燃气轮机或飞机发动机的效率

大多数现代飞机发动机，例如下面从Wikipedia摘录的发动机，都由几个压缩机级组成，这些级由涡轮机（或几个）驱动，中间还有一个燃烧室，以提高气流的温度。

通常，制造商和设计人员专注于提高压缩比以及燃烧温度以提高效率。

我的问题是，在简化的假设下，例如完美的气体，没有能量损失或摩擦，以及恒定的入口温度和速度：如何评估此热力循环的效率？如何量化压力或温度升高带来的效率提升？

燃气轮机使用布雷顿循环建模，最简单的情况包括：

1. 等熵压缩（在压缩机中）
2. 恒压加热（燃烧室）
3. 等向膨胀（在涡轮机中）
4. 恒压散热

由于效率定义为净输出功/热量输入，因此效率可以很容易地与循环状态的温度相关，如下所示：

过程1-2和3-4是等熵的，并且P2 = P3和P4 = P1。从而：

最后，效率可以与压缩率相关，如下所示：

但是，大多数燃气轮机在等熵压缩和膨胀，恒压热量添加，单级压缩和单级膨胀等简单的理论理想条件下无法运行。在这种情况下，建模和效率分析要比理想周期复杂得多。

缩略语：

• $w_{net}$：机械网络，涡轮功率减去压缩机功率
• $q$：加热，添加或拒绝。 $q_{in}$ =加热量和 $q_{out}$ =散热
• $k$：比热比 $Cp/Cv$

提高压缩比的一件事是，它将提高燃烧速度和燃烧完整性，减少排出废气的未燃烧燃料/颗粒的百分比。

增加的压缩还允许排气涡轮机具有更高的膨胀比，这将增加功率。这类似于压缩比如何影响基于标准活塞的发动机。