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第2章4-民用航空器-飞机动力装置1

航空发动机被誉为“工业之花”
动力装置是飞机的核心部分,是飞机的心脏。动力装 置是指为飞机飞行提供动力的整个系统,包括发动机、 辅助动力装置及其他附件,其中最主要的是发动机。
发动机的功用:
给飞机提供推力 驱动附件:油泵、发电机等 提供气源:供给空调和增压等
发动机的发展历史
自从飞机问世以来的几十年中,发动机得到了迅速的 发展:
CFM56-7发动机 主要机件
(3)涡轮风扇发动机
当空气流经涡轮风扇发动机的前端风扇后,分为两个部 分:
一路是内涵气流,空气继续经压气机压缩,在燃烧室和燃 油混合燃烧,燃气经涡轮和喷管膨胀,燃气以高速从尾喷 口排出,产生推力;
另一路是外涵气流,流经风扇后的空气直接通过管道排到 机外(短外涵)或者一直流到尾喷口同内涵气流混合或分 别排出(长外涵)
3. 喷气发动机的组成
(1)进气道 在各种状态下, 将足够量的空气, 以最小的流动损失, 顺利 地引入压气机,并在压气机进口形成均匀的流场以避免压 气机叶片的振动和压气机失速.
(2)压气机
功能:对气体进行压缩, 提高空气的压力, 为燃气膨胀作 功创造条件。 次要功能:供应高压引气,冷却热部件;热空气用于防 冰;引气用于机舱增压、空调、燃油系统。
螺旋桨推进和喷气推进
2. 喷气发动机的类型
(1)涡轮喷气发动机
(1)与活塞发动机相比结构简单,重量轻,推力大, (2)推进效率高,主要适用于超音速飞行 (3)耗油率大,噪声大
涡喷发动机剖视示意图
(2)涡轮螺旋桨发动机 螺旋桨
减速器
(2)涡桨发动机特点
(1)涡轮输出的功率大于压气机所消耗的功率,大出的部分 传给螺旋桨 (2)在一定亚音速范围内,具有较好的经济性, 发动机 工作效率比涡轮喷气发动机高的多 (4)与涡喷不同之处是涡轮带动螺旋桨 (5)涡桨是对大量的空气施加相对小的加速产生拉力;
螺旋桨
活塞式发动机不能单独驱动飞机,它必须驱动螺旋桨使 其相对空气运动产生拉力从而使飞机运动。
螺旋桨由叶片组成,叶片的横断面相当于机翼的翼型, 它相对于空气运动时,把空气向后排开,空气的反作用力 给它一个向前的拉力,从而推动飞机运动。
螺旋桨变距
变距目的 :根据需要改变桨叶角Φ,以保持或改变螺旋桨 转速,保证较高得螺旋桨效率,防止飞行中产生负拉力。
螺旋桨变距包括自动变距和操纵变距杆人工变距。
螺旋桨顺桨、回桨和反桨
顺桨:当双发(或多发)飞机一发失效后,为减小螺旋桨 的飞行阻力,使桨叶角增加到90度左右。 回桨:顺桨反过程,一般在发动机重新启动时用。 反桨:使桨叶角减小到出现负桨叶迎角,产生负拉力, 缩短着陆滑跑距离。
螺旋桨特点
叶尖速度最高 接近音速,产生激波,阻力大增 螺旋桨飞机的最高速度 800公里/小时以下 200到700公里/小时范围内
(4)涡轮轴发动机
涡轮轴发动机包括:燃气发生器和自由涡轮。 自由涡轮和燃气发生器涡轮只有气动联系,即流过燃气发 生器涡轮的燃气再驱动自由涡轮,自由涡轮输出轴功率。
现代飞机上的辅助动力装置(APU)也是一台小型燃气 涡轮发动机,结构简单,功能单一。
(4)涡轮轴发动机
3. 喷气发动机的组成
发动机各个部件功用如下: 进气道:恢复尽可能多的自由气流的总压,以最小的紊流 输送空气到压气机并保持飞机阻力最小。 压气机:通过旋转的叶片对空气做功,压缩空气提高空气 的压力。 燃烧室:空气和燃油混合、燃烧,将燃料化学能转变成热 能,生成高温燃气。 涡轮:燃气在涡轮内膨胀做功,涡轮功驱动压气机和附件。 喷管:燃气通过喷管继续膨胀,将燃气以一定的速度和要 求的方向排入大气,提供推力。 压气机、燃烧室、涡轮称为:燃气发生器。燃气发生器是 各种发动机的核心。
航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合,在密闭的 容器(气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。 活塞式发动机必须带动螺旋桨,由螺旋桨产生推(拉) 力。所以,作为飞机的动力装置时,发动机与螺旋桨 是不能分割的。
气缸安排形式
常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个 气缸不等。在单缸容积相同的情况下,气缸数目越多发动 机功率越大。
外涵道与内涵道的流量之比,叫做涵道比,也叫流量比。
涡扇式发动机特点
❖ma大:涵道比越大,流量越大 ❖起飞、复飞推力大 ❖效率高,适合高亚音速(M=0.8-0.9)飞行 ❖喷气噪音低,风扇噪音大 ❖推力由内涵和外涵共同产生,风扇是产生正推力的主要部 件。
➢目前,民航运输机广泛采用高涵道比的涡扇发动机,保证足 够的推力和良好的经济性。
早期的低速飞机上使用的活塞式发动机 可以推动飞机以超音速飞行的喷气式发动机 运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机
发动机的分类
一、活塞式发动机
主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速 器、机匣等组成。
航空活塞发动机 基本组成
活塞式发动机原理
活塞式航空发动机大多是四冲程发动机,即一个气缸完成 一个工作循环,活塞在气缸内要经过四个冲工作原理
进气过程中,活塞下移,进气门打开,油气混合气吸 入汽缸; 接着活塞上移,进气门关闭,压缩气体; 在压缩行程末期,电咀跳电火花点火,混合气很快燃 烧,开始膨胀行程,推动活塞向下移动,从而通过连杆 带动曲轴旋转,输出功率。 最后,在排气行程中,活塞上移,排气门打开,废气 排出外界。
活塞式发动机-工作原理
涡喷是对较小量的空气施加相对大的加速产生推力。
(2)涡轮螺旋桨发动机
涡轮螺旋桨发动机产生的全部动力 螺旋桨拉力为主,90% 喷气产生推力只占10% 飞行速度 800公里/小时以下
优点:
使用航空煤油 功率远比活塞式大(载客量大)
用途:中速客机和支线客机
(3)涡轮风扇发动机
涡扇发动机组合了涡轮喷气和涡轮螺桨发动机的优点。
螺旋桨推进效率很高 产生推力的效率比喷气飞机大
特点: 耗油低,经济性好 结构简单,维护简单,可靠性好 适于低速小型飞机 用途:小型飞机和轻型直升机
二、空气喷气式发动机
1. 喷气发动机的原理
喷气发动机的推力 依靠内部气体的排出 与外部介质基本无关 螺旋桨的推力 外部介质(空气)产生推力
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