理想發(fā)動機的參數(shù)分析

理想發(fā)動機的參數(shù)分析理想渦輪發(fā)動機理想的渦輪噴氣飛機和加力燃燒室理想的渦扇發(fā)動機優(yōu)化涵道比理想的渦扇具有最佳風扇壓比的理想的渦扇發(fā)動機理想脈沖爆震發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機的工作過程組成：進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪，噴管。進氣道：將足夠的空氣量,以最小的流動損失順利地引入壓氣機。

壓氣機：通過高速旋轉的葉片對空氣作功,壓縮空氣,提高空氣的壓力。

燃燒室：高壓空氣和燃油混合,燃燒,將化學能轉變?yōu)闊崮?形成高溫高壓的燃氣。

渦輪：高溫高壓的燃氣在渦輪內膨脹,向外輸出功,去帶動壓氣機。噴管：使燃氣繼續(xù)膨脹,加速,提高燃氣的速度。一、渦輪噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)燃氣渦輪噴氣發(fā)動機的理想化條件

假設工質完成的是一個封閉的熱力循環(huán)

略去壓縮與膨脹過程中工質與各部件之間的熱量交換,忽略實際過程中的摩擦,假設在燃燒室中進行的燃油燃燒釋放出熱能的化學反應過程為外部熱源對工質加熱的過程,并且忽略由流動阻力和加熱所引起的壓力降低,從而用定壓加熱過程代替之噴入的燃油的質量忽略不計,而且假定工質是定質量的定比熱容的完全氣體噴入大氣中的燃氣與大氣進行定壓的放熱過程。布萊頓循環(huán)由絕熱壓縮過程1-2、等壓加熱過程2-3、絕熱膨脹過程3-4和等壓放熱過程4-1組成。由于這個循環(huán)在等壓加熱，故也稱為等壓加熱循環(huán)。渦輪噴氣發(fā)動機和沖壓噴氣發(fā)動機的理想循環(huán)就是布萊頓循環(huán)。布萊頓循環(huán)在等壓加熱過程2-3中，加給工質的熱量為：

q1=Cp(T3-T2)在等壓放熱過程4-1中，工質放出的熱量為：

q2=Cp(T4-T1)由于理想循環(huán)

w0=q1-q2

所以，布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)作功為：w0=Cp(T3-T2)-Cp(T4-T1)式中：T1、T2、T3、T4分別為工質狀態(tài)1、2、3、4時的溫度。改寫為：布萊頓循環(huán)的理想循環(huán)效率為：而

p1=p4，p2=p3

代入上式，得：因為１－２和３－４為絕熱過程，所以：代入得：為工質被壓縮后的壓力p2與壓縮前的壓力p1的比值，并稱為增壓比。布萊頓循環(huán)

1kg工質所作的循環(huán)功（加熱量與放熱量之差）：越大，表示渦輪前的溫度越高，循環(huán)功越大，熱效應越高。循環(huán)的熱效率（發(fā)動機增壓比）越高，熱效率越高使循環(huán)功達到最大值時的增壓比稱為最佳增壓比Lk、LT分別表示壓氣機的壓縮功和渦輪的膨脹功。對于渦輪噴氣發(fā)動機，兩者相等，所以有：用機械能的形式表示發(fā)動機渦輪前溫度越高，循環(huán)功越大，排氣速度越大發(fā)動機在實際工作過程中的損失氣流在進氣道、壓氣機壓縮過程中的流動損失氣流在燃燒室中有流動損失和加熱過程中的熱阻損失，壓力下降。氣流膨脹過程中有流動損失。定壓放熱過程只有熱損失，沒有流動損失，所以，實際的放熱過程與理想循環(huán)的放熱過程相同。摩擦降低了總壓，熱阻損失降低了總溫渦輪噴氣發(fā)動機推力和

效率一、推力的產(chǎn)生氣流流過發(fā)動機時，發(fā)動機的內壁及各部件對氣體施加作用力，使其動量發(fā)生變化，而氣體必然同時給予發(fā)動機及各部件以反作用力。這些反作用力在軸向分力的合力，即推力。推力：提供給飛機，克服飛機前進阻力或使飛機加速而作功的力。有效推力＝發(fā)動機內推力－短艙的阻力有效推力當燃氣在噴管中完全膨脹時內推力忽略流量差別時渦噴發(fā)動機的推力分布推力的分布

由圖可以看出進氣道，壓氣機，燃燒室產(chǎn)生的力是向前的；渦輪，噴管產(chǎn)生的力是向后的。向前的力減去向后的力就等于推力。其中以壓氣機產(chǎn)生的力所占的比例最大。二、推進功率和推進效率假設：飛機等速平飛推進功率：L－－每公斤氣流的循環(huán)功發(fā)動機在熱力循環(huán)中產(chǎn)生的功率推進效率C5/C0越大，推進效率越小當C0＝0，沒有推進功當C5＝C0，效率為1，但F為零

發(fā)動機損失的能量：排氣速度與飛行速度相差越大，動能損失越多每公斤氣流損失的能量：熱效率：在循環(huán)中加熱量有多少轉變?yōu)闄C械功。影響噴氣發(fā)動機實際循環(huán)熱效率的因素有三個,它們是:加熱比Δ、增壓比π、壓氣機效率和渦輪效率。加熱比Δ,(渦輪前溫度或渦輪前燃氣總溫):隨著加熱比Δ,或渦輪前溫度,的提高,熱效率也增大。增壓比π:增壓比π的提高,實際循環(huán)的熱效率增大,當增壓比π等于最經(jīng)濟增壓比時,實際循環(huán)熱效率達到最大,以后再提高增壓比,實際循環(huán)的熱效率ηt反而下降。壓氣機效率和渦輪效率:壓氣機效率和渦輪效率增大,熱效率也提高。三、總效率定義：加入燃燒室的燃油完全燃燒時放出的熱量，有多少轉變?yōu)橥七M功。qs－－每公斤空氣所提供的熱量總效率（0.20~0.30）＝熱效率（0.25~0.4）×推進效率（0.50~0.75）提高總效率的措施：提高熱效率，如提高壓氣機增壓比，渦輪前燃氣溫度；提高推進效率，減小C5和C0之間的差值。渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標和基本要求一、渦輪噴氣發(fā)動機的性能指標（一）推力性能指標1、推力F（最主要指標，單位N，英磅）推力和發(fā)動機功率之間的關系：發(fā)動機發(fā)出的功率與飛行速度和排氣速度的平均值有關。2、單位推力Fs定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機空氣流量（單位Ns/kg，dNs/kg）表示每公斤空氣每秒所產(chǎn)生的推力流量相同，單位推力越大，發(fā)動機推力越大3、推重比Fw定義：發(fā)動機地面最大工作狀態(tài)下的推力/發(fā)動機的凈重渦噴發(fā)動機推重比為3.5~4渦輪風扇發(fā)動機推重比達8以上4、單位迎面推力FA定義：發(fā)動機推力/發(fā)動機最大迎風面積最大迎風面積相同時，F(xiàn)A越大，推力F越大推力F相同時，F(xiàn)A越大，發(fā)動機迎風面積越小經(jīng)濟性能指標1、燃油消耗量Gf