第2章 第4節(jié) 動力裝置 民航概論課件

1、第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置發(fā)動機的分類發(fā)動機的分類航空發(fā)動機活塞式發(fā)動機噴氣式發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪螺旋槳發(fā)動機渦輪風(fēng)扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置本節(jié)內(nèi)容第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置一、活塞式發(fā)動機一、活塞式發(fā)動機u基本構(gòu)件：氣缸、活塞、連桿和曲軸u工作原理：氣缸中的混合氣體膨脹做功推動活塞運動，通過連桿與曲軸相連，將活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能1.1.活塞式發(fā)動機特點活塞式發(fā)動機特點第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置工作原理工作原理第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置2.2.活塞式發(fā)動機特點活塞式發(fā)動機特點發(fā)動機本身不產(chǎn)

2、生推力，只能從軸上輸出功率帶動螺旋槳，由螺旋槳產(chǎn)生推力，因此螺旋槳也成為推進器?；钊桨l(fā)動機與螺旋槳組合成為“活塞式動力裝置”。隨著飛行高度提高，大氣稀薄，活塞式發(fā)動機的功率減小。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置3.3.活塞式發(fā)動機的性能活塞式發(fā)動機的性能兩個重要指標：（1）燃油消耗率即每馬力小時（或千瓦小時）內(nèi)消耗的燃油量；發(fā)動機每小時所消耗的燃油質(zhì)量越少，產(chǎn)生的功率越大，則燃油消耗率越低，發(fā)動機的經(jīng)濟性越好。（2）重量功率比重量與發(fā)動機功率的比值。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置二、螺旋槳二、螺旋槳 活塞式發(fā)動機不能單獨驅(qū)動飛機，它必

3、須通過曲軸驅(qū)動螺旋槳才能使飛機運動，因此活塞式發(fā)動機需要與螺旋槳一起才能構(gòu)成飛機的推進系統(tǒng)。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置1. 1. 螺旋槳拉力的產(chǎn)生螺旋槳拉力的產(chǎn)生螺旋槳由葉片組成。葉片的橫斷面相當(dāng)于機翼的翼型，它相對于空氣運動時，把空氣向后排開，空氣的反作用力給它一個向前的拉力，從而推動飛機運動。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置迎角（槳葉角）：迎角（槳葉角）：槳葉葉弦相對于迎面氣流的角度。為什么螺旋槳做成扭曲形狀？為什么螺旋槳做成扭曲形狀？第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置2.2.螺旋槳的變距螺旋槳的變距所謂變矩螺旋槳，就是槳葉角可改變的螺旋槳。 隨著飛行速度的提高，螺旋槳翼面的合成速度向葉弦靠

4、攏，使迎角變小，這樣拉力就會減小 第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置3. 3. 螺旋槳的順槳、回槳和反槳（逆槳）螺旋槳的順槳、回槳和反槳（逆槳）順槳順槳:當(dāng)雙發(fā)（或多發(fā)）飛機一發(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?；貥貥喉槝催^程，一般在發(fā)動機重新啟動時用。反槳（逆槳）反槳（逆槳）：使槳葉角減小到出現(xiàn)負槳葉迎角，產(chǎn)生負拉力，縮短著陸滑跑距離。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置4. 4. 螺旋槳飛機的特點螺旋槳飛機的特點用途：用途：小型飛機和輕型直升機小型飛機和輕型直升機第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置三、燃氣渦輪發(fā)動機三、燃氣渦輪發(fā)動機 1212/vvtmtvvmmaF1.1.

5、噴氣發(fā)動機的原理噴氣發(fā)動機的原理 式中：m-是噴出的燃氣的質(zhì)量； v2-是燃氣噴出時的速度； v1-是飛機的速度。根據(jù)牛頓第三定律：作用力等于反作用力，作用在飛機上的推力等于氣體排出時所用的力。由牛頓第二定律：第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（1 1）渦輪噴氣發(fā)動機）渦輪噴氣發(fā)動機 進氣道飛行方向壓氣機燃燒室渦輪尾噴管驅(qū)動軸驅(qū)動軸w與活塞發(fā)動機相比結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，推力大，w推進效率高，主要適用于高速飛行，特別是超音速飛行超音速飛行w耗油率大，噪聲大第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（1 1）進氣道）進氣道 功能：在各種狀態(tài)下, 將足夠量的空氣, 以最小的流動損失, 順

6、利地引入發(fā)動機，在飛行中還可通過沖壓作用提高氣體壓力。 第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（2 2）壓氣機）壓氣機 功能：通過旋轉(zhuǎn)的葉片對氣體進行壓縮, 提高空氣的壓力, 為燃氣膨脹作功創(chuàng)造條件，同時為飛機和發(fā)動機提供高壓氣源。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（3 3）燃燒室）燃燒室 功能：將噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機供應(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)高溫高壓燃氣流。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（4 4）渦輪）渦輪 功能：高溫高壓燃氣膨脹，將熱能轉(zhuǎn)換成渦輪的機械能，同時驅(qū)動壓氣機和附件提供功率。在渦輪螺旋槳和渦輪軸發(fā)動機

7、它還為螺旋槳和旋翼提供軸功率。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（5 5）尾噴管）尾噴管 功用：使從渦輪流出的燃氣膨脹，加速，以一定的速度和要求的方向排入大氣，得到需要的推力。也可通過反推力裝置改變噴氣方向，產(chǎn)生反推力，縮短飛機的滑跑距離。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置反推反推 著陸時，使用反推可縮短著陸滑跑距離，減輕剎車的負荷。中斷起飛等緊急情況時也要使用反推。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置反推反推 第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置 燃油燃油 熱能熱能 機械能機械能 推力推力推力的產(chǎn)生推力的產(chǎn)生燃燒燃燒第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（2 2）渦輪螺旋槳發(fā)動機）渦輪螺旋槳發(fā)動機 全部動力：螺旋槳拉力

8、為主，約90%，噴氣產(chǎn)生推力只占10%左右。螺旋槳螺旋槳減速器減速器第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置螺旋槳飛機的特點螺旋槳飛機的特點第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（3 3）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機）渦輪風(fēng)扇發(fā)動機 由進氣道、風(fēng)扇風(fēng)扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、和噴管組成。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置渦扇發(fā)動機的特點渦扇發(fā)動機的特點渦扇發(fā)動機組合了渦噴和渦槳發(fā)動機的優(yōu)點。渦扇發(fā)動機組合了渦噴和渦槳發(fā)動機的優(yōu)點。 效率高，適合高亞音速高亞音速（M=0.8-0.9）飛行 噴氣噪音低，風(fēng)扇噪音大推力由內(nèi)涵和外涵共同產(chǎn)生，風(fēng)扇是產(chǎn)生正推力的主要部件，約占80左右。目前，民航運輸機民航運輸

9、機廣泛采用高涵道比的渦扇發(fā)動機，保證足夠的推力和良好的經(jīng)濟性。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（4 4）渦輪軸發(fā)動機）渦輪軸發(fā)動機 由渦槳發(fā)動機改進而來，輸出功率主要形式是軸功率，用于直升機。采用兩套獨立渦輪，工作渦輪帶動壓氣機，維持發(fā)動機工作，自由渦輪通過齒輪箱帶動旋翼。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（5 5）槳扇發(fā)動機）槳扇發(fā)動機 又稱無涵道風(fēng)扇發(fā)動機?？煽醋鲙冗M高速螺旋槳的渦輪螺旋槳發(fā)動機，又可看作除去外涵道的超高涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，結(jié)合了渦輪螺旋槳發(fā)動機耗油率低和渦輪風(fēng)扇發(fā)動機飛行速度高的優(yōu)點，其有效涵道比為2560。 安70運輸機第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置

10、動力裝置發(fā)發(fā)動動機機適適用用范范圍圍第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置渦輪燃油系統(tǒng) 航空燃氣渦輪發(fā)動機主要部件 附件系統(tǒng)進氣道壓氣機燃燒室尾噴管 滑油系統(tǒng) 防火系統(tǒng) 防冰系統(tǒng) 起動系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置四、發(fā)動機性能參數(shù)四、發(fā)動機性能參數(shù)（1 1）發(fā)動機壓力比）發(fā)動機壓力比 發(fā)動機壓力比指低壓渦輪的出口總壓與低壓壓氣機進口總壓之比。同氣流通過發(fā)動機的加速成比例，對于軸流式壓氣機的渦扇發(fā)動機它表征推力，用用 EPR EPR 表示表示發(fā)動機性能主要由推力特性和燃油消耗特性來表征。 1.1.推力特性推力特性第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置（3 3）排氣溫度）排氣溫度 排氣溫度：渦輪進口總溫是發(fā)

11、動機最重要、最關(guān)鍵的一個參數(shù)， 也是渦輪發(fā)動機的重要限制參數(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)動機，常用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，N1N1表征推力表征推力。（2 2）發(fā)動機涵道比）發(fā)動機涵道比 發(fā)動機涵道比：渦扇發(fā)動機通過外涵的空氣質(zhì)量流量質(zhì)量流量與通過內(nèi)涵的空氣質(zhì)量流量質(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。 第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置2.2.燃油消耗性能燃油消耗性能（1 1）燃油消耗率）燃油消耗率（2 2）燃油流量）燃油流量（3 3）燃油里程）燃油里程單位時間產(chǎn)生單位推力所消耗的燃油量。每臺發(fā)動機單位時間消耗的燃油量。第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置五、發(fā)動機的安裝位置五、發(fā)動機的安裝位置安裝在機翼上吊裝在機翼下（翼吊布局）第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動力裝置第四節(jié)第四節(jié) 動力裝置動