航空發(fā)動機(jī)概要

1、航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.1 發(fā)動機(jī)的分類及特點 燃?xì)?渦輪發(fā)航空航天 動機(jī)沖壓噴氣發(fā)動機(jī)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)渦輪螺槳發(fā)動機(jī)渦輪槳扇發(fā)動機(jī) 渦輪軸發(fā)動機(jī)垂直起落發(fā)動機(jī)液體火箭發(fā)動機(jī)固體火箭發(fā)動機(jī)活塞式發(fā)動機(jī)火箭沖壓發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)航空航天發(fā)動機(jī)火箭發(fā)動機(jī) 組合渦輪沖壓發(fā) 發(fā)動機(jī)動機(jī) 火箭渦 輪噴氣 發(fā)動機(jī)化學(xué)火箭發(fā)動機(jī) 固-液混合火箭發(fā)動機(jī)電火箭發(fā)動機(jī)核火箭發(fā)動機(jī)非化學(xué)火箭發(fā)動機(jī) 太陽能火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)航空航天概論3.2 活塞式航空發(fā)動機(jī)3.2.1 活塞式發(fā)動機(jī)的主要組成排氣活門汽缸進(jìn)氣活門活塞連桿曲軸3.2.2 活塞式發(fā)動機(jī)的工作原理進(jìn)氣壓縮燃燒排

2、氣活塞式航空發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.2.3 活塞式發(fā)動機(jī)的輔助系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)燃料系統(tǒng)啟動系統(tǒng)點火系統(tǒng)定時系統(tǒng)活塞式航空發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)活塞式發(fā)動機(jī)的冷卻方式星形X形形V形形直立式對立式星形發(fā)動機(jī)直立式發(fā)動機(jī)V形發(fā)動機(jī)形發(fā)動機(jī)活塞式航空發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)活塞8發(fā)動機(jī)雙排14缸星形氣冷發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.2.4 航空活塞式發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)發(fā)動機(jī)功率發(fā)動機(jī)可用與驅(qū)動螺旋槳的功率稱為有效功率（kW）功率重量比發(fā)動機(jī)提供的功率和發(fā)動機(jī)重量之比（kW/kg）燃料消耗率(耗油率耗油率)衡量發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，產(chǎn)

3、生1kW功率在每小時所消耗的燃料的質(zhì)量（kg/kW h)活塞式航空發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.3 空氣噴氣發(fā)動機(jī)氣球起花點火燃燒后向上飛升平衡狀態(tài)反作用力 作用力 自動旋轉(zhuǎn)噴灌器噴嘴噴出高壓水流的反作用力 驅(qū)動噴管沿立軸旋轉(zhuǎn)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)高壓燃?xì)庀蚝髧娚溥^程使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生向前的推力空氣噴氣發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.3.1 燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的核心機(jī)壓氣機(jī)壓氣機(jī) 燃燒室 渦輪渦輪噴氣發(fā)動機(jī)渦輪螺槳發(fā)動機(jī)渦輪軸發(fā)動機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)渦輪槳扇發(fā)動機(jī)垂直起落發(fā)動機(jī)空氣噴氣發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)1、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)組成部件進(jìn)氣道

4、、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、尾噴管進(jìn)氣道系統(tǒng)整理進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流，消除旋渦，保證發(fā)動機(jī)所需的空氣量；將高速氣流逐漸降下來，盡量將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫菽?，保證壓氣機(jī)有良好的工作條件空氣噴氣發(fā)動機(jī)渦輪噴氣發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)進(jìn)氣道系統(tǒng)進(jìn)氣道的形狀Ma 1Ma 2)下，經(jīng)濟(jì)性好，耗油率低；低速時推力小、耗油率高，靜止時不能產(chǎn)生推力，工作范圍窄，對飛行狀況的變化敏感空氣噴氣發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)V1導(dǎo)彈導(dǎo)彈 中國C-101超音速反艦導(dǎo)彈。采用兩臺沖壓發(fā)動機(jī)。圖中顯示了C-101發(fā)射時火箭助推器工作的情景X43A航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.3.4 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的

5、工作狀態(tài)起飛狀態(tài)：推力最大，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和渦輪前溫度都最高，允許工作510min最大狀態(tài)：起飛推力的85%90%，工作時間不超過30額定狀態(tài)：推力等稍低于最大狀態(tài)，連續(xù)工作巡航狀態(tài)：起飛推力的65%75%耗油率低，經(jīng)濟(jì)性好，連續(xù)工作慢車狀態(tài)：起飛推力的3%5%，穩(wěn)定工作的最小轉(zhuǎn)速狀態(tài)，效率很低，允許工作510min航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.4 火箭發(fā)動機(jī)不僅自帶燃燒劑，而且自帶氧化劑3.4.1 火箭發(fā)動機(jī)的主要性能參數(shù)推力 (N)沖量和總沖 推力對工作時間的積分反映了發(fā)動機(jī)工作能力的大?。∟s）比沖 發(fā)動機(jī)燃燒1kg推進(jìn)劑所產(chǎn)生的能量（m/s)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.

6、4.2 液體火箭發(fā)動機(jī)1、單組元液體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，能量低，比沖低火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)2、雙組元液體火箭發(fā)動機(jī)（1）液體火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理燃燒劑箱及輸送系統(tǒng) 燃燒室 噴管氧化劑箱及輸送系統(tǒng) 噴注器推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)推力室(噴注器、燃燒室、噴管)航空航天概論流量調(diào)節(jié)控制活門冷卻系統(tǒng)火箭發(fā)動機(jī)第3章 飛行器動力系統(tǒng)推進(jìn)劑輸送系統(tǒng)功用：按要求的流量和壓力向燃燒室輸送推進(jìn)劑擠壓式輸送系統(tǒng)泵式輸送系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單可靠，易實現(xiàn)多次起動，結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大航空航天概論系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但質(zhì)量輕火箭發(fā)動機(jī)第3章 飛行器動力系統(tǒng)推力室功用：將液體推進(jìn)劑混合、燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成推力噴注器燃燒室

7、噴管火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)（2）液體推進(jìn)劑 對推進(jìn)劑的要求能量高良好的物理和化學(xué)安定性無毒性，對金屬無腐蝕作用推進(jìn)劑中有一組元傳熱性好，可用來冷卻推力室壁粘度小燃燒性能好經(jīng)濟(jì)性好、成本低火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng) 主要的液體推進(jìn)劑氧化劑 液氧O2 液氟F2 硝酸HNO3過氧化氫H2O2 四氧化二氮N2O4燃燒劑 液氫H2 航空煤油(CH3)2N2H2 混胺肼及其衍生物N2H4火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3、液體火箭發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點、液體火箭發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點優(yōu)點 比沖高，推力范圍大，能反復(fù)起動推力大小較易控制，工作時間長固體推進(jìn)劑性能穩(wěn)定，可長

8、期貯存缺點 推進(jìn)劑不宜長期貯存，作戰(zhàn)使用性能差火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.4.3 固體火箭發(fā)動機(jī)1、固體火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理、固體火箭發(fā)動機(jī)的組成及工作原理組成藥柱、燃燒室、噴管組件、點火裝置殼體前蓋主藥柱 傳動機(jī)構(gòu)噴管點火器推力終止裝置航空航天概論側(cè)噴管火箭發(fā)動機(jī)第3章 飛行器動力系統(tǒng)2、 固體火箭發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑（1）固體推進(jìn)劑的種類（2）藥柱形狀和特點一維藥柱三維藥柱二維藥柱火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)（3）固體火箭發(fā)動機(jī)的優(yōu)缺點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高操作簡便固體推進(jìn)劑性能穩(wěn)定，可長期貯存缺點 推進(jìn)劑能量比液體推進(jìn)劑低，比沖較小工作時間短，燃燒室

9、壓力和工作時間對裝藥初始溫度較敏感推力大小、方向調(diào)節(jié)困難重復(fù)起動困難，一般只能一次性工作火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.4.4 固-液混合火箭發(fā)動機(jī)1、固、固-液混合發(fā)動機(jī)的組成和工作原理液混合發(fā)動機(jī)的組成和工作原理2、固、固-液混合發(fā)動機(jī)的特點液混合發(fā)動機(jī)的特點混合推進(jìn)劑性能較好；結(jié)構(gòu)較簡單推力調(diào)節(jié)、重復(fù)起動方便火箭發(fā)動機(jī)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.5 組合發(fā)動機(jī)3.5.1 火箭發(fā)動機(jī)與沖壓發(fā)動機(jī)組合可調(diào)進(jìn)氣口加力噴嘴燃燒室供氧與供油可調(diào)噴管航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.5.2 渦輪噴氣發(fā)動機(jī)與沖壓發(fā)動機(jī)組合低馬赫數(shù)高馬赫數(shù)3.5.3 火箭發(fā)動機(jī)與渦輪噴氣發(fā)動機(jī)組合航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)3.6 非常規(guī)推進(jìn)系統(tǒng)電推進(jìn)系統(tǒng)核推進(jìn)系統(tǒng)太陽能推進(jìn)系統(tǒng)航空航天概論第3章 飛行器動力系統(tǒng)SMART-1探測器及其太陽能離子發(fā)動機(jī)探測器及其太陽能離子發(fā)動機(jī) 將太陽能轉(zhuǎn)化為電