为便于发动机划代分析，先简要介绍一下战斗机的划代情况。刘永泉［23］对战斗机发动机用涡喷、涡扇发动机的发展作了详细论述，见表1－1。这一代涡喷发动机的推重比只有2～3，均为单转子发动机，一部分为离心式发动机，一部分为轴流式发动机。F119 是最为典型的第三代军用涡扇发动机，推重比超过9，能够为飞机提供不加力超音速巡航的能力。......
2025-09-29
航空发动机工程通论：推力产生原理
【摘要】：图2-1航空发动机工作原理图［1］燃气涡轮发动机利用连续吸气和供油的方式工作。图2－1 所示为最简单的燃气涡轮发动机的示意图。如果燃气经涡轮完全膨胀，则输出功的主要部分被用于驱动压气机，其余部分被用于驱动风扇或螺旋桨推动飞机前进。如果燃气在涡轮中部分膨胀就能够产生足够的功驱动压气机，那么剩余的高温高压燃气就可以通过喷管提供高速射流。所以为了提高推力，可行的途径是提高进气流量或者提高排气速度。
图2-1 航空发动机工作原理图［1］（书后附彩插）
燃气涡轮发动机利用连续吸气和供油的方式工作。最简单的燃气涡轮发动机包括三个主要部件——压气机、燃烧室和涡轮。图2－1 所示为最简单的燃气涡轮发动机的示意图。空气来流经压气机压缩后变为高压进入燃烧室，在燃烧室内与燃料燃烧加热而形成高温高压燃气，燃气在涡轮中部分或全部膨胀并输出功，驱动压气机所需的功即来源于涡轮。压气机和涡轮通过轴连接，实现二者间的机械能转换。如果燃气经涡轮完全膨胀，则输出功的主要部分被用于驱动压气机，其余部分被用于驱动风扇或螺旋桨推动飞机前进。如果燃气在涡轮中部分膨胀就能够产生足够的功驱动压气机，那么剩余的高温高压燃气就可以通过喷管提供高速射流。有关燃气涡轮发动机的原理，国内外有很多文献可供参考，如理查德·布洛克利［1］、赛义德·法罗基［2］、P.P.沃尔什［3］、彭泽琰［4］、廉筱纯［5］［6］、朱之丽［7］、Ю.Н.聂恰耶夫［8］、H.I.H.Saravanamuttoo［9］等。
发动机产生的推力可以用如图2－1（b）所示的控制体加以分析［1］，该控制体从发动机进气的上游一直延伸到喷管的出口，侧面平行于自由来流的速度方向，并且和发动机表面之间有足够大的间距。根据牛顿第二定律，控制体积内流体的动量变化率等于它受的合力。假定流动稳定，则该定律可以表达为
式中，F——力；
V——流体速度；
dS——曲面 S 的微元；
n——对应的当地法向量。
假设发动机外部的空气流动可逆，除了发动机排气的出口（面积Ae）外，控制体其他表面上的压力和速度都可被视为常数，则式（2－1）可被简化为(https://www.chuimin.cn)
式中，ma——进入发动机的空气流量（自由来流质量流量）；
me——出口质量流量，出口质量流量是ma和mf的总和，mf是发动机内燃烧的燃料流量；
Ve——发动机出口气流的排气速度。
根据式（2－2），得到推力 F 为
一般地，为了简化分析，可以认为mf≪ma，因此在公式中略去mf，且认为理想状态下气流在喷管内完全膨胀，Pe=P0，因此该公式可以进一步简化为
即推力为进气流量乘以进排气速度的差值。所以为了提高推力，可行的途径是提高进气流量或者提高排气速度。
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