大涵道比涡扇发动机排名

　第29卷　第3期　2008年　　5月航　空　学　报

ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAVol129No13May　2008

　　文章编号:100026893(2008)0320513214

大涵道比涡扇发动机风扇/压气机

气动设计技术分析

陈懋章,刘宝杰

(北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京　100083)

特邀

Fan/CompressorAeroDesignTechnologyforHighBypassRatioTurbofan

ChenMaozhang,LiuBaojie

(SchoolofJetPropulsion,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing　100083,China)

摘　要:对用于大型客机的大涵道比涡扇发动机的风扇/压气机气动设计技术现状及其发展趋势进行了概述,分析了其技术难点,旨在说明中国发展高性能大涵道比涡扇发动机在风扇和压气机方面将面临的一些挑战,并分析亟待突破的一些关键技术。

关键词:大型客机;大涵道比;风扇;压气机;气动设计;噪声中图分类号:V231.3　　　文献标识码:A

Abstract:Fan/compressorae

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-

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

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

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

发动机原理

第六章

发动机特性曲线的意义 答：特性用曲线表示称为特性曲线，它是评价发动机的性能的一种简单的\\方便\\必不可少的形式。根据各种特性曲线，可以合理地选用发动机，并能更有效地利用它。了解形成特性曲线的原因以及影响它变化的因素，就可以按需要方向改造它，使发动机性能进一步提高，并设法满足使用要求。

什么是发动机的负荷特性和速度特性？

答：负荷特性：指发动机转速不变，其经济性指标随负荷（可用功率Pe、扭矩Ttq或平均有效压力pme表示）而变化的关系； 汽油机的负荷特性：汽油机保持某一转速不变，而逐渐改变节气门开度，每小时耗油量B 和耗油率be随负荷（Pe 、 Ttq、pme）变化的关系称为汽油机负荷特性；

柴油机的负荷特性：柴油机保持某一转速不变，而移动喷油泵齿条或拉杆位置，改变每循环供油量Δb时，每小时耗油量B 和耗油率be随功率Pe（或转矩Ttq、平均有效压力pme）变化的关系称为柴油机负荷特性；

速度特性：发动机性能指标随转速变化的关系称为速度特性 ；

汽油机速度特性：汽油机节气门（油门）开度固定不动，其有效功率Pe、转矩Ttq、耗油率be、每小时耗油量B 等随转速变化的关系称为汽油机速度特性；

柴油机速度特性：喷油泵的油量

一、汽车二级维护前的配气相位技术要求

判断题

1、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门滞后角为10.5°。 A正确 B错误 解析：应为20.5°

2、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门提前角为18.5°。 A正确 B错误 解析：应为38.5° 单选题

3、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，进气门滞后角为( )。 A 26° B 36° C 46° D 56° 解析：

4、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门滞后角为( )。 A 10.5° B 20.5° C 30.5° D 40.5° 解析：

5、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门提前角为( )。 A 18.5° B 28.5° C 38.5° D 48.5° 解析：

6、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，进气门提前角为( )。 A 20

1-5为什么发动机性能指标有指示指标与有效指标的分别？两种指标各在什么场合使用？为什么一般不把净指示功作为常用的指示功指标？

解：指示指标：不受循环过程中机械摩擦、附件消耗以及进排气和扫气流动损失的影响，直接反应缸内热功转换进行的好坏，因而在内燃机工作过程分析中广泛应用；有效指标：被用来直接评定发动机实际工作性能的优劣，因而在发动机生成和试验研究中广泛应用。因为净指示功难以直接测算得出，所以一般不把净指示功作为常用的指示功指标

1-6 发动机的动力、经济性能在生产使用中主要用哪几个指标来表示？如果要进行不同机型性能的对比，应该使用何种动力、经济性能指标？ 解：动力性：功率P、扭矩T、速度V；

经济性：有效效率、燃油消耗率、润滑油消耗率。 不同机型对比常用：有效平均压力、升功率和be。

1-13影响有效燃料消耗率be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？ 解：影响因素：燃烧效率、机械效率、循环热效率等。

降低途径：增压小排量技术、稀薄燃烧、增大压缩比等。

1-15什么是燃料燃烧时的化学计量比？具有化学计量比的可燃混合气的过量空气系数?a是多少，其空燃比α又是多少？

解：燃料和空气恰好能够完全反应时两者的比值。具有化

一、汽车二级维护前的配气相位技术要求

判断题

1、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门滞后角为10.5°。 A正确 B错误 解析：应为20.5°

2、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门提前角为18.5°。 A正确 B错误 解析：应为38.5° 单选题

3、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，进气门滞后角为( )。 A 26° B 36° C 46° D 56° 解析：

4、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门滞后角为( )。 A 10.5° B 20.5° C 30.5° D 40.5° 解析：

5、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，排气门提前角为( )。 A 18.5° B 28.5° C 38.5° D 48.5° 解析：

6、对于EQ1092F型汽车,发动机转速为800r/min、气门间隙为0.25mm时，进气门提前角为( )。 A 20