3.1 发动机的分类及特点
活塞式 发动机
冲压 喷气发 动机
燃气
空气喷气 发动机
涡轮发 动机
涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机 涡轮桨扇发动机
涡轮轴发动机
火箭
航空航天
垂直起落发动机
冲压发 动机
发动机
化学
液体火箭发动机
火箭发
固体火箭发动机
涡轮 冲压发
组合 发动机
火箭 发动机
动机 固-液混合火箭发动机
非化学 火箭发
电火箭发动机 核火箭发动机
发动机
动机 太阳能火箭发动机
3.3 空气喷气发动机
气 球
平衡状态
反作用力
作用力
自动旋转喷灌器 喷嘴喷出高压水流的反作用力 驱动喷管沿立轴旋转
起 花 点 火 燃 烧 后 向 上 飞 升
起花点火燃烧 后向上飞升
高压燃气向后喷射过程使发动机产生向前的推力
3.3.1 空气喷气发动机的主要性能参数
• 工作原理： 空气经进气道后，速度降低，压力提高； 经压气机中压缩，压力提高数十倍； 入燃烧室与雾化燃油混合燃烧生成高温燃气 气体膨胀驱动涡轮高速旋转，带动压气机 燃气通过喷管高速向后喷射，产生推力
3）压气机作用
• 提高进入发动机燃烧室的空气压力。适当多级压缩 ，提高增压比和压气机效率
3.3.2 燃气涡轮发动机
•燃气涡轮发动机的核心机 ——压气机 燃烧室 涡轮
• 涡轮喷气发动机 • 涡轮风扇发动机 • 涡轮螺桨发动机 • 涡轮桨扇发动机 • 涡轮轴发动机 • 垂直起落发动机
1、涡轮喷气发动机（简称涡喷发动机）
1）主要部件
进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
2）工作原理
• 4个过程：压缩、燃烧、膨胀、等压放热
•推力：作用于发动机内外表面上压力的合力。 可达几千至几十万N。
•单位推力：每单位流量（kg/s）的空气进入发动机所 产生的推力。 •推重比：地面最大工作状态推力和其结构重量之比 （8-10），区别全机推重比（1，0.4） •耗油率：产生单位推力每小时所消耗的燃料，单位 kg/(Nh)，目前可达0.04 kg/(Nh)。 •长寿命、高可靠性、维修方便、噪声小等。
3.2.4 航空活塞式发动机主要性能指标
1）发动机功率
•可用与驱动螺旋桨的功率称为有效功率（kW） •航空发动机中，200kW到3500kW
2）功率重量比
•发动机提供功率和发动机重量之比（kW/kg） •功率达到1.85 kW/kg
3）燃料消耗率(耗油率)
•经济性的指标，产生1kW功率在每小时所消耗的燃料的 质量（kg/kWh) •耗油率为0.26-0.28 kg/kWh
动机 火箭涡 轮喷气
非化学 火箭发
电火箭发动机 核火箭发动机
发动机
动机 太阳能火箭发动机
3.2 活塞式航空发动机
• 燃烧汽油的往复式内燃机。
• 早期飞机和直升机用的航空发动机，用于 带动飞机螺旋桨或直升机旋翼。
• 二次大战后，被燃气涡轮发动机所取代。
3.2.1 活塞式发动机的主要组成
排气活门 气缸
P182-P183 3， 4， 5， 6， 12，15，17，18， 25，26，29，30
课堂作业四（5分钟后交）
用作业纸写
1、活塞式与喷气发动机在产生推力方式上
的主要区别是什么？ 2、活塞式和喷气式发动机分别采用汽油还
是航空煤油？ 3、歼十飞机采用两侧进气还是腹部进气方
式？
航空航天概论
第 3 章 飞行器动力系统
曲轴
•组成
进气活门 •活塞在气缸中的往
复运动，并将燃料
活塞
的化学能通过燃烧
螺旋 桨
3.2.2 活塞式发动机的工作原理
进气 压缩 燃烧 排气 •四冲程：进气、压缩、膨胀、排气
发动机本身只能提供轴功率,拉力由 曲柄带动的螺旋桨旋转产生，两者 共同构成动力装置
概述
1) 动力系统含义
• 包括发动机和辅助系统,飞行器的“心脏” • 飞机的“心脏病”问题。
2) 按推力形式分两大类
• 不直接产生推力。如活塞式发动机： 热能机械能螺旋桨或旋翼推力或拉力 螺旋桨旋转阻力靠发动机克服
• 直接反作用力产生推力。如喷气式发动机： 工质（空气和燃料）高温喷出反作用力
3.1 发动机的分类及特点
航空航天概论
第 3 章 飞行器动力系统
概述
1) 动力系统含义
• 包括发动机和辅助系统,飞行器的“心脏” • 飞机的“心脏病”问题。
2) 按推力形式分两大类
• 不直接产生推力。如活塞式发动机： 热能机械能螺旋桨或旋翼推力或拉力 螺旋桨旋转阻力靠发动机克服
• 直接反作用力产生推力。如喷气式发动机： 工质（空气和燃料）高温喷出反作用力
飞行速度高 时推进效率 急剧下降， 不能作为超 音速飞机的 动力
3.2.3 活塞式发动机的辅助系统
•辅助系统
•保障发动机正 常工作
活塞式发动机形式 星形 X形 V形 直立式 对立式
星形发动机
气冷式
直立式发动机
V形发动机
液冷式
活塞发动机双排14缸星形气冷发动机
哈尔滨东安发动机公司研制， 用于C-46、图-2、伊尔-14等飞机。 活塞-8于1961年9月开始研制,1963年10月投入批生 产。到1980年停产累计制造1300多台
4）优缺点
•功率小、重量大、阻力大、高速时特性差 •低速时，效率高、耗油率低、价格低、噪音小
歼七 机头正面进气
歼八
F-16 腹部进气
歼十 EF 2000
两侧进气（机身、翼根） 鹞
歼八II
X-45
F-117
背部进气 B-2
三叉戟
短 舱 正 面 进 气
7）排气系统
• 整理燃烧后的气流，燃气膨胀加速喷出，产生推力 • 中介管由整流锥和支板组成，起整流作用。 • 喷口有亚音速和超音速喷口两种。
活塞式 发动机
冲压 喷气发 动机
燃气
空气喷气 发动机
涡轮发 动机
涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机 涡轮桨扇发动机
涡轮轴发动机
火箭
航空航天
垂直起落发动机
冲压发 动机
发动机
化学
液体火箭发动机
火箭发
固体火箭发动机
涡轮 冲压发
组合 发动机
火箭 发动机
动机 固-液混合火箭发动机
动机 火箭涡 轮喷气
8）涡喷发动机的优缺点
• 目前航空发动机的主要形式 • 优点：转速高、推力大、重量轻、体积小、功率
大、稳定运行，启动方便。 主要用于超音速飞行，最大2-3马赫数。
• 缺点：耗油大（特别是低转速时），经济性差， 排气速度大，噪声大。
9）设计原则：压力高,燃烧稳，温度高
课后作业四（下周四交D516） 用作业本写