飛機(jī)的動(dòng)力裝置

1、機(jī)電1401黃宇、王小強(qiáng)、況林鋒 脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī) 帶壓氣機(jī)和渦輪的 不帶壓氣機(jī)的 火箭發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪螺漿發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī) 沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 惠普、通用和羅羅（Roll-Royce）是專門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)廠 航空發(fā)動(dòng)機(jī) .活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理 基本構(gòu)件：汽缸和活塞曲 軸和連桿。 工作原理：汽缸中的混合 氣體膨脹做功推動(dòng)活塞運(yùn) 動(dòng)，通過(guò)連桿與曲軸相連， 將活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為 曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，將熱能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能。 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 和系統(tǒng) 燃料系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng) 活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的性能 性能指標(biāo)：1.燃油消耗率2.重量功 率比 特點(diǎn):1.隨

2、著飛行高度提高，大氣稀 薄，發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小2.低速飛行時(shí)， 經(jīng)濟(jì)性能較好 活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)不能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)飛機(jī)它必須驅(qū)動(dòng)螺旋槳才能使飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，因而活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和螺 旋槳在一起才構(gòu)成了飛機(jī)的推進(jìn)系統(tǒng)。 1.螺旋槳的結(jié)構(gòu) 螺旋槳由幾個(gè)葉片組成，每個(gè)葉片從根部到頸部扭曲，與 葉片軸線垂直的截面相當(dāng)于機(jī)翼的一個(gè)翼型。 螺旋槳的迎角：槳葉葉弦相對(duì)于迎面氣流的角度。螺旋槳 的迎角從根部到頂部逐漸變小，是為了保持葉片的各段產(chǎn) 生大致相等的拉力，這是螺旋槳做成扭曲形狀的主要原因。 槳葉剖面的弦與旋轉(zhuǎn)平面的夾角我們稱為槳葉角。 2.螺旋槳的工作原理 螺旋槳由葉片組成。葉片的橫斷面相當(dāng)于機(jī)翼的翼型，它相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)， 把

3、空氣向后排開(kāi)，空氣的反作用力給它一個(gè)向前的拉力，從而推動(dòng)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)。 3.螺旋槳的變距 變距螺旋槳，就是槳葉角可以改變的螺旋槳。 飛行速度高時(shí)，槳葉角變大，增加拉力，飛行速度低時(shí)槳葉角變小。 4.螺旋槳的順槳和逆槳 順槳:當(dāng)雙發(fā)（或多發(fā)）飛機(jī)一發(fā)失效后，為減小螺旋槳的飛行阻力，使槳 葉角增加到90度左右。 反槳（逆槳）：使槳葉角減小到出現(xiàn)負(fù)槳葉迎角，產(chǎn)生負(fù)拉力，縮短著陸滑 跑距離。 4. 螺旋槳飛機(jī)的特點(diǎn) （1）耗油低，經(jīng)濟(jì)性好 （2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單，可靠性好 （3）適于低速小型飛機(jī)（800公里/小時(shí)以下） 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理 根據(jù)牛頓第三定律：作用力等于反作用力，作用在飛機(jī)上的推力等于氣體

4、排 出時(shí)所用的力。 由牛頓第二定律： 式中：m-是噴出的燃?xì)獾馁|(zhì)量； v2-是燃?xì)鈬姵鰰r(shí)的速度； v1-是飛機(jī)的速度。 1212 /vvtmtvvmmaF 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的組成 渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的組成：進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管。 燃油燃油 熱能熱能 機(jī)械能機(jī)械能 推力推力 （1）進(jìn)氣道 功能：在各種狀態(tài)下, 將足夠量的空氣, 以最小的流動(dòng)損失, 順利地引入發(fā) 動(dòng)機(jī)，在飛行中還可通過(guò)沖壓作用提高氣體壓力。 （2）壓氣機(jī) 功能：通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)氣體進(jìn)行壓縮, 提高空氣的壓力, 為燃?xì)馀蛎涀鞴?創(chuàng)造條件，同時(shí)為飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)提供高壓氣源。 壓氣機(jī)形式不同分為軸流

5、式和離心式兩種。 離心式結(jié)構(gòu)緊湊，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣流轉(zhuǎn)變多，損 耗大。 離心式多用于小型飛機(jī)，大型飛機(jī)多采用軸流式 （3）燃燒室 功能：將噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機(jī)供應(yīng)的空氣混合燃燒釋放熱量，供給渦輪所需的均勻 加熱的平穩(wěn)高溫高壓燃?xì)饬鳌?（4）渦輪 功能：高溫高壓燃?xì)馀蛎?，將熱能轉(zhuǎn)換成渦輪的機(jī)械能，同時(shí)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)和附件提供功 率。在渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)它還為螺旋槳和旋翼提供軸功率。 （5）尾噴管 功用：使從渦輪流出的燃?xì)馀蛎?，加速，以一定的速度和要求的方向排入大氣，得到?要的推力。也可通過(guò)反推力裝置改變噴氣方向，產(chǎn)生反推力，縮短飛機(jī)的滑跑距離。 （2）渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī) 全部動(dòng)力： 螺旋槳拉力

6、為主，約90%， 噴氣產(chǎn)生推力只占10%左右。 螺旋槳飛機(jī)的特點(diǎn) 螺旋槳在飛行速度達(dá)到800千米/小時(shí)的時(shí)候，槳尖部分實(shí)際上已接近了音速，跨音 速流場(chǎng)使得螺旋槳的效率急劇下降； 螺旋槳的迎風(fēng)面積大，阻力也大，極大阻礙了飛行速度的提高； 在較低的飛行速度下,具有較高的推進(jìn)效率, 所以它在中低速（低亞音速）飛行時(shí)的 經(jīng)濟(jì)性較好。 （3）渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī) 由進(jìn)氣道、風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、和噴管組成。 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合了渦噴和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)組合了渦噴和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 1.效率高，適合高亞音速（M=0.8-0.9）飛行 2.噴氣噪音低，風(fēng)扇噪音大 3.推力由內(nèi)涵和外涵共

7、同產(chǎn)生，風(fēng)扇是產(chǎn)生正推力的主要部件，約占80左右。 目前，民航運(yùn)輸機(jī)民航運(yùn)輸機(jī)廣泛采用高涵道比的渦扇發(fā)動(dòng) 機(jī)，保證足夠的推力和良好的經(jīng)濟(jì)性。 （4）渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī) 1. 由渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)而來(lái)，輸出功率主要形式是軸功率，用于直升機(jī)。采用兩套獨(dú) 立渦輪，工作渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)，維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作，自由渦輪通過(guò)齒輪箱帶動(dòng)旋翼。 發(fā)動(dòng)機(jī)適用范圍 航空燃?xì)?渦輪發(fā)動(dòng)機(jī) 主要部件 附件系統(tǒng) 進(jìn)氣道 壓氣機(jī) 燃燒室 渦輪 尾噴管 燃油系統(tǒng) 啟動(dòng)系統(tǒng) 附件傳動(dòng)系統(tǒng) 潤(rùn)滑系統(tǒng) 控制儀表系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 輔助動(dòng)力裝置 機(jī)載輔助動(dòng)力裝置（APU）用于各類運(yùn)輸機(jī)上，是建立在一臺(tái)小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的， 裝在飛機(jī)機(jī)身尾部。 u在地面工

8、作時(shí)，可以提供電源和氣源，用于啟動(dòng)主發(fā)動(dòng)機(jī)及飛機(jī)空調(diào)用氣，以使飛 機(jī)減少對(duì)地面設(shè)備的依賴。 u在空中一定高度上，可以提供電源、氣源。 發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)性能主要由推力特性和燃油消耗特性來(lái)表 征。 1.推力特性 （1）發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比 發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比指低壓渦輪的出口總壓與低壓壓氣機(jī)進(jìn)口總壓之比。 同氣流通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的加速成比例，對(duì)于軸流式壓氣機(jī)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)它表 征推力，用 EPREPR 表示 （3 3）排氣溫度）排氣溫度 排氣溫度：渦輪進(jìn)口總溫是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要、最關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)， 也是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重要限制參數(shù)，用用EGTEGT表示表示。 （4 4）風(fēng)扇轉(zhuǎn)速）風(fēng)扇轉(zhuǎn)速 高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，常用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，N1N1表征推力表征推力。 （2 2）發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比）發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比 發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比：渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)外涵的空氣質(zhì)量流量與通過(guò)內(nèi)涵 的空氣質(zhì)量流量之比。 涵道比為：1 左右是低涵道比； 2-3 左右是中涵道比； 4 以上是高涵道比。 安裝在機(jī)翼上 噪音和振動(dòng)太大，已經(jīng)基本淘汰。 吊裝在機(jī)翼下（翼吊布局） 減少機(jī)翼結(jié)構(gòu)重量，噪音影響小，飛行阻力 在巡航