動力裝置總復(fù)習(xí)

1、2022-2-11飛機(jī)動力裝置維修第一學(xué)期 原理和結(jié)構(gòu)2022-2-12本學(xué)期主要內(nèi)容 一.概述 二.理論基礎(chǔ)-力學(xué) 熱力學(xué) 氣體動力學(xué) 三.結(jié)構(gòu)2022-2-13 “空氣動力學(xué)之父” 喬治凱利【英】 載人滑翔機(jī)發(fā)明人 李林塔爾 【德】 1903年12月17日，萊特兄弟發(fā)明的第一架帶動力、可操縱的載人飛機(jī)飛上藍(lán)天。 飛行者1號采用的發(fā)動機(jī)由查爾斯泰勒設(shè)計制造。 人類最早的重于空氣的航空器是什么？ a）孔明燈 b）熱氣球 c）風(fēng)箏 d）飛艇 一、概述2022-2-14什么是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)？n熱機(jī)與推進(jìn)器的組合體熱機(jī)與推進(jìn)器的組合體n燃?xì)獍l(fā)生器（熱機(jī)）：燃?xì)獍l(fā)生器（熱機(jī)）：具有獨立產(chǎn)生一定壓力和具

2、有獨立產(chǎn)生一定壓力和溫度的燃?xì)獾难b置。溫度的燃?xì)獾难b置。即：壓氣機(jī)燃燒室（驅(qū)動壓氣機(jī)的）渦輪即：壓氣機(jī)燃燒室（驅(qū)動壓氣機(jī)的）渦輪n推進(jìn)器：推進(jìn)器：能利用高溫高壓的燃?xì)猱a(chǎn)生推力的裝置。能利用高溫高壓的燃?xì)猱a(chǎn)生推力的裝置。如：螺旋槳、尾噴管、風(fēng)扇如：螺旋槳、尾噴管、風(fēng)扇定義：利用燃?xì)鉁u輪驅(qū)動的壓氣機(jī)將氣體工質(zhì)壓縮，定義：利用燃?xì)鉁u輪驅(qū)動的壓氣機(jī)將氣體工質(zhì)壓縮，經(jīng)加熱后在渦輪中膨脹并將部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功經(jīng)加熱后在渦輪中膨脹并將部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)式航空動力機(jī)械。的旋轉(zhuǎn)式航空動力機(jī)械。核心機(jī)：核心機(jī)：發(fā)動機(jī)高壓部分，即高壓壓氣機(jī)、燃燒發(fā)動機(jī)高壓部分，即高壓壓氣機(jī)、燃燒室及高壓渦輪。單轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)

3、燃?xì)獍l(fā)生器即核心機(jī)。室及高壓渦輪。單轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器即核心機(jī)。2022-2-15主要部件進(jìn)氣道壓氣機(jī)燃燒室渦輪尾噴管圖2 渦噴發(fā)動機(jī)示意圖2022-2-16航空發(fā)動機(jī)分類圖1 航空發(fā)動機(jī)分類2022-2-17渦噴發(fā)動機(jī)主要部件及功用進(jìn)氣道將空氣引入發(fā)動機(jī)，并減速增壓壓氣機(jī)壓縮空氣，提高壓力燃燒室混合高壓空氣和燃料，并組織燃燒，形成高溫高壓的燃?xì)鉁u 輪吸收高溫高壓燃?xì)獾拇蟛糠帜芰?，并輸出功率尾噴管讓仍有一定能量的燃?xì)饫^續(xù)膨脹加速，用以產(chǎn)生推力2022-2-18 1.1 活塞發(fā)動機(jī)的特點活塞發(fā)動機(jī)的特點 1.活塞發(fā)動機(jī)的功率與飛機(jī)飛行速度三次方成正比，隨著飛行速度的提高，必然要大幅增加活塞發(fā)動

4、機(jī)的功率，發(fā)動機(jī)重量也迅速提高； 2.本身只是個熱機(jī)，必須與螺旋槳配合使用，而螺旋槳效率在飛行速度大于700公里/小時后迅速下降。 但是，相比噴氣式發(fā)動機(jī)，活塞發(fā)動機(jī)具有油耗低、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等優(yōu)點，在功率小于270馬力（200千瓦）的小型發(fā)動機(jī)上仍被廣泛使用。2022-2-191.2 渦噴發(fā)動機(jī)的意義和缺陷 意義：突破“聲障”，跨入超音速時代 缺陷：大量仍有一定能量的燃?xì)馀懦霭l(fā)動機(jī)，未能最大限度地將燃油燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成有效功 這種浪費表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)性差。發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性用耗油率來衡量： 耗油率：發(fā)動機(jī)產(chǎn)生1十牛推力每小時所消耗的燃油量，單位是千克/十牛小時1.3 渦扇發(fā)動機(jī)特點渦扇發(fā)動機(jī)特

5、點n 內(nèi)外涵道內(nèi)外涵道-空氣在風(fēng)扇增壓后，分為兩股氣流：空氣在風(fēng)扇增壓后，分為兩股氣流：n一股流入核心機(jī)和帶動風(fēng)扇的低壓渦輪，最后由一股流入核心機(jī)和帶動風(fēng)扇的低壓渦輪，最后由尾噴管流出，稱為內(nèi)涵氣流；尾噴管流出，稱為內(nèi)涵氣流；n一股從圍繞核心機(jī)機(jī)匣與外涵機(jī)匣間的環(huán)形通道一股從圍繞核心機(jī)機(jī)匣與外涵機(jī)匣間的環(huán)形通道中流過，稱為外涵氣流。中流過，稱為外涵氣流。n涵道比涵道比-外涵和內(nèi)涵空氣流量之比。外涵和內(nèi)涵空氣流量之比。n涵道比高于涵道比高于4-5的稱為大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，具有的稱為大涵道比渦扇發(fā)動機(jī)，具有排氣速度低、推進(jìn)效率高、經(jīng)濟(jì)性好等特點。排氣速度低、推進(jìn)效率高、經(jīng)濟(jì)性好等特點。n總增壓比為

6、各級壓氣機(jī)增壓比之積?？傇鰤罕葹楦骷墘簹鈾C(jī)增壓比之積。渦扇發(fā)動機(jī)工作特點n 渦扇發(fā)動機(jī)的總推力由兩部分組成 外涵：風(fēng)扇 內(nèi)涵：噴管n 排氣速度、溫度均低于渦噴發(fā)動機(jī)，能量損失少；噪音低、耗油率低；總的排氣量大，總推力大。 n 對于高涵道比（58）渦扇：推力大部分由風(fēng)扇外涵排氣產(chǎn)生，但風(fēng)扇產(chǎn)生噪音大。用于客機(jī)高亞音速飛行，可實現(xiàn)跨洋飛行。n 對于低涵道比渦扇：內(nèi)外涵產(chǎn)生的推力相當(dāng)，外徑尺寸不大，用于軍機(jī)超音速飛行1.4 渦槳發(fā)動機(jī)特點渦槳發(fā)動機(jī)特點n渦槳發(fā)動機(jī)的總推力由兩部分組成渦槳發(fā)動機(jī)的總推力由兩部分組成n 螺旋槳產(chǎn)生的拉力，占螺旋槳產(chǎn)生的拉力，占8590n 噴管推力，占噴管推力，占1015

7、n優(yōu)點：優(yōu)點：1.相比渦噴與渦扇，在一定亞音速（低于相比渦噴與渦扇，在一定亞音速（低于800公里公里/小時）范圍內(nèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；小時）范圍內(nèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；n 2.相比活塞，功率大、體積小，重量輕；相比活塞，功率大、體積小，重量輕；n缺點：飛行速度慢（缺點：飛行速度慢（600-800千米千米/小時），飛行小時），飛行高度低（高度低（5000米以下）米以下）1.5 渦輪軸發(fā)動機(jī)特點渦輪軸發(fā)動機(jī)特點n渦軸發(fā)動機(jī)主要用于驅(qū)動直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)，渦軸發(fā)動機(jī)主要用于驅(qū)動直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)，n 由旋翼產(chǎn)生升力和推進(jìn)力由旋翼產(chǎn)生升力和推進(jìn)力n 噴管推力，幾乎為噴管推力，幾乎為0n與活塞發(fā)動機(jī)相比與活塞發(fā)動

8、機(jī)相比n 優(yōu)點：功率大、體積小，重量輕；優(yōu)點：功率大、體積小，重量輕；n 振動小、噪音小振動小、噪音小n 缺點：耗油率高缺點：耗油率高燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)與活塞發(fā)動機(jī)相比的優(yōu)缺點燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)與活塞發(fā)動機(jī)相比的優(yōu)缺點 優(yōu)點：n 1. 1.燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)進(jìn)氣、壓縮、燃燒、膨脹和排氣過程是連續(xù)的，因此做功也是連續(xù)的，這和排氣過程是連續(xù)的，因此做功也是連續(xù)的，這意味著更短時間內(nèi)燃燒更多的燃油，產(chǎn)生更多的意味著更短時間內(nèi)燃燒更多的燃油，產(chǎn)生更多的能量可用。因此同樣的發(fā)動機(jī)尺寸而言，能產(chǎn)生能量可用。因此同樣的發(fā)動機(jī)尺寸而言，能產(chǎn)生更大的功率。更大的功率。 2. 2.活塞發(fā)動

9、機(jī)的燃燒在一個密閉的固定空間活塞發(fā)動機(jī)的燃燒在一個密閉的固定空間內(nèi)發(fā)生，燃燒瞬間產(chǎn)生的壓力很大，因此需要采內(nèi)發(fā)生，燃燒瞬間產(chǎn)生的壓力很大，因此需要采用笨重的氣缸，而燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)相反。用笨重的氣缸，而燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)相反。 缺點：缺點： 1. 1.低速飛行時，耗油率高低速飛行時，耗油率高 2. 2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高2022-2-115二、理論基礎(chǔ) 1.力學(xué) 1.1 推力的產(chǎn)生 動量方程： amjjajmappAvvqF 2 22 22 22 2vqvFmm q合合2022-2-116 1.2 影響推力的因素 噴口速度 空速 質(zhì)量流量（溫度，壓力，高度）2022-2-117

10、2、熱力學(xué) 2.1 2.1 熱力循環(huán)熱力循環(huán) 進(jìn)氣道：進(jìn)氣道：0 01 1線線（絕熱壓縮）（絕熱壓縮） 壓氣機(jī)：壓氣機(jī)：1 12 2線線（絕熱壓縮）（絕熱壓縮） 燃燒室：燃燒室：2 23 3線線（等壓加熱）（等壓加熱） 渦渦 輪：輪：3 34 4線線（絕熱膨脹）（絕熱膨脹） 噴噴 管：管：4 45 5線線（絕熱膨脹）（絕熱膨脹） 大大 氣：氣：5 50 0線線（等壓放熱）（等壓放熱）n解釋燃?xì)廨啓C(jī)壓力、溫度和速度關(guān)系圖解釋燃?xì)廨啓C(jī)壓力、溫度和速度關(guān)系圖2022-2-119 通過燃?xì)獍l(fā)生器每千克空氣產(chǎn)生的可用功w 飛機(jī)的推進(jìn)功等于推力與前進(jìn)距離的積，通過發(fā)動機(jī)每1kg空氣每秒鐘所作的推進(jìn)功用wp

11、表示2 22 20 02 29 92 21 1ccqqw 2.2 可用功及推進(jìn)功0090)(CCCcFwsp2022-2-120 2.3 總效率、熱效率和推進(jìn)效率 熱效率：可用功與燃油燃燒釋放出的熱量之比 推進(jìn)效率：推進(jìn)功與可用功之比 總效率：推進(jìn)功與燃油燃燒釋放出的熱量之比。等于熱效率和推進(jìn)效率之積。1qwt 0912CCwwpp2022-2-1213. 氣體動力學(xué)及在主要部件中的應(yīng)用 伯努利定律：非黏滯不可壓縮流體作穩(wěn)恒流動時，流體中任何點處的壓強、單位體積的勢能及動能之和是守恒的。 伯努利方程： 3.1 進(jìn)氣道的定義、功能、基本性能要求； 沖壓和沖壓比的概念；總壓恢復(fù)系數(shù)的概念 超音速進(jìn)

12、氣道的三種類型:內(nèi)壓式、外壓式和混合式221*vpP2022-2-1223.2 壓氣機(jī) 3.2.1 壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類及比較 軸流式壓氣機(jī)的優(yōu)點 可以用增加級數(shù)的方法提高壓氣機(jī)的總增壓比，現(xiàn)代渦扇發(fā)動機(jī)總增壓比在25-35之間，甚至高達(dá)45 軸流式壓氣機(jī)的效率可達(dá)到87以上 單位面積的流通能力高, 所以迎風(fēng)面積小, 阻力小，空氣流量大，能產(chǎn)生更大推力 軸流式壓氣機(jī)的缺點 單級增壓比低, 目前一級軸流式壓氣級的增壓比只有1.25左右 結(jié)構(gòu)復(fù)雜基元級內(nèi)氣流參數(shù)變化基元級內(nèi)氣流參數(shù)變化n絕對速度絕對速度n相對速度相對速度n壓力壓力n溫度溫度3.2.2 失速和喘振失速和喘振n基元級速度三角形基元級速度

13、三角形2022-2-125喘振及防喘n1.什么是喘振？n2.喘振的根本原因是什么？n3.喘振有哪些危害？n4.喘振發(fā)生的條件有哪些？n5.常見的防喘措施及原理？重要概念：流量系數(shù) 氣流沖角i2022-2-1263.3 燃燒室 3.3.1 對燃燒室的基本要求 點火可靠、燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、壓力損失小、尺寸小、出口溫度場分布滿足要求、燃燒完全、排氣污染小、壽命長。 重要概念：油氣比、余氣系數(shù)、燃燒效率等 余氣系數(shù)：進(jìn)入燃燒室的空氣流量與進(jìn)入燃燒室的燃油流量完全燃燒所需要的最小理論空氣量之比： 余氣系數(shù)表示貧油和富油的程度。小于1為富油，大于1為貧油。2022-2-1273.3.2 燃燒室類型及各

14、自特點 燃燒室有三種主要類型：多個單管燃燒室、環(huán)管形燃燒室和環(huán)形燃燒室。 例如環(huán)形燃燒室特點：結(jié)構(gòu)特點：一個殼一個筒。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕；無火焰?zhèn)鞑栴}；火焰筒壁面積少得多，保護(hù)火焰筒的冷卻空氣量少，燃燒效率高，空氣污染小。 缺點：制造費用高，拆卸困難、耗費時間。3.3.3 燃燒室工作特點及冷卻2022-2-1283.4 渦輪 渦輪基本結(jié)構(gòu)：導(dǎo)向器和工作葉輪。 在導(dǎo)向器和工作葉輪中燃?xì)鈪?shù)的變化圖2-66） 渦輪參數(shù)：渦輪前溫度、渦輪落壓比、渦輪功、渦輪效率和渦輪功率。 渦輪葉片的工作條件 防止渦輪葉片斷裂的措施2022-2-129 3.5 噴管 功能、類型、組成 概念：可用落壓比，實際

15、落壓比，總壓恢復(fù)系數(shù) 收斂噴口的三種工作狀態(tài) 3.6 軸承 轉(zhuǎn)子支承方案，止推支點，中介支點練習(xí)：練習(xí)：試分析下列兩種發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子支承方案、止推支點和中介試分析下列兩種發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子支承方案、止推支點和中介支點。支點。四、手冊和實訓(xùn)四、手冊和實訓(xùn)4.1 ATA100規(guī)范規(guī)范結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)nATA100規(guī)范各章節(jié)大體上可分為規(guī)范各章節(jié)大體上可分為“航空器航空器”和和“動力裝置動力裝置”兩大類。兩大類。n其中其中“航空器航空器”下又可劃分為：下又可劃分為：“總體總體”、“系統(tǒng)系統(tǒng)”和和“結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”三三類；類；“動力裝置動力裝置”下則可分為下則可分為“螺旋槳螺旋槳/旋翼旋翼”和和“發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)”兩兩類。各章

16、的編號劃分如下：類。各章的編號劃分如下： 05 12章為章為“總體總體”類；類； 20 49章為章為“系統(tǒng)系統(tǒng)”類；類； 51 57章為章為“結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”類；類； 60 65章為章為“螺旋槳螺旋槳/旋翼旋翼”類；類； 70 91章為章為“發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)”類。類。 航空器動力裝置2022-2-132發(fā)動機(jī)相關(guān)章節(jié)與發(fā)動機(jī)有關(guān)的所有ATA章（中、英文）：49 Airborne Auxiliary Power 機(jī)載輔助動力 54 Nacelles/Pylons 短艙/吊架70 Standard Practices-Engine 標(biāo)準(zhǔn)實施-發(fā)動機(jī) 71 Power Plant 動力裝置72 Engine

17、發(fā)動機(jī) 73 Engine Fuel and Control 發(fā)動機(jī)燃油和控制74 Ignition 點火 75 Air 空氣76 Engine Controls 發(fā)動機(jī)操縱77 Engine Indicating 發(fā)動機(jī)指示 78 Exhaust 排氣79 Oil 滑油80 Starting 起動2022-2-1334.3 實訓(xùn)發(fā)動機(jī)介紹實訓(xùn)飛機(jī)實訓(xùn)飛機(jī)D328飛機(jī)動力裝置飛機(jī)動力裝置D328動力裝置組成：動力裝置組成：n整流罩整流罩Cowlingn安裝座安裝座Mountsn防火封嚴(yán)防火封嚴(yán)Fire Sealsn電線束電線束n進(jìn)氣進(jìn)氣Air Intakesn放泄放泄Engine Drains第第71章章 動力裝置動力裝置71-00 Power Plant, General 71-10 Engine Cowlings 71-20 Engine Mounts 71-30 Engine Fireseals71-50 E