航空發(fā)動機(jī)基本原理.ppt

2航空發(fā)動機(jī)基本原理與分類 對飛機(jī)來說 沒有發(fā)動機(jī)技術(shù)的進(jìn)步 再巧妙的設(shè)計(jì)都只能停留在地面上 航空發(fā)動機(jī)分類 1 活塞式發(fā)動機(jī) 航空活塞式發(fā)動機(jī)是利用汽油與空氣混合 在密閉的容器 氣缸 內(nèi)燃燒 膨脹作功的機(jī)械 活塞式發(fā)動機(jī)必須帶動螺旋槳 活塞承受燃?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動 并通過連桿將這種運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 曲軸是發(fā)動機(jī)輸出功率的部件 曲軸轉(zhuǎn)動時(shí) 通過減速器帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生拉力 小型民用飛機(jī)常用 火花塞通過高壓電產(chǎn)生了電火花 將混合氣體點(diǎn)燃 汽油和空氣的混合氣體 進(jìn)氣門 氣缸 直列式發(fā)動機(jī) 4個汽缸肩并肩地排成一排 一般的車都用 水平對置發(fā)動機(jī) V型發(fā)動機(jī) 6個汽缸排列在成一定角度的兩個平面上 拉力式螺旋槳 推力式螺旋槳 飛機(jī)的星形發(fā)動機(jī) 噴氣式發(fā)動機(jī)的基本原理是將空氣吸入 與燃油混合 點(diǎn)火 爆炸膨脹后的空氣向后噴出 其反作用力推動飛機(jī)向前飛行 2 脈動式噴氣發(fā)動機(jī) 結(jié)構(gòu)簡單 體積小 但推力不穩(wěn)定 不適合載人 一般導(dǎo)彈用 燃燒室 進(jìn)氣道 供油 節(jié)氣活門 充氣 節(jié)氣活門打開 點(diǎn)火 節(jié)氣活門關(guān)閉 噴管和推進(jìn)噴口 3 沖壓式噴氣發(fā)動機(jī) 結(jié)構(gòu)簡單 體積小 推力大 加速快 必須吸入高速氣流才能工作 所以必須與其它發(fā)動機(jī)組合使用 一般借助火箭發(fā)動機(jī)助推 不適合循環(huán)使用 超音速無人靶機(jī)和導(dǎo)彈用 燃油噴嘴 燃燒室 推進(jìn)噴管 進(jìn)氣道 可調(diào)進(jìn)氣道 加力燃油噴嘴 燃燒室 供氧與供油 可調(diào)噴管 火箭 沖壓組合式噴氣發(fā)動機(jī) 4 渦輪噴氣發(fā)動機(jī) 加速快 耗油大 戰(zhàn)斗機(jī)用 進(jìn)氣道 加力式渦輪噴氣發(fā)動機(jī) 可調(diào)進(jìn)氣道 大面積 可調(diào)進(jìn)氣道 大面積 進(jìn)氣口導(dǎo)流葉片 打開 進(jìn)氣口導(dǎo)流葉片 關(guān)閉 低馬赫數(shù) 高馬赫數(shù) 可調(diào)噴口 大面積 可調(diào)噴口 小面積 渦輪噴氣發(fā)動機(jī) 美國F 22的發(fā)動機(jī)F119 PW 100 擁有二元矢量噴口 代表了世界最高水平 2007年 美國通用公司 英國羅羅公司 美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室開始開發(fā)第6代戰(zhàn)機(jī)發(fā)動機(jī) 100千牛推力級高效可變循環(huán)發(fā)動機(jī) 要求 耗油率降低25 無加力推力增大5 加力推力增大10 2012年9月 美國普惠公司取代英國羅羅公司參與研制 通用公司研究可變循環(huán)發(fā)動機(jī)技術(shù)已經(jīng)超過30年 預(yù)計(jì)新型發(fā)動機(jī)將于2020年投產(chǎn) 2028年和2032年第6代戰(zhàn)斗機(jī)將分別在美國海軍和空軍服役 吳大觀 中國航空發(fā)動機(jī)之父 吳大觀 中國航空發(fā)動機(jī)之父 1937年 保送西南聯(lián)大機(jī)械系 三年級轉(zhuǎn)讀航空系 1942年 大學(xué)畢業(yè) 被分配到當(dāng)時(shí)國內(nèi)唯一的航空發(fā)動機(jī)廠 貴州大定航空發(fā)動機(jī)廠 1944年 被工廠選送到美國來康明發(fā)動機(jī)廠和普惠公司學(xué)習(xí)深造 1946年 回國 在北京大學(xué)教授航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì) 1956年 組建我國第一個噴氣發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)室 1978年 領(lǐng)導(dǎo)對英國斯貝發(fā)動機(jī)專利的仿制工作 1985年 以吳大觀為首的9位專家聯(lián)名上書中央 小平同志親自批示 太行發(fā)動機(jī)正式立項(xiàng) 2009年 吳大觀在北京去世 5 渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī) 油耗低 難度高 大型民用客機(jī)用 中心軸 非加力式渦扇發(fā)動機(jī) 加力式渦扇發(fā)動機(jī) 6 渦輪軸發(fā)動機(jī) 功率大 直升機(jī)用 進(jìn)氣道 燃燒室 自由動力渦輪 普通渦輪 低壓壓氣機(jī) 動力輸出 高壓壓氣機(jī) 回流燃燒系統(tǒng) 雙軸渦輪軸發(fā)動機(jī) 帶自由動力渦輪的 7 渦輪螺旋槳發(fā)動機(jī) 噪音小 壽命長 中低速飛機(jī)用 燃?xì)獍l(fā)生器 動力輸出 雙軸軸流式渦輪螺槳發(fā)動機(jī) 單面進(jìn)氣雙級離心式渦輪螺槳發(fā)動機(jī) 8 螺槳風(fēng)扇發(fā)動機(jī) 可用速度高 低油耗 但是由于轉(zhuǎn)速較高 產(chǎn)生的振動和噪音也較大 目前正處于研究和實(shí)驗(yàn)階段 螺槳 風(fēng)扇 燃?xì)獍l(fā)生器 安 70采用的槳扇發(fā)動機(jī) 俄羅斯 帶有外涵道的槳扇發(fā)動機(jī) 優(yōu)點(diǎn) 涵道比大 省油 增加10 推力 減少噪音 缺點(diǎn) 造價(jià)提高 新型的HK 93涵道漿扇發(fā)動機(jī) 俄羅斯 9 真空能發(fā)動機(jī) 現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為 真空不是一無所有 真空是物質(zhì)的凝聚態(tài) 李政道語 真空是能量海 蘊(yùn)藏著極大的能量 有人說1立方厘米真空里面含有1095克的能量 通過質(zhì)能互換定理 E mc2 可以把真空中的能量看成無窮大 我國科學(xué)家高歌在真空能發(fā)動機(jī)方面做了大量的研究 證明了真空能的存在和提取的可能性 也證實(shí)了在航空發(fā)動機(jī)上應(yīng)用的可能性 火箭發(fā)動機(jī)通過燃燒室燃燒將燃料加熱膨脹 使氣體從噴嘴噴出產(chǎn)生反作用力 即推力 包括 液體火箭發(fā)動機(jī) 固體火箭發(fā)動機(jī) 等離子火箭發(fā)動機(jī) 研究中 火箭發(fā)動機(jī) 1 液體火箭發(fā)動機(jī) 液體燃油 燃燒室 推力噴管 推進(jìn)劑噴嘴 氧 2 固體火箭發(fā)動機(jī) 點(diǎn)火藥包 火藥柱 保險(xiǎn)裝置 噴管 燃?xì)馔ǖ?從地球到火星 傳統(tǒng)液體火箭需要250天 而等離子火箭只需39天 3 等離子火箭發(fā)動機(jī) 奇妙的機(jī)械 橢圓規(guī) 馬耳他十字機(jī)芯 用于控制時(shí)鐘的秒針運(yùn)動 圓錐齒輪的嚙合圖 縫紉機(jī) 斯特林發(fā)動機(jī) 斯特林發(fā)動機(jī) 采油機(jī) 艦炮彈藥裝填系統(tǒng) 彈藥與戰(zhàn)斗部分離 飛機(jī)螺旋槳與機(jī)槍互動圖 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 體積小 重量輕 缺點(diǎn) 容易漏氣 難維修 旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是內(nèi)燃機(jī)的一種 把熱能轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而非活塞運(yùn)動 如馬自達(dá)RX8 奎西發(fā)動機(jī) 人類是否已經(jīng)掌握了所有的飛行原理 對于飛碟 美國軍方既不否認(rèn) 也不承認(rèn) 相關(guān)目擊報(bào)告大部分被解密 但還有一小部分被列為絕密 你認(rèn)為飛碟存在嗎 1932年 羅馬尼亞飛行工程師亨利 科安達(dá)發(fā)現(xiàn) 流體 水流或氣流 有離開本來的流動方向 改為隨著凸出的物體表面流動的傾向 這一規(guī)律叫做科安達(dá)效應(yīng) 又叫做附壁作用 拿一把湯匙放在微微滴水的水龍頭下 水會沿著湯匙表面流到湯匙的背面 匙羹 水龍頭 水 波音公司的YC 14利用Coanda效應(yīng) 將發(fā)動機(jī)置于機(jī)翼前緣上方 噴流直接吹拂由襟翼放下而彎度大增的機(jī)翼上表面 使上表面氣流速度加快 不僅提供推力 還誘導(dǎo)周邊的氣流 一同產(chǎn)生增升效果 同年 科安達(dá)指出 如果將空氣穿過一個圓形設(shè)備從上面吸到下面 將有效降低該圓形設(shè)備上面的氣壓 同時(shí)增加它底部的氣壓 這時(shí)它就能懸浮起來 這是一個至今仍被采用的飛行法則 它被稱做 科安達(dá)飛行原理 1945年 科安達(dá)被迫為納粹德國黨衛(wèi)軍的飛碟機(jī)項(xiàng)目工程工作 飛碟原理實(shí)驗(yàn)器 1950年 加拿大和美國聯(lián)合研制Avrocar碟形飛行器 1961年 由于振顫問題無法解決 工程下馬 中央是進(jìn)氣的涵道風(fēng)扇 周邊是一圈小噴嘴 發(fā)動機(jī)產(chǎn)生高壓排氣 通過周邊的噴嘴噴出 拉動上方氣流 在上表面形成Coanda效應(yīng) 沿上表面高速從中心向周邊流動 在飛行器靜止的時(shí)候就可以形成升力 達(dá)到垂直起飛 垂直起飛后 重新調(diào)整周邊噴嘴的氣流分布 可以實(shí)現(xiàn)噴氣推進(jìn) 一旦達(dá)到一定速度 飛碟本身的形狀就可以產(chǎn)生氣動升力 這時(shí)轉(zhuǎn)入正常飛行 1940年末 納粹德國成立了一個名為 爆破手研究室13 的秘密機(jī)構(gòu) 專門研究 制造秘密飛行器 活動代號為 烏蘭努斯行動 該秘密機(jī)構(gòu)收羅了第三帝國最杰出 最優(yōu)秀的空氣動力學(xué)專家 工程師和試飛員等頂尖人才 在德國軍方協(xié)助下 終于制造出了一種最先進(jìn)的碟形飛行器 別隆采圓盤 1945年2月19日 直徑50米的 柏羅湟女戰(zhàn)神 飛碟進(jìn)行了它的首次也是最后一次試飛 在短短3分鐘內(nèi) 就飛升到了1萬5千米高空 83米 秒 平飛速度高達(dá)每小時(shí)2200公里 1 8倍音速 同時(shí)它還可以懸停在空中 無需轉(zhuǎn)彎便能向前或向后任意飛行 它采用奧地利設(shè)計(jì)師弗 紹貝格爾發(fā)明的無煙無火焰爆炸式 紹貝格爾 型發(fā)動機(jī)驅(qū)動 只需用水和空氣做燃料 這種發(fā)動機(jī)本身具有反磁力性能 借助反磁力漂浮升騰法使飛碟飛行和懸空 在飛行器的周圍共裝置了12臺發(fā)動機(jī)靠吸入大量空氣使其周圍空間形成真空 飛碟便能在這一真空區(qū)內(nèi)不費(fèi)吹灰之力地任意運(yùn)動 從1950年開始 美國所有主要的飛機(jī)生產(chǎn)商都在秘密研制碟狀飛行物 有關(guān)進(jìn)展只向美國中情局負(fù)責(zé)和匯報(bào) 至今也是美國的核心絕密計(jì)劃之一 UFO工程學(xué)已成為國外新興學(xué)科 2008年11月 美國研制成功飛碟飛行器 飛行高度3米 速度120公里 小時(shí) 可容納2人乘坐 該飛行器使用8個小管道風(fēng)扇 每個風(fēng)扇裝配旋轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī) 由飛行器穩(wěn)定計(jì)算機(jī)控制 美國碟型飛行器 美國核飛碟設(shè)計(jì)圖 2010年 俄羅斯制成直徑為200米大型碟形飛行器模型 該飛行器設(shè)計(jì)計(jì)劃可運(yùn)載600噸貨物或者最大載客量11000人 可垂直起降 能以每小時(shí)100公里的速度直線飛行 最大航程近5000公里 飛碟UFO 的12個主要特征直升懸停 光環(huán)圍繞 強(qiáng)力旋風(fēng) 強(qiáng)大磁場 電磁干擾 機(jī)體旋轉(zhuǎn) 周身發(fā)光 核能輻射 無聲飛行 折線進(jìn)退 強(qiáng)光尾噴 外殼電場 雷達(dá)隱身 伸縮光束 煙霧遮體 空中離合 空中變形 極度加速 超高速度 三域通行 20馬赫 光環(huán) 據(jù)說是高溫高速高壓的等離子體流 旋轉(zhuǎn) 強(qiáng)電磁場 煙霧 太空 大氣 水中都可飛行 電力中斷 草木枯萎 雷達(dá)探不到 高炮擊不落 1942年2月25日上午10時(shí) 美國洛杉磯東郊某炮兵連陣地上空 出現(xiàn)了列隊(duì)的24個圓盤狀不同飛行物 美國人以數(shù)十門高射炮開火 2000多發(fā)炮彈噴出一朵朵燦爛的火花 但UFO仍在空中有條不紊地編隊(duì) 毫發(fā)未傷 1956年10月8日 日本沖繩島附近突然出現(xiàn)一個UFO 恰好一架西方盟國的戰(zhàn)斗機(jī)在附近實(shí)彈打靶 反應(yīng)迅速的炮手立即向它開炮 令人不解的是炮彈爆炸后UFO紋絲未損 先下手為強(qiáng) 的戰(zhàn)斗機(jī)卻碎成殘片 機(jī)毀人亡 1966年8月的一天 一艘UFO長時(shí)間滯留在美國西部某導(dǎo)彈基地附近 精明的美國人充分地拍攝了錄像之后 啟動了該基地的幾乎所有的導(dǎo)彈發(fā)射裝置 奇怪的是UFO安然無恙 而所有的裝置卻同時(shí)癱瘓 其中一套最先進(jìn)的裝置突然被一束神奇的射線 熔為一堆廢鐵 美國科學(xué)家聞訊趕來研究 他們的結(jié)論是 把先進(jìn)的導(dǎo)彈發(fā)射裝置還原為廢鐵的 可能