活塞式航空發(fā)動機(jī)
工作原理活塞式航空發(fā)動機(jī)一般以汽油為燃料,帶動螺旋槳,由螺旋槳產(chǎn)生推(拉)力為飛機(jī)提供動力,
。絕大多數(shù)活塞式航空發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的,依次是進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程(做功沖程)和排氣沖程,因此也稱為四沖程發(fā)動機(jī)。應(yīng)用條件適于低空低速飛行,廣泛地應(yīng)用于小型低速飛機(jī),不適于速度較高的大中型飛機(jī)。低空低亞聲速飛行(馬赫數(shù)<0.6,高度<8km)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):工作原理:進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后,流入燃燒室與噴入的燃油混合后燃燒,形成高溫、高壓的燃?xì),再進(jìn)入燃?xì)鉁u輪中膨脹作功,使渦輪高速旋轉(zhuǎn)并輸出功率。由燃?xì)鉁u輪出來的燃?xì),仍具有一定的能量,通過噴管噴出,產(chǎn)生推力。應(yīng)用條件渦輪噴氣發(fā)動機(jī)可在馬赫數(shù)介于0.7~3.0之間使用,飛行速度過高或過低,對于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)都是不利的。一般在20km以下的高度適用,在8~12 km的高度上可以獲得最大飛行速度。渦輪螺槳發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)相似,只不過在此基礎(chǔ)上增加了螺旋槳和減速裝置。 工作原理:發(fā)動機(jī)啟動以后,渦輪開始工作,帶動前面的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,并從進(jìn)氣道吸入大量的空氣,被壓氣機(jī)壓縮的空氣送入燃燒室進(jìn)行燃燒,從燃燒室出來的高溫高速氣流吹動渦輪高速旋轉(zhuǎn)。渦輪除了帶動前面的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動以外,還要帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)。由于螺旋槳的轉(zhuǎn)速比渦輪低得多,所以需要在發(fā)動機(jī)上安裝一套減速裝置,使渦輪的轉(zhuǎn)速降低到螺旋槳需要的轉(zhuǎn)速。由于渦輪燃?xì)獾拇蟛糠帜芰慷嫁D(zhuǎn)變成軸功率帶動螺旋槳和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,因此,螺旋槳產(chǎn)生的拉力占飛機(jī)總推力的主要部分,約為90%。而只有部分燃?xì)饽芰坑脕碓谖矅姽苤屑铀贇饬鞫a(chǎn)生推力,因此,排氣推力只占一小部分,一般不超過10%。應(yīng)用條件渦輪螺槳發(fā)動機(jī)在低亞聲速(馬赫數(shù)<0.6)飛行時(shí)效率較高,耗油率小,
經(jīng)濟(jì)性能好。與活塞式發(fā)動機(jī)相比,功率重量比大、耗油率低、振動小且高空性能好,與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)比,螺旋槳的排氣量遠(yuǎn)比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的排氣量大,因此適用于低速中型飛機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)也很相似,所不同的是在此基礎(chǔ)上增加了風(fēng)扇和驅(qū)動風(fēng)扇的低壓渦輪。渦輪分為高壓渦輪和低壓渦輪,高壓渦輪帶動壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,低壓渦輪帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。風(fēng)扇吸入的空氣氣流分成外涵道和內(nèi)涵道兩股,所以這類發(fā)動機(jī)又叫做內(nèi)外涵發(fā)動機(jī)。工作原理:當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后,風(fēng)扇轉(zhuǎn)動,風(fēng)扇吸入大量的空氣,并將空氣進(jìn)行壓縮。壓縮的氣流分成兩股,一股氣流經(jīng)過外通道向后流去,經(jīng)噴管加速排出,這股氣流所經(jīng)過的通道稱為外涵道。另一股氣流與普通渦輪噴氣發(fā)動機(jī)相同,經(jīng)過壓氣機(jī),進(jìn)入燃燒室和渦輪后由尾噴管排出,這股氣流通過的通道稱為內(nèi)涵道。其中外股氣流與內(nèi)股氣流流量之比稱為涵道比。兩股氣流可以分別從各自噴管排出,也可以在渦輪后混合,然后再一起排出。前者推力是內(nèi)外涵推力的總和,推力隨著發(fā)動機(jī)參數(shù)和工作狀態(tài)的不同變化很大;后者帶有共同的噴管,經(jīng)過渦輪膨脹后的內(nèi)涵燃?xì)饬髟诨旌鲜遗c外涵空氣流進(jìn)行混合,混合氣在噴管內(nèi)膨脹加速,然后產(chǎn)生推力,由于噴管出口處的溫度場均勻,所以這種發(fā)動機(jī)與前者相比,推力可有所增加,經(jīng)濟(jì)性也有所改善。應(yīng)用條件在亞聲速飛行時(shí)有較好的經(jīng)濟(jì)性。在燃油一定的情況下,推力卻有所增加,因此發(fā)動機(jī)的效率有所提高。渦輪槳扇發(fā)動機(jī)工作原理渦輪槳扇發(fā)動機(jī)是可用于800 km/h以上速度飛機(jī)飛行的一種燃?xì)鉁u輪螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動機(jī),簡稱槳扇發(fā)動機(jī)。這種發(fā)動機(jī)介于渦輪風(fēng)扇和渦輪螺槳發(fā)動機(jī)之間,它既可看做是帶先進(jìn)高速螺旋槳的渦輪螺槳發(fā)動機(jī),又可看做除去外涵道的超高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),產(chǎn)生推力的裝置是槳扇。槳扇無外罩殼,故又稱開式風(fēng)扇槳扇一般有8 ~10片槳葉,槳葉的剖面形狀為超臨界翼型,槳葉薄而后掠,槳盤直徑僅為普通螺旋槳的40%~50%,質(zhì)量減輕到原來的50%~60%,這對于提高槳扇的轉(zhuǎn)速較為有利。槳扇的槳葉數(shù)目較多,可以彌補(bǔ)槳葉短和后掠角帶來的缺點(diǎn)。主要結(jié)構(gòu):渦輪軸發(fā)動機(jī)是現(xiàn)代直升機(jī)的主要?jiǎng)恿Γ慕M成部分和工作過程與渦輪螺槳發(fā)動機(jī)很相似,所不同的是燃?xì)獾目捎媚芰繋缀跞哭D(zhuǎn)變成渦輪的軸功率,用于通過減速器應(yīng)用條件槳扇發(fā)動機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是推進(jìn)效率高,而且省油。槳扇發(fā)動機(jī)與正在使用的先進(jìn)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)相比可省油20%。因此,這類發(fā)動機(jī)將在新一代亞聲速(馬赫數(shù)介于0.8~0.85之間)運(yùn)輸機(jī)上得到廣泛地應(yīng)用。
活塞式航空發(fā)動機(jī)
工作原理活塞式航空發(fā)動機(jī)一般以汽油為燃料,帶動螺旋槳,由螺旋槳產(chǎn)生推(拉)力為飛機(jī)提供動力。絕大多數(shù)活塞式航空發(fā)動機(jī)的工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的,依次是進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程(做功沖程)和排氣沖程,因此也稱為四沖程發(fā)動機(jī)。應(yīng)用條件適于低空低速飛行,廣泛地應(yīng)用于小型低速飛機(jī),不適于速度較高的大中型飛機(jī)。低空低亞聲速飛行(馬赫數(shù)<0.6,高度<8km)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):工作原理:進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后,流入燃燒室與噴入的燃油混合后燃燒,形成高溫、高壓的燃?xì)猓龠M(jìn)入燃?xì)鉁u輪中膨脹作功,使渦輪高速旋轉(zhuǎn)并輸出功率。由燃?xì)鉁u輪出來的燃?xì),仍具有一定的能量,通過噴管噴出,產(chǎn)生推力,
《
航空發(fā)動機(jī)工作原理及應(yīng)用》(
http://m.msguai.com)。應(yīng)用條件渦輪噴氣發(fā)動機(jī)可在馬赫數(shù)介于0.7~3.0之間使用,飛行速度過高或過低,對于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)都是不利的。一般在20km以下的高度適用,在8~12 km的高度上可以獲得最大飛行速度。渦輪螺槳發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)相似,只不過在此基礎(chǔ)上增加了螺旋槳和減速裝置。 工作原理:發(fā)動機(jī)啟動以后,渦輪開始工作,帶動前面的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,并從進(jìn)氣道吸入大量的空氣,被壓氣機(jī)壓縮的空氣送入燃燒室進(jìn)行燃燒,從燃燒室出來的高溫高速氣流吹動渦輪高速旋轉(zhuǎn)。渦輪除了帶動前面的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動以外,還要帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)。由于螺旋槳的轉(zhuǎn)速比渦輪低得多,所以需要在發(fā)動機(jī)上安裝一套減速裝置,使渦輪的轉(zhuǎn)速降低到螺旋槳需要的轉(zhuǎn)速。由于渦輪燃?xì)獾拇蟛糠帜芰慷嫁D(zhuǎn)變成軸功率帶動螺旋槳和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,因此,螺旋槳產(chǎn)生的拉力占飛機(jī)總推力的主要部分,約為90%。而只有部分燃?xì)饽芰坑脕碓谖矅姽苤屑铀贇饬鞫a(chǎn)生推力,因此,排氣推力只占一小部分,一般不超過10%。應(yīng)用條件渦輪螺槳發(fā)動機(jī)在低亞聲速(馬赫數(shù)<0.6)飛行時(shí)效率較高,耗油率小,經(jīng)濟(jì)性能好。與活塞式發(fā)動機(jī)相比,功率重量比大、耗油率低、振動小且高空性能好,與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)比,螺旋槳的排氣量遠(yuǎn)比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的排氣量大,因此適用于低速中型飛機(jī)。渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)工作原理主要結(jié)構(gòu):渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)也很相似,所不同的是在此基礎(chǔ)上增加了風(fēng)扇和驅(qū)動風(fēng)扇的低壓渦輪。渦輪分為高壓渦輪和低壓渦輪,高壓渦輪帶動壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動,低壓渦輪帶動風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。風(fēng)扇吸入的空氣氣流分成外涵道和內(nèi)涵道兩股,所以這類發(fā)動機(jī)又叫做內(nèi)外涵發(fā)動機(jī)。工作原理:當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后,風(fēng)扇轉(zhuǎn)動,風(fēng)扇吸入大量的空氣,并將空氣進(jìn)行壓縮。壓縮的氣流分成兩股,一股氣流經(jīng)過外通道向后流去,經(jīng)噴管加速排出,這股氣流所經(jīng)過的通道稱為外涵道。另一股氣流與普通渦輪噴氣發(fā)動機(jī)相同,經(jīng)過壓氣機(jī),進(jìn)入燃燒室和渦輪后由尾噴管排出,這股氣流通過的通道稱為內(nèi)涵道。其中外股氣流與內(nèi)股氣流流量之比稱為涵道比。兩股氣流可以分別從各自噴管排出,也可以在渦輪后混合,然后再一起排出。前者推力是內(nèi)外涵推力的總和,推力隨著發(fā)動機(jī)參數(shù)和工作狀態(tài)的不同變化很大;后者帶有共同的噴管,經(jīng)過渦輪膨脹后的內(nèi)涵燃?xì)饬髟诨旌鲜遗c外涵空氣流進(jìn)行混合,混合氣在噴管內(nèi)膨脹加速,然后產(chǎn)生推力,由于噴管出口處的溫度場均勻,所以這種發(fā)動機(jī)與前者相比,推力可有所增加,經(jīng)濟(jì)性也有所改善。應(yīng)用條件在亞聲速飛行時(shí)有較好的經(jīng)濟(jì)性。在燃油一定的情況下,推力卻有所增加,因此發(fā)動機(jī)的效率有所提高。渦輪槳扇發(fā)動機(jī)工作原理渦輪槳扇發(fā)動機(jī)是可用于800 km/h以上速度飛機(jī)飛行的一種燃?xì)鉁u輪螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動機(jī),簡稱槳扇發(fā)動機(jī)。這種發(fā)動機(jī)介于渦輪風(fēng)扇和渦輪螺槳發(fā)動機(jī)之間,它既可看做是帶先進(jìn)高速螺旋槳的渦輪螺槳發(fā)動機(jī),又可看做除去外涵道的超高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),產(chǎn)生推力的裝置是槳扇。槳扇無外罩殼,故又稱開式風(fēng)扇槳扇一般有8 ~10片槳葉,槳葉的剖面形狀為超臨界翼型,槳葉薄而后掠,槳盤直徑僅為普通螺旋槳的40%~50%,質(zhì)量減輕到原來的50%~60%,這對于提高槳扇的轉(zhuǎn)速較為有利。槳扇的槳葉數(shù)目較多,可以彌補(bǔ)槳葉短和后掠角帶來的缺點(diǎn)。主要結(jié)構(gòu):渦輪軸發(fā)動機(jī)是現(xiàn)代直升機(jī)的主要?jiǎng)恿,它的組成部分和工作過程與渦輪螺槳發(fā)動機(jī)很相似,所不同的是燃?xì)獾目捎媚芰繋缀跞哭D(zhuǎn)變成渦輪的軸功率,用于通過減速器應(yīng)用條件槳扇發(fā)動機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是推進(jìn)效率高,而且省油。槳扇發(fā)動機(jī)與正在使用的先進(jìn)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)相比可省油20%。因此,這類發(fā)動機(jī)將在新一代亞聲速(馬赫數(shù)介于0.8~0.85之間)運(yùn)輸機(jī)上得到廣泛地應(yīng)用。渦輪軸發(fā)動機(jī)工作原理帶動直升機(jī)的旋翼和尾槳旋轉(zhuǎn),因而燃?xì)獠惶峁┩屏。渦輪的輸出軸可以由發(fā)動機(jī)的前面伸出,也可以由發(fā)動機(jī)的后部伸出。工作原理:它一般有兩種渦輪結(jié)構(gòu):自由渦輪和普通渦輪。普通渦輪帶動壓氣機(jī)工作,而自由渦輪不帶動壓氣機(jī),是專為輸出功率用的渦輪,而且主要用在直升機(jī)和垂直短距起落飛機(jī)上。由于直升機(jī)的旋翼和尾槳轉(zhuǎn)速不能太大,因此渦輪軸和旋翼之間有必要加裝減速裝置進(jìn)行減速。 應(yīng)用條件優(yōu)點(diǎn):與活塞發(fā)動機(jī)相比,其主要優(yōu)點(diǎn)是功率大、質(zhì)量輕和體積小,且由于沒有活塞式發(fā)動機(jī)的往復(fù)運(yùn)動,所以振動小,噪聲低。渦輪軸直升機(jī)無論從航程、速度、升限還是裝載量上都比活塞式直升機(jī)要大,經(jīng)濟(jì)性也更好。缺點(diǎn):耗油量要比活塞式發(fā)動機(jī)大,隨著功率的增加,此差距將會縮小。垂直起降發(fā)動機(jī)工作原理如圖所示為一種可轉(zhuǎn)噴口的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),它既可用于垂直起落,也可用于水平飛行。發(fā)動機(jī)裝有可轉(zhuǎn)噴口和閥門機(jī)構(gòu),能改變發(fā)動機(jī)的推力方向。在垂直起落過程中,噴口逐漸旋轉(zhuǎn)向下,燃?xì)庀蛳聡姵,產(chǎn)生向上的推力使飛機(jī)起飛,巡航飛行時(shí)可轉(zhuǎn)噴口轉(zhuǎn)向后。如圖所示為一種升力風(fēng)扇發(fā)動機(jī),它是在普通的渦輪噴氣發(fā)動機(jī)上加裝了一個(gè)風(fēng)扇。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)為巡航飛行提供推力,在飛機(jī)起飛和著陸時(shí),渦輪噴氣發(fā)動機(jī)尾噴管中的換向活門關(guān)閉,燃?xì)馔ㄟ^管道引向升力風(fēng)扇,吹動風(fēng)扇的周緣渦輪轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生升力,此時(shí)噴氣發(fā)動機(jī)是作為升力風(fēng)扇的燃?xì)獍l(fā)生器而工作的。當(dāng)飛機(jī)水平飛行時(shí),換向活門打開,燃?xì)庵苯訌奈矅姽車姵觯a(chǎn)生推力。應(yīng)用條件可轉(zhuǎn)噴口渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是單臺發(fā)動機(jī)即可滿足產(chǎn)生升力和推力的要求,發(fā)動機(jī)利用率高,使用維護(hù)也方便,其缺點(diǎn)是起飛升力較小,可通過加裝加力燃燒室來提高垂直起飛時(shí)的升力。此類發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生較大的升力,且風(fēng)扇排氣速度較低,噪聲小。但缺點(diǎn)是風(fēng)扇體積較大,巡航飛行時(shí)升力風(fēng)扇成為消極質(zhì)量,實(shí)際使用存在一定困難。