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二七大师的博客 ?

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飞行器发动机的分类(二)  

2006-02-06 20:08:42|  分类: 二七档案馆 |  标签: |举报 |字号 订阅

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喷气发动机的热效率

   喷气发动机是热机的一种。

   热机是连续不断地将热能转换为机械能的动力装置。热机的热效率为输出的机械能与输入的热能的比值。根据热力学第二定律,这个比值应小于1。

   获得机械能的过程是通过气体膨胀做功,但是,膨胀是有限度的,必须在膨胀后使其恢复到初始状态,才能进行下一次做功,以获得连续的机械能输出。右图为一理想热机循环,称为卡诺循环。纵坐标为气体温度,横坐标为气体的熵。A-B为定温加热膨胀过程,加入的热量q1 全部对外做功;C-D为定温放热收缩过程,外界做功全部转化为热量q2 放出,B-C和D-A过程相互抵消。

   因此,一个循环的做功输出:
   W= q1 -q2

   即为阴影部分的面积。那么,卡诺循环热机的热效率:
   n=W/ q1=1-T2/T1

   可见,要提高卡诺热机的热效率,应该提高高温热源的温度T1,或降低低温热源的温度T2。

   对于航空喷气发动机来讲,虽然其循环并非严格卡诺循环,但这一原则同样有效。因为发动机的燃气直接排到空气中,低温热源温度很难降低,只有提高高温热源的温度,即提高燃气从燃烧室进入到涡轮前的温度,这样才能提高发动机的热效率。

喷气发动机的推重比
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   喷气发动机的推力和发动机的净重之比,称为发动机的推重比。
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   推重比是一个综合性的性能指标,它不仅体现喷气发动机在气动热力循环方面的水平,也体现了结构方面的设计水平。目前,高性能的加力式涡轮风扇发动机的推重比可达8~10。

推进效率 ?
   喷气发动机既是发动机又是推进器,因此就存在一个推进效率的问题。所谓推进效率,就是指发动机传递给飞行器的推进功率与其产生的总机械功率之比,即:
  k:瀺坍
   推进效率 = 传给飞行器的推进功率 / 进排气的机械能之差

   根据计算可知,发动机的推进效率仅与进气速度(等于飞机飞行速度)和排气速度有关:
 
 推进效率 = 
  2
 ——————————— 
 1+排气速度/进气速度 头

   由此可见,喷气发动机的推进效率由排气速度和飞行速度的比值决定,比值越大,推进效率越低。

涡轮风扇发动机的涵道比

   

在结构上,通常将喷气发动机的压气机、燃烧室和涡轮叫做核心发动机或燃气发生器.
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   当空气流经涡轮风扇发动机的前端风扇后,分为两个部分:一部分气流进入燃气发生器,叫做内涵道;另一部分从燃气发生器的外围通过,称为外涵道。外涵道与内涵道的流量之比,叫做涵道比,也叫流量比

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