燃氣渦輪發動機性能

1 燃氣渦輪發動機的應用 1
1.0引言1
1.1燃氣輪機與柴油機的比較1
1.2發電應用3
1.2.1發電應用的主要分級3
1.2.2 電網系統3
1.2.3備用發電機組3
1.2.4 小型熱電聯供燃氣輪機5
1.2.5 大型熱電聯供燃氣輪機6
1.2.6 專門為電網系統供電的應用 7
1.2.7 閉式循環8
1.3工業機械驅動的應用9
1.3.1 天然氣和石油管道系統9
1.3.2 動力需求 10
1.4機動車輛應用10
1.4.1燃氣輪機與活塞發動機10
1.4.2汽油發動機與柴油機11
1.4.3機動車輛的主要分級11
1.4.4機動車輛的功率需求 12
1.4.5齒輪傳動的需要13
1.4.6普通和豪華家用轎車 14
1.4.7混合動力車 15
1.4.8跑車和高速賽車 16
1.4.9卡車 16
1.4.10主戰坦克 17
1.5船舶應用17
1.5.1船舶主要分級18
1.5.2船舶動力需求19
1.5.3發動機載荷特性20
1.5.4 CODAG、CODOG、COGAG和CODLAG推進系統 21
1.5.5 氣墊船22
1.5.6單體巡邏艇和豪華游艇22
1.5.7 高速船22
1.5.8大型集裝箱和超級油輪23
1.5.9攻擊型潛艇和彈道導彈潛艇23
1.5.10護衛艦、驅逐艦和輕型航空母艦23
1.5.11 大型航空母艦24
1.6飛機應用——推進系統需求24
1.6.1 飛行力學25
1.6.2飛行任務和飛機推力需求26
1.6.3根據要求的飛行狀態選擇發動機構型27
1.7槳軸驅動航空器——渦輪螺旋槳和渦輪軸發動機29
1.7.1軸功率和推力推進飛機的動力需求對比29
1.7.2軸功率動力航空器的主要分級29
1.7.3 固定翼飛機30
1.7.4旋翼機30
1.8推力推進航空器——渦輪風扇、渦輪噴氣和沖壓噴氣發動機31
1.8.1推力推進航空器的主要分級31
1.8.2 無人飛行器系統32
1.8.3 亞聲速商用飛機和軍用教練機32
1.8.4超聲速民用運輸機和先進戰斗機33
1.8.5沖壓發動機推進導彈33
1.9 輔助動力裝置（APU） 34
1.9.1燃氣渦輪發動機與活塞發動機34
1.9.2主要等級飛機的APU功率需求34
1.9.3 APU的各種構型35

2工作包線53
2.0引言53
2.1環境包線53
2.1.1 國際標准 53
2.1.2環境壓力與壓力高度54
2.1.3環境溫度54
2.1.4相對密度與聲速54
2.1.5 比濕與相對濕度55
2.1.6工業燃氣輪機55
2.1.7機動車輛燃氣輪機56
2.1.8船舶燃氣輪機56
2.1—9航空發動機56
2.2安裝壓力損失56
2.2.1工業燃氣輪機57
2.2.2機動車輛燃氣輪機57
2.2.3船舶燃氣輪機57
2.2.4航空發動機57
2.3飛行包線57
2.3.1 主要航空器類型的典型飛行包線57
2.3.2 自由氣流總壓和總溫60
2.3.3 雷諾數比60
2.3.4飛行速度定義61

3 干空氣、燃燒產物和其他工質的性質及圖表94
3.0 引言94
3.1 氣體的基本性質94
3.1.1 完全氣體的狀態方程94
3.1.2分子量和摩爾數95
3.1.3 定壓熱容CP和定體熱容CV 95
3.1.4 氣體常數R 95
3.1.5 熱容比γ95
3.1.6動力黏度VIS和雷諾數95
3.2關鍵熱力學參數96
3.2.1 總溫或滯止溫度T96
3.2.2 總壓或滯止壓力P 96
3.2.3 比焓H 96
3.2.4 比熵S 97
3.3干空氣與燃燒產物的組分97
3.3.1 干空氣 97
3.3.2燃燒產物97
3.4 CP、γ、比焓和比熵的計算方法98
3.4.1 恆定的CP和γ標准值98
3.4.2 基於平均溫度的CP和γ值98
3.4.3 比焓和比熵——干空氣、煤油或柴油 98
3.4.4 比焓和比熵——天然氣99
3.5氣體的基本性質和熱力學性質數據庫99
3.5.1分子量和氣體常數99
3.5.2熱容和熱容比100
3.5.3 比焓和比熵 100
3.5.4動力黏度l00
3.6關鍵熱力學參數之間的關系圖表100
3.6.1 可壓縮流曲線，「Q」曲線100
3.6.2燃燒溫升圖 101
3.6.3壓氣機和渦輪的等熵與多變效率轉換 102
3.6.4 干空氣的溫熵圖 102
3.6.5主要發動機循環的溫熵示意圖 103

4無量綱、准無量綱、換算和縮放參數組132
4.0 引言132
4.1 參數組的重要性132
4.2 參數組圖表描述133
4.2.1 參數組圖表133
4.2.2 無量綱參數組133
4.2.3 准無量綱參數組133
4.2.4換算的參數組133
4.2.5縮放參數組134
4.2.6組合參數組134
4.3應用實例134
4.3.1部件特性134
4.3.2發動機穩態非設計點性能 134
4.3.3發動機試驗數據組別間的比較136
4.3.4發動機和部件設計的縮放136
4.3.5其他工作流體137
4.3.6發動機瞬態性能137
4.4二階影響——穩態性能138
4.4.1 P1效應——雷諾數138
4.4.2 T1效應 138
……
6 設計點性能和發動機概念設計2 7 5
7 非設計點性能362