航发原理第三章
航发原理第三章
    涡轮喷气发动机的工作原理
    航空发动机知识
    发动机性能计算发动机设计是一个复杂的过程，需考虑应用对象、重量、成本、体积、寿命及噪音等诸多限制因
    素，需进行发动机设计点下的一些参数优化选择，继而进行发动机总体性能计算。发动机设计点的性 能将取决于设计状态下各部件的热力过程。 本章将介绍发动机主要工作过程参数对发动机 单位性能参数的影响及设计点发动机性能计算方
    法。
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    涡轮喷气发动机的主要单位性能参数发动机最重要的两个单位性能参数：
    1. 单位推力定义：Fs=F/qm ;2. 单位燃油定义：耗油率sfc=3600qmf/F。
    发动机推力F通常由用户给定，提高Fs可降低流量qm,这意味着将减少发动机的重量和最大迎风面积， 因此该参数对发动机总体性能影响十分重要。 如假定尾喷管完全膨胀(p9=p0),且忽略燃气与 空气流量的差别，即qm=qmg , 则有单位推力：Fs=V9-V0
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    发动机主要工作过程参数概念在发动机工作过程中，用来描述气流沿程流动状态变化的参数,如P0、P1、 pc 、T0、
    T1、 T3* 。.. 等参数称为发动机的工作过程参数。
    其中压气机压比pc和涡轮前温度T3*是发动机的主要工作参数，也是设计时需要选择的
    重要参数。
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    工作参数对单位性能的影响首先研究一下循环功。若把压气机和进气道作为一个总的 压缩过程，则每千克气体输入功为：
    Wc C p (T2* T0 ) C pT0 (p
    1
    1) / hc
    其中：hc 为压缩过程的总效率， p=P2*/P0为总增压比。 若把涡轮和尾喷管作为一个总的膨胀过程(不计燃烧引起 的总压损失),则每千克气体输出功：' ' * Wp C p (T3* T9 ) C p T3 (1 1 p
    ' 1 '航空发动机原理
    )h p
    其中hp 为膨胀过程的总效率。
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    循环功与工作过程参数之间的关系发动机循环功代表发动机可以使用的能量(可用能量), 可以表示为：
    W循环功
    1 1 ' * W p Wc C pT3 1 ' 1 h p C pT0 p 1 hc ' p ' , T3* T0 , C p (1 1
    若取：e p
    1
    p
    1 '
    '
    ) C p (1 1
    p
    1
    )
    e 1 a hch p 则循环功：W循环功 C pT0 ( 1) hc e
    (1)
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    循环功影响参数分析e 1 a hch p W循环功 C pT0 ( 1) hc e影响发动机循环功W的主要参数是压比p、温比 , =1.02-1.04。 从方程中可以发现，循环功同加热比 成正比变化
    关系。在环境温度T0一定的条件下，涡轮前温度T3*越高，循环功越大。但在温比 一定时，循环功随压
    比p并非单调变化，存在最佳压比p opt使循环功最大。
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    单位推力影响参数分析单位推力：Fs=V9-V0循环功： W循环功=(V92-V02)/2,可
    得：
    Fs 2W循环功 V V02 0
    将循环功W的公式代入上式可得：
    e 1 a hch p 2 Fs 2C pT0 ( 1) V0 V0 hc e
    (2)
    由方程(2)可得，在飞行条件一定(高度H,飞行速度V0)的 情况下，影响单位推力Fs的主要工作参数有：压比p和温比 。
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    耗油率影响参数分析由耗油率的定义可得：sfc=3600*qmf/F=3500*q0/(xbHuFs)。q0为燃烧室每千克流体获得的热量，xb为燃烧室的完全燃烧 系数。 由于压缩功： Wc=Cp(T2*-T0)=CpT0(e-1)/hc,可得： T2*=T0((e-1)/hc+1)

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