涡扇发动机的速度特性

发动机的速度特性

汽车的效率大小很大程度上决定于发动机的性能。在许多汽车产品介绍上，都标有“最高输出功率”和最高输出扭矩”在两项重要的发动机指标，并用曲线图来反映发动机的上述指标。那么，这些发动机指标是怎样测出来呢？

当发动机运转的时候，其功率、扭矩和耗油量这三个基本性能指标都会随着负荷的变化而变化。这些变化遵循一定的规律，将这些有规律的变化描绘成曲线，就有了反映发动机特性的曲线图。根据发动机的各种特性曲线，可以全面地判断发动机的动力性和经济性。反映发动机运行状况常用速度特性曲线。

发动机的速度特性曲线表示有效功率

N（千瓦）、扭矩M（牛顿米）、比燃料

消耗量g（克/千瓦小时）随发动机转速

n而连续变化的表现。发动机的速度特性

是在制动试验台架上测出的。保持发动

机在一定节气门开度情况下，稳定转速，

测取在这一工况下的功率、比耗油等，

然后调整被测机载荷（扭距变化），使

发动机转速改变，再测得另一转速下的

功率、比耗油。按照一定转速间隔依次

进行上述步骤。就能测出在不同转速下

的数值，将这些数值点连点地组成连续

曲线，就产生了功率曲线、扭矩曲线和

比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速

区域对应。

当汽油机节气门完全开启（或者柴油机喷油泵在最大供油量时）的速度特性，称为发动机的外特

涡扇发动机的发展

涡扇发动机的发展

引子

涡扇发动机是喷气发动机的一个分枝，从血原关系上来说涡扇发动机应该算得上是涡喷发动的小弟弟。从结构上看，涡扇发动机只不过是在涡喷发动机之前（之后）加装了风扇而 已。然而正是这区区的几页风扇把涡喷发动机与涡扇发动机严格的区分开来。涡扇发动机这个“小弟弟”仗着自已身上的几页风扇也青出与蓝。

现代的军用战斗机要求越来越高的机动性能，较高的推重比能赋予战斗机很高的垂直机动能力和优异的水平加速性能。而且在战时，如果本方机场遭到了对方破坏，战斗机还可以利用大推力来减少飞机的起飞着陆距离。比如装备了F-100-PW-100的F-15A当已方机机的跑道遭到部分破坏时，F-15可以开全加力以不到300米的起飞滑跑距离起飞。在降落时可以用60度的迎角作低速平飞，在不用减速伞和反推力的情况下，只要500米的跑道就可以安全降落。

更高的推重比是每一个战斗机飞行员所梦寐以求的。但战斗机的推重比在很大和度上是受发动机所限--如果飞机发动机的推重比小于6一级的话，其飞机的空战推重比就很难达到1，如果强行提高飞机的推重比的话所设计的飞机将在航程、武器挂载、机体强度上付出相当大的代价。比如前苏联设计的苏-11战斗机使用了推重比为4.085的АЛ-

第三节 发动机的速度特性

应知：

速度特性的定义 外特性、部分速度特性 扭矩特性 测取、绘制、分析曲线 分析发动机的动力性 速度特性的应用 汽油机、柴油机速度特性的对比分析

应会：

一、速度特性

定义：发动机节气门开度 ( 或油门开 度 ) 不变，发动机性能指标随转速变化

的关系。外特性：节气门全开(标定工况点)

部分速度特性：节气门部分开度

汽车爬坡或阻力变化时, 节气门 ( 或油 门 ) 开度不变, n随外界负荷的变化而变 化。外界负荷大, n , 外界负荷小, n , 这 时发动机沿速度特性工作。

二、速度特性的测取与绘制

测取参数：

动力性指标： 经济性指标：

监控参数:

温度：

压力：

三、汽油机速度特性曲线的分析

v Ttq k 2 i m

v Pe k1 i m n v B k4 n

be k3

1

i m

1.外特性曲线：

充气效率、指示热效率、机械效率随转速的变化关系：

外特性曲线的意义：

发动机在此转速下所输出的最大功率及其扭矩

代表发动机的动力性外特性曲线必须测取

总功率：净功率(使用外特性曲线):

2.部分速度特性曲线

v Ttq k 2 i m

v Pe k1

1. 涡扇发动机的优缺点 答：涡扇发动机的优点是：在高亚音速范围内, 和涡喷发动机相比较,涡扇发动机具有推力大, 推进效率高, 噪音低, 燃油消耗率低等特点。 涡扇发动机的缺点是

? 风扇直径大, 迎风面积大, 因而阻力大, 结构复杂 ? 涡扇发动机的速度特性不如涡喷发动机

? 涵道比较高时, 随飞行速度的增大, 推力很快下降, 因此, 涡扇发动

机只适用于高亚音速内飞行

2. 涡扇发动机的质量附加原理 答：质量附加原理：当发动机获得一定的机械能之后, 通过将这部分可用能的重新分配, 将内涵得到的一部分能量传递给外涵, 以增加发动机的总空气流量, 降低其排气速度, 降低噪音, 在一定的飞行速度内, 增大发动机的推力, 降低燃油消耗率。

3. 为什么说航空燃气轮机既是热机又是推进器？

答:燃气涡轮发动机是将燃油燃烧释放出的热能转变为机械能的装置。它既是热机又是推进器，因为它是由高速流过发动机的燃气对发动机的反作用力来推动飞机运动的一种热机.

4. 离心式压气机由哪些部件组成，各部件是如何工作的？

答：导风轮, 工作叶轮, 扩压器, 集气管等部分组成

导风轮：安装在叶轮的进口处，其通道是收敛形的 使气流拐弯并以一定

第三节 发动机的速度特性

应知：

速度特性的定义 外特性、部分速度特性 扭矩特性 测取、绘制、分析曲线 分析发动机的动力性 速度特性的应用 汽油机、柴油机速度特性的对比分析

应会：

一、速度特性

定义：发动机节气门开度 ( 或油门开 度 ) 不变，发动机性能指标随转速变化

的关系。外特性：节气门全开(标定工况点)

部分速度特性：节气门部分开度

汽车爬坡或阻力变化时, 节气门 ( 或油 门 ) 开度不变, n随外界负荷的变化而变 化。外界负荷大, n , 外界负荷小, n , 这 时发动机沿速度特性工作。

二、速度特性的测取与绘制

测取参数：

动力性指标： 经济性指标：

监控参数:

温度：

压力：

三、汽油机速度特性曲线的分析

v Ttq k 2 i m

v Pe k1 i m n v B k4 n

be k3

1

i m

1.外特性曲线：

充气效率、指示热效率、机械效率随转速的变化关系：

外特性曲线的意义：

发动机在此转速下所输出的最大功率及其扭矩

代表发动机的动力性外特性曲线必须测取

总功率：净功率(使用外特性曲线):

2.部分速度特性曲线

v Ttq k 2 i m

v Pe k1

中国军用涡扇发动机 WS-9（秦岭）涡扇发动机 Al-222-25 发动机 RD-93发动机 AL-31FN发动机 WS10（太行）发动机 WS13（泰山）发动机 WS15（峨眉）发动机 D-30KP-2发动机 WS18发动机 WS20发动机 WS-9（秦岭）涡扇发动机

技术数据

最大直径（mm） 1095

长度（mm） 5211 质量（kg） 1527 最大加力推力（daN） 9800 中间推力（daN） 6370 加力耗油率（kg/daN/h） 2.02 耗油率（kg/daN/h） 0.67 推重比 6.55

空气流量（kg/s） 96.9

涵道比 0.62 总增压比 21.5 涡轮进口温度（K） 1550 装备： 歼轰7/7A/7B

Al-222-25发动机

技术数据

长度: 1,960 mm（77.17 in） 直径: 640 mm（25.20 in）

净重: 440 kg（970.03 lb）于基本配置 560 kg（1,234.59 lb）于加力配置 最大推力:2520kgf/24.7kN（

“发动机负荷特性试验” 实验指导书

（中南林机电院 刘谦钢）

一、 实验目的及要求(参见“发动机原理实验教程”P8)

1 实验目的：

1.1掌握发动机负荷特性的试验方法。

1.1.1 掌握发动机负荷的加载方法和转速和燃油消耗率的测量方法。

1.1.2 掌握发动机功率、转速、油耗等测量仪器设备的选择、操作、使用方法。 1.1.3 熟悉发动机负荷特性测试数据的分析和处理方法。 1.2 通过实验，学习绘制、分析发动机负荷特性曲线。

1.2.1 依据原始数据和处理的数据，绘制发动机负荷特性曲线。 1.2.2 通过分析负荷特性曲线评价发动机在规定转速下，发动机部分负荷经济能，并为合理选用和调整发动机提供依据。 2 实验要求：

2.1 每次参加试验的学生为10～20人。

2.2 实验前复习发动机负荷特性试验的相关内容，认真阅读实验指导书及其附件。 2.3 实验时应作好记录纸笔等准备，按指导书操作仪器设备、试验及作好实验记录。

2.4 实验后，严格按实际实验数据正确处理实验数据，绘制相应曲线，认真撰写实验报告。

二、 实验预习及准备(参见“发动机原理实验教程”P8～P9。) 1 实验原理：

当发动机油门（节气门）位置不变而通过测功器人为改变给发动机的所加

工业发动机电控特性

课程编号：1.015.003.C_C 课程编号：

康明斯公司应用工程培训

发动机电子特性(工业)

作者：王久春 日期：2010-6-22

工业发动机电控特性

工业电控特性工业电控特性归类如下: 调速器特性 油门特性 设备集成特性 系统诊断 & 服务 发动机 & 附件保护

工业发动机电控特性

调速器特性

调速器原理

全程调速器 两极(或车用)调速器 辅助调速：轴速调速器 压力调速器 低怠速调速器 高速调速器 中速调速器 发动机转速巡航调速器 车速巡航调速器

工业发动机电控特性

调速器原理调速器是为达到某一控制功能所用的计算逻辑。 速度调速器: 如：低怠速，高怠速，全程调速与中速，目的 是控制发动机达到某一转速。 燃油量调速器: 如：两极调速器，它根据油门位置和发动机 转速来计算喷油量 轴速调速器: 通过控制发动机的转速来保持输出轴恒速。 压力调速器: 通过控制发动机的转速来维持一个恒定的压 力值。如空压机应用。

工业发动机电控特性

调速器原理喷油量

两极调速器 或 全程调速器 或 中速调速器

低怠速调速器

高怠速调速器

转速 (RPM)

工业发动机电控特性

调速率原理调速率的定义：转速随着负载的变化而变化 调速率的定义：转速随着负载的变

发 动 机

1.涡喷发动机的工作原理 ？P10

涡喷发动机以空气为介质，进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功，提高空气的压力；空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压燃气；燃气在涡轮内膨胀，将热能转为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机；燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。

2.涡轮发动机的特征，有几个特性?P P10 P67

特征：发动机作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能，同时作为一个推进器，它利用所产生的机械能使发动机获得推力。

发动机特性包括： 转速特性、高度特性、速度特性。

保持飞机高度和飞机速度不变段情况下，发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞机速度不变时，发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞行高度不变时，发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度（或马赫数）的变化规律叫速度特性 3.影响热效率的因素？P18

热效率表明，在循环中加入的热量有多少变为机械功。因素有加热比（涡轮前燃气总温），压气机增压比

发 动 机

1.涡喷发动机的工作原理 ？P10

涡喷发动机以空气为介质，进气道将所需的的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩做功，提高空气的压力；空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压燃气；燃气在涡轮内膨胀，将热能转为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机；燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。

2.涡轮发动机的特征，有几个特性?P P10 P67

特征：发动机作为一个热机，它将燃料的热能转变为机械能，同时作为一个推进器，它利用所产生的机械能使发动机获得推力。

发动机特性包括： 转速特性、高度特性、速度特性。

保持飞机高度和飞机速度不变段情况下，发动机推力和燃油消耗率随发动机转速的变化规律叫发动机转速特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞机速度不变时，发动机的推力和燃油消耗率随飞机的高度的变化规律叫高度特性。

在给定的调节规律下，保持发动机的转速和飞行高度不变时，发动机的推力和燃油消耗量随飞机速度（或马赫数）的变化规律叫速度特性 3.影响热效率的因素？P18

热效率表明，在循环中加入的热量有多少变为机械功。因素有加热比（涡轮前燃气总温），压气机增压比