1.2航空发动机的原理第1章发动机概述
发动机的作用燃气涡轮发动机的功用是通过向后加速空气或燃气产生推进力，简称推力。因此燃气涡轮发动机工作的基本原理涉及到诸多理论。
1.2.1发动机的基本原理一、空气动力学基础空气动力是空气相对于飞机运动时产生的，要学习和研究飞机的升力和阻力，首先要研究空气流动的基本规律。流体模型化①理想流体，不考虑流体粘性的影响。②不可压流体，不考虑流体密度的变化，Ma0.4。③绝热流体，不考虑流体温度的变化，Ma0.4。
（一）连续性定理气体在流动过程中遵守质量守恒定律、牛顿运动定律、能量守恒定律和转换定律。流体流过流管时，单位时间内，流过流管任意截面的流体质量相等。质量守恒定律是连续性定理的基础。1.2.1发动机的基本原理
表达连续性定理的数学方程称为连续方程。连续方程是质量守恒定律应用于流动气体的关系式。1.2.1发动机的基本原理
日常生活中的连续性定理√山谷里的风通常比平原大√河水在河道窄的地方流得快，河道宽的地方流得慢1.2.1发动机的基本原理
（二）伯努利原理在低速流动空气中，参与转换的能量有两种：动能和压力能。动能，气流一流动，就有动能产生，流动速度越大，动能越大。压力能，一定质量的空气，具有一定压力即静压，静压越大，压力能越大。根据能量守恒定律，气流稳定流过一条流管时，如果没有外界能量的加入，也就没有能量的损失，气流流动过程中的总能量始终是不变的。这就是伯努利原理。伯努利方程是能量守恒与转换定律应用于运动流体所得到的数学关系式。对于不可压缩的理想气体，伯努利方程可表示为(忽略位能)：1.2.1发动机的基本原理
1.2.1发动机的基本原理
●伯努利定理适用条件气流是连续、稳定的，即流动是定常的。流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。空气没有粘性，即空气为理想流体。●深入理解动压、静压和总压同一流管：截面积大，流速小，压力大。截面积小，流速大，压力小。1.2.1发动机的基本原理
（三）布雷顿循环循环过程作如下假设以后称为理想循环：(1)工质为空气，可视为理想气体，比热为常数；(2)忽略流动损失；压缩过程与膨胀过程为绝热等熵，燃烧前后压力不变，没有热损失(排热过程除外)和机械损失。(3)气流在尾喷管达到完全膨胀。根据上述假设得到的涡轮喷气发动机的理想循环，被称为布莱顿循环。1.2.1发动机的基本原理
4个基本热力过程：绝热压缩过程，在进气道（0-1）和压气机（1-2）中进行；等压加热过程，在燃烧室（2-3）中进行；绝热膨胀过程，在涡轮（3-4）和喷管（4-5）中进行；等压放热过程，在外界大气（5-0）中进行。布莱顿循环热效率的高低主要取决于发动机的增压比，而与加热量无关。发动机的增压比越大，循环的热效率越高。1.2.1发动机的基本原理
1.2.2涡轮喷气发动机力学原理（牛顿定律）：空气以速度C0流入发动机，而燃气以C5流出发动机，C5大于C0，说明气体流过发动机时被加速，由牛顿第二定律知，有力作用于气体，由牛顿第三定律知，有作用力就有反作用力，反作用力是气体对壳体的作用力，也就是推力。反作用力?推力（四）涡轮喷气发动机推力产生的原理
涡轮发动机推力推力计算运用动量定理F△t=m△v,推得喷气发动机的推力为：F=qm(v5-v)+A5(p5-p0)式中：F——推力qm——进入发动机的空气质量流量A5——喷管出口面积p5——喷管出口压力p0——大气压力v5——喷气速度v——飞行速度表明喷气发动机产生推力的大小与进入发动机的空气流量和喷气速度有关，空气速度一定时，空气流量越多，推力越大，空气流量一定时，天气速度越大，推力越大。提高推力的方法就是增大空气流量和喷气速度
1.3发动机参数1.3发动机参数
航空燃气涡轮发动机性能指标燃气涡喷发动机和涡扇发动机的性能指标推力F和单位推力Fs发动机推力F是涡喷发动机或涡扇发动机的一个主要性能参数。当飞机的空气动力特性相同时,发动机推力越大,飞机就飞得越快越高,机动性也越好。推力的增大可以是加大发动机尺寸、增大空气质量流量的结果，因此,评定发动机循环性能优劣应根据单位推力Fs的大小。Fs=F/Wa式中,Wa为发动机的空气质量流量,单位为kg/s。目前涡喷发动机地面台架最大状态的单位推力约为60～75daN·s/kg,加力状态下的单位推力可达110daN·s/kg以上。
航空燃气涡轮发动机