通道的各零部件上都作用有氣體力。通道以外，凡與氣體相接觸的零件表面也都作用有氣體力。在此將作用在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣外表面上的氣體軸向力計(jì)算在飛機(jī)的阻力中，由飛機(jī)的氣動(dòng)力計(jì)算去考慮，這里只考慮作用在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣內(nèi)部的氣體軸向力。軸向力的方向取與發(fā)動(dòng)機(jī)推力相同的方向?yàn)檎］S向力的方向+

氣體軸向力的計(jì)算可以分為氣體靜力和氣體動(dòng)力兩部分。氣體靜力

氣體靜力等于所計(jì)算截面的氣體壓力和該截面面積的乘積。氣體動(dòng)力

氣體動(dòng)力可以按動(dòng)量方程式間接求出。一、作用在進(jìn)氣裝置上的氣體軸向力氣體靜力：氣體動(dòng)力：總的氣體軸向力：二、作用在葉輪上的氣體軸向力p1·F1p1·F1p1·F1pc·Fcpb·Fbpa·Fapa·Fap2·F2p2·F2m(C2-C1)C1C2二、作用在葉輪上的氣體軸向力p1·F1p1·F1p1·F1pc·Fcpb·Fbpa·Fapa·Fap2·F2p2·F2m(C2-C1)C1C2單級(jí)渦輪轉(zhuǎn)子總氣體軸向力為：盤(pán)后端面上的軸向力盤(pán)前在直徑D4到D3之間環(huán)面上的軸向力盤(pán)前在直徑D3到D2之間環(huán)面上的軸向力葉片上的氣體軸向力三、發(fā)動(dòng)機(jī)各部件上氣體軸向力的分布及轉(zhuǎn)子軸向力的減荷

根據(jù)上述計(jì)算方法，可以計(jì)算出各組合件上的氣體軸向力的數(shù)值和方向。各組合件上氣體軸向力的代數(shù)和，就是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。作用于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子向前的軸向力：509946N（52000kg）作用于渦輪轉(zhuǎn)子向后的軸向力：226534N（23100kg）一般每個(gè)滾珠軸承約可承受9806~19600N（1000~2000kg）的軸向力，因此，每個(gè)轉(zhuǎn)子都要采用數(shù)十個(gè)軸承，這不僅使發(fā)動(dòng)機(jī)重量增加，在結(jié)構(gòu)上也是難以實(shí)現(xiàn)的。為此，在現(xiàn)代大、中型航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中，必須采取各種措施以減小作用于滾珠軸承上的軸向力，也即減小整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向力。經(jīng)常采用的減小轉(zhuǎn)子軸向力的方法（或稱(chēng)減荷措施）將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與渦輪轉(zhuǎn)子作成剛性聯(lián)接或用可以傳遞軸向力的聯(lián)軸器聯(lián)接。

509946-226534=283412N（28900kg）。在軸流式壓氣機(jī)最末級(jí)輪盤(pán)的后方采用封氣裝置限制高壓氣流漏入盤(pán)后空腔，并將此腔通過(guò)機(jī)匣上的定徑孔與大氣相通，這樣就減小了作用在末級(jí)盤(pán)上的氣體壓力，從而減小了作用于轉(zhuǎn)子上向前的軸向力。

如圖中將B腔通大氣，使盤(pán)后空腔的氣體壓力下降至0.13~0.16MPa（1.3~1.6kg／cm2），則壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向力可由509946N（52000kg）降到284393N（29000kg）。將壓氣機(jī)后級(jí)或出口級(jí)的高壓氣體引到壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子第一級(jí)輪盤(pán)前腔，使作用于第一級(jí)輪盤(pán)前端面上向后的氣體壓力增大，從而減小作用于轉(zhuǎn)子上向前的軸向力。

如圖中，當(dāng)高壓氣體引入A腔時(shí)，作用于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子上向前的軸向力即由284393N（29000kg）降到249089N（25400kg）。當(dāng)同時(shí)采用上述三種減小軸向力的方法時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向力僅為22555N（2300kg），只要用兩個(gè)滾珠軸承即可承受。？各組合件上氣體軸向力的代數(shù)和，就是發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。采用減荷措施會(huì)不會(huì)減小發(fā)動(dòng)機(jī)的推力？采用減荷措施，轉(zhuǎn)子軸向力是不是越小越好？

采用減荷措施，轉(zhuǎn)子軸向力是不是越小越好？

由于發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流參數(shù)隨著工作狀態(tài)而改變，因此作用在各組合件上的氣體軸向力也隨著飛機(jī)飛行狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)而改變，而且在整個(gè)飛行范圍內(nèi)數(shù)值變化很大，所以在采用減荷措施時(shí)，不僅要考慮設(shè)計(jì)狀態(tài)的轉(zhuǎn)子軸向力滿(mǎn)足要求，還要使各個(gè)工作狀態(tài)的軸向力都能符合要求，既不使軸向力過(guò)大，超出滾珠軸承所能承受的范圍，又不使軸向力太小或改變方向，以致引起軸承的沖擊或滑蹭損傷。大型、大流量比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下轉(zhuǎn)子軸向力分布圖。1.4.2氣體力作用于組合件上的扭矩

氣流在流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)通道中的某些組合件（壓氣機(jī)的靜子葉片和工作葉片、渦輪導(dǎo)向葉片和工作葉片，尾噴管的支柱等）時(shí)，其方向沿周向發(fā)生變化，因而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)軸線的動(dòng)量矩有了改變，這說(shuō)明氣體有扭矩作用于這些組合件。

由氣體動(dòng)量矩及牛頓第三定律可以求出氣體作用于某些組合件上的扭矩為：——組件進(jìn)出口處氣流的平均周向分速度——組件進(jìn)出口處的平均半徑——流過(guò)組件的質(zhì)量流量

由上式可以看出，當(dāng)氣流軸向進(jìn)入并軸向流出該組件時(shí)，即C1u=C2u=0，則作用于該組件的總扭矩為零。

例如，在軸流式壓氣機(jī)中，氣流一般軸向流入并軸向流出，雖然氣流流過(guò)各級(jí)靜子葉片和工作葉片時(shí)