一,、航空發(fā)動機(jī)是什么
航空發(fā)動機(jī)(Aero-engine)是用來產(chǎn)生推力使飛機(jī)前進(jìn)的發(fā)動機(jī)設(shè)備,。先進(jìn)的飛行器需要強(qiáng)大的心臟,航空發(fā)動機(jī)正是飛行器的動力來源,。航空發(fā)動機(jī)是非常復(fù)雜的高端機(jī)械,,工作條件具有“高溫,高壓,,高速”的特點(diǎn):工作溫度高,,內(nèi)部各處的溫度不同且不斷變化;氣體壓力大,,工作載荷高,;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高,以及承受環(huán)境和機(jī)動飛行給發(fā)動機(jī)帶來的各種影響,。
航空發(fā)動機(jī)需要在質(zhì)量和體積受嚴(yán)格限制的前提下產(chǎn)生強(qiáng)大的推力,,長時間可靠的工作,其性能還要能靈活精確地調(diào)節(jié)控制,,對設(shè)計(jì)制造工藝提出極高要求,。航空發(fā)動機(jī)集中了機(jī)械制造行業(yè)幾乎所有的高精尖技術(shù),因此,,航空發(fā)動機(jī)被譽(yù)為是”現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠“,。航空發(fā)動機(jī)直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性,,是一個國家科技,、工業(yè)和國防實(shí)力的重要體現(xiàn)。
二,、航空發(fā)動機(jī)種類及原理
1,、活塞發(fā)動機(jī)
對航空發(fā)動機(jī)而言,最先使用的就是活塞式發(fā)動機(jī),,其工作原理是指活塞承載燃?xì)鈮毫?,在氣缸中進(jìn)行反復(fù)運(yùn)動,并依據(jù)連桿將這種運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)活動,?;钊桨l(fā)動機(jī)主要由氣缸、活塞,、連桿,、曲軸,、氣門機(jī)構(gòu)、螺旋槳減速器,、機(jī)匣等組成,。
在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,由于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時代,,活塞式發(fā)動機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域,,但功率小于370kW的水平對缸活塞式發(fā)動機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上,如行政機(jī),、農(nóng)林機(jī),、勘探機(jī)、體育運(yùn)動機(jī),、私人飛機(jī)和各種無人機(jī),,旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機(jī)在無人機(jī)上嶄露頭角,,而且美國NASA還正在發(fā)展用航空煤油的新型二沖程柴油機(jī)供下一代小型通用飛機(jī)使用,。
2、渦噴/渦扇發(fā)動機(jī)
(1)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)
現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道,、壓氣機(jī),、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,,戰(zhàn)斗機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室,。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)仍屬于熱機(jī)的一種,就必須遵循熱機(jī)的做功原則:在高壓下輸入能量,,低壓下釋放能量,。因此,從產(chǎn)生輸出能量的原理上講,,噴氣式發(fā)動機(jī)和活塞式發(fā)動機(jī)是相同的,,都需要有進(jìn)氣、加壓,、燃燒和排氣這四個階段,,不同的是,在活塞式發(fā)動機(jī)中這4個階段是分時依次進(jìn)行的,,但在噴氣發(fā)動機(jī)中則是連續(xù)進(jìn)行的,,氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機(jī)的各個部分,就對應(yīng)著活塞式發(fā)動機(jī)的四個工作位置,。
(2)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)
這種發(fā)動機(jī)在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的的基礎(chǔ)上增加了幾級渦輪,,并由這些渦輪帶動一排或幾排風(fēng)扇,風(fēng)扇后的氣流分為兩部分,,一部分進(jìn)入壓氣機(jī)(內(nèi)涵道),,另一部分則不經(jīng)過燃燒,,直接排到空氣中(外涵道)。由于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)一部分的燃?xì)饽芰勘挥脕韼忧岸说娘L(fēng)扇,,因此降低了排氣速度,,提高了推進(jìn)效率,而且,,如果為提高熱效率而提高渦輪前溫度后,,可以通過調(diào)整渦輪結(jié)構(gòu)參數(shù)和增大風(fēng)扇直徑,使更多的燃?xì)饽芰拷?jīng)風(fēng)扇傳遞到外涵道,,就不會增加排氣速度,。這樣,對于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)來講,,熱效率和推進(jìn)效率不再矛盾,,只要結(jié)構(gòu)和材料允許,提高渦輪前溫度總是有利的,。航空用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)主要分兩類,,即不加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)和加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)。前者主要用于高亞音速運(yùn)輸機(jī),,后者主要用于殲擊機(jī),,由于用途不同,這兩類發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)也大不相同,。
3,、渦槳/渦軸發(fā)動機(jī)
渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī),簡稱渦槳發(fā)動機(jī),,由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成,,螺旋槳由渦輪帶動。由于螺旋槳的直徑較大,,轉(zhuǎn)速要遠(yuǎn)比渦輪低,,只有大約1000轉(zhuǎn)/分,為使渦輪和螺旋槳都工作在正常的范圍內(nèi),,需要在它們之間安裝一個減速器,,將渦輪轉(zhuǎn)速降至十分之一左右后,才可驅(qū)動螺旋槳,。這種減速器的負(fù)荷重,,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高,,它的重量一般相當(dāng)于壓氣機(jī)和渦輪的總重,,作為發(fā)動機(jī)整體的一個部件,減速器在設(shè)計(jì),、制造和試驗(yàn)中占有相當(dāng)重要的地位,。渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)的外涵道,,由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機(jī)大很多,氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道,,因此這種發(fā)動機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),。由于涵道比大,渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī)在低速下效率要高于渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),,但受到螺旋槳效率的影響,,它的適用速度不能太高,一般要小于900km/h,。在中低速飛機(jī)或?qū)Φ退傩阅苡袊?yán)格要求的巡邏,、反潛或滅火等類型飛機(jī)中的到廣泛應(yīng)用。