吸气式发动机原理

课程编码：082502M04005H 英文名称：Air-Breathing Engines Theory 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：赵巍等

本课程是航空宇航科学与技术学科的专业基础课，主要讲述航空发动机与空天发动机的 基本结构、工作原理和性能分析方法。通过本课程学习，研究生将掌握： 1、航空发动机分类方法及性能指标；2、航空发动机理想和实际的循环分析、推力和效 率；3、航空发动机性能分析和部件设计，包括进排气和扩压器流量变化特征、燃烧室和喷 嘴以及压气机和涡轮分析等；4、空天发动机分类方法及性能指标；5、空天发动机部件建模 及性能分析方法；6、涡轮、冲压和火箭发动机及其组合循环发动机的工作原理、结构组成、 匹配方法及性能特点；7、空天发动机直连式和自由射流试验。本课程将促进研究生利用热 力学理论透彻认识航空与空天发动机基本原理，通过对比分析熟悉航空及空天发动机性能特 点，掌握航空及空天发动机总体性能设计与优化方法，为培养航空宇航推进系统专业人才奠 定基础。

流体力学
工程热力学

第一章 航空发动机概述（英文授课） 3学时 张燕峰
第1节 航空发动机及燃气轮机概述
第2节 质量和动量守恒
第3节 推力、推进效率、比冲和燃油消耗率
第4节 航空发动机的任务需求及发展趋势
第二章 循环分析及发动机性能（英文授课） 10学时 张燕峰
第1节 布雷顿循环概述
第2节 理想循环
第3节 非理想循环
第4节 发动机性能（随堂测试1）
第5节 循环分析：涡喷发动机
第6节 循环分析：涡扇发动机
第7节 循环分析：涡桨/涡轴发动机
第8节 涡喷发动机、涡扇发动机和涡桨/涡轴发动机性能及实例（随堂测试2）
第9节 整机性能
第三章 航空发动机部件（英文授课） 13学时 张燕峰
第1节 进气道
第2节 喷管
第3节 燃烧室
第4节 轴流压气机及风扇（随堂测试3）
第5节 轴流涡轮
第6节 涡轮效率、动力学和应力
第7节 涡轮性能和冷却（随堂测试4）
第四章 航空发动机部件匹配（英文授课） 4学时 张燕峰
第1节 部件匹配
第2节 先进研究方向（ 期末测试）
第五章 空天发动机概述 2学时 赵巍
第1节 了解火箭、冲压、涡轮等发动机及其组合动力的发展历程
第2节 掌握空天动力分类方法
第3节 掌握比冲、单位推力和推进效率等性能指标定义方法
第4节 了解空天发动机任务需求及发展趋势
第六章 空天发动机基本构成 2学时 赵巍
第1节 认识发动机工作环境中温度、压力随飞行高度的变化规律
第2节 掌握燃料、氧化剂和燃气的热物理性质和建模方法
第七章 冲压发动机 3学时 赵巍
第1节 掌握冲压发动机基本工作原理
第2节 认识冲压发动机进气道、燃烧室和尾喷管等结构组成的工作原理和性能特点
第3节 掌握冲压发动机性能随飞行速度、高度和燃烧温度改变的变化规律
第4节 了解超燃冲压发动机工作原理与性能特点
第八章 涡轮冲压组合发动机 2学时 赵巍
第1节 掌握串/并联涡轮冲压组合发动机(TBCC)基本工作原理
第2节 了解变几何模态转换方法
第九章 火箭发动机 8学时 赵巍
第1节 掌握固体、液体火箭发动机的基本工作原理
第2节 认识火箭发动机推力室、涡轮泵和尾喷管等结构组成的工作原理和性能特点
第3节 认识火箭推进剂的分类和存储条件
第4节 掌握液体火箭发动机的性能分析方法
第十章 组合循环发动机 3学时 赵巍
第1节 掌握燃气发生器式和膨胀式空气冲压涡轮火箭发动机基本工作原理
第2节 了解空气涡轮火箭发动机部件匹配准则和方法
第3节 掌握协同吸气火箭发动机基本工作原理
第4节 认识协同吸气火箭发动机性能特点
第十一章 试验测试 2学时 赵巍
第1节 掌握直连式试验的原理与方法
第2节 掌握自由射流试验的原理与方法

张燕峰，中科院工程热物理研究所研究员，博士生导师。王宽诚率先人才计划-卢嘉锡国际团队首席科学家。2014年回国后进入工程热物理研究所，主要研究方向伟航空发动机气动热力学，现为中国空气动力学学会计算空气动力学专业委员会委员，在高负荷涡轮、超紧凑涡轮过渡段和叶轮机械低雷诺数效应等方面取得一系列研究成果。作为项目负责人承担两机专项、民机专项、国家自然科学基金等项目13项，发表SCI论文30余篇。先后获得中国科学院杰出科技成就奖等奖励3项。
赵巍，2008年毕业于上海交通大学，动力机械及工程专业，博士学位，研究员，硕士生导师。主要从事动力装置热力循环、组合循环推进系统调节规律和轴流式叶轮机械气动设计研究。作为项目负责人主持了国防863项目、国防科技创新特区项目、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金青年和面上项目、中科院重点部署项目课题和研究所所长基金项目等科研项目。获2017年度”军队科学技术奖二等奖“（第一完成人）和工热所首届“青年突出贡献奖二等奖”，担任军委科技委国防创新特区项目专家组专家。发表SCI/EI论文、提交技术报告共计30余篇，申请和授权发明专利与国防专利20余项。