航空材料论文(3)

efficiency, Carlo cycle efficiency, the efficiency of the energy loss of three factors Decided to remain unchanged in the other two factors to improve the situation for any one of the factors corresponding increase thermal efficiency.

Keyword：Aircraft engineMaterial

ratioCreepLasting PropertiesAnalysis of thermal efficiencyThrust-weight performanceTurbofanCombustion

efficiencyFlame tube wall temperatureCombustion chamber

1 引言 .............................................................. 4

1.1 概述 ......................................................... 4

1.3 本文要解决的问题 ............................................. 6

2 航空发动机原理简介 ................................................ 6

2.1 航空发动机分类 ............................................... 6

2.2 涡轮风扇发动机原理 ........................................... 8

2.2.1 涡轮风扇发动机分类 ..................................... 8

2.2.2 涡扇发动机理论和特点 ................................... 9

3 航空发动机的热效分析 .............................................. 9

3.1 燃料的燃烧效率 .............................................. 10

3.1.1 燃烧反应速率 .......................................... 10

3.1.2 燃烧效率的计算 ......................................... 11

3.2 温度与平均动能的关系 ........................................ 13

3.2.1 微观角度分析 .......................................... 13

3.2.2 宏观角度分析 .......................................... 14

3.3 热机效率计算过程 ............................................ 14

4 火焰筒性能分析 ................................................... 18

4.1火焰筒壁温的轴向分布 ......................................... 19

4.2火焰筒壁温的径向分布 ......................................... 19

5 常用的发动机燃烧室的材料的性能 ................................... 20

5.1 GH3044的性能. ............................................... 20

5.1.2 锻件的高温持久性能 .................................... 20

5.1.3 材料的高温拉伸性能 .................................... 20

5.2 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Ta-Si-C的性能 ............................... 21

5.2.1 拉伸性能 .............................................. 21

5.2.2 热稳定性 .............................................. 21

5.2.3蠕变和持久性能 .......................................... 22

5.3 BT25y ....................................................... 23

5.3.1 材料在不同温度条件下的力学性能 ........................ 23

5.3.2材料高温下的拉伸性能 .................................... 24

5.3.3高温蠕变性能 ............................................ 25

5.4 GH150 ....................................................... 25

5.4.1合金不同温度的拉伸性能 .................................. 26

5.4.2 材料的持久性能 ........................................ 27

5.4.3 蠕变性能 .............................................. 27

5.4.4 疲劳性能 .............................................. 28

6 材料使用温度对航空发动机燃烧室的热效的影响 ....................... 30

6.1GH3044效率计算 ............................................ 30

7 推重比计算 ....................................................... 31

8 结论 ............................................................. 35

参考文献 ............................................................ 36

致谢 ................................................................ 40

1 引言

1.1概述

众所周知，早先的飞机是木质结构，最快时速不过几十公里，只是在生产出了密度小且具有一定强度的铝及铝合金后，飞机的时速才得以提高到几百公里。为了提高飞机性能，航空发动机的功率不断增加，随之发动机的工作温度也不断增加。然而工作温度并不是可以无限制的增加，它受到燃烧室（更确切应该是火焰筒的材料的高温性能所限制），因而航空发动机设计者们开始考虑高推重比的航空发动机，近年来随着燃油的价格攀升，降低燃油消耗率的呼声也越来越大。因而发展高推重比的航空发动势在必行。

航空发动机，为航空器提供飞行所需动力的发动机。航空发动机的特点是体积小,功率大,各部件的工作条件严酷，特别是转动件在不同的温度、载荷、环境介质（空气，燃气）下工作，大多须用比强度高、耐热性好和抗腐蚀能力强的材料制造。航空发动机的使用期限不尽相同,军用飞机发动机一般为100～1000小时；民用机发动机甚至要求1万小时以上,所用材料的组织和性能须保持长时间稳定。航空发动机早期采用铝合金、镁合金、高强度钢和不锈钢等制造；后期为适应增加发动机推力、提高飞机飞行速度的需要，钛合金、高温合金和复合材料相继得到应用。

用铸铝合金、合金钢制造的活塞式航空发动机，在1903年装备了第一架螺旋桨式飞机。40年代到50年代初有了高温合金，涡轮喷气发动机才得以研制成功，使飞机的飞行速度超过了音速。60年代由于铸造高温合金和钛合金的应用和发展，涡轮风扇发动机得以研制成功。70年代定向凝固高温合金空心涡轮叶片、粉末高温合金涡轮盘和新的钛合金的出现，使涡轮进口温度提高到1370°C，使涡轮扇发动机的推重比达到8以上。

1.2国内外研究现状

目前美国新装备部队的F-22飞机上的航空发动机的推重比已经达到1.27，我国最新研制的新型WS-13目前还仅有0.97。可以看出我国目前发动机的研制水平和世界航空强国还存在很大的差距。这主要表现在耐高温材料方面，但我国一直没 …… 此处隐藏：2021字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……