航空發(fā)動(dòng)機(jī)及歷史簡(jiǎn)介課件

航空發(fā)動(dòng)機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)（aero-engine），是為航空器提供推動(dòng)力或支持力的裝置，是航空器的心臟。自從飛機(jī)問世以來的幾十年中，發(fā)動(dòng)機(jī)得到了迅速的發(fā)展，從早期的低速飛機(jī)上使用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，到可以推動(dòng)飛機(jī)以超音速飛行的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)形成了一個(gè)種類繁多，用途各不相同的大家族。從發(fā)展歷程來說，航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了兩個(gè)顯著的發(fā)展時(shí)期，即：活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期。航空發(fā)動(dòng)機(jī)2發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的位置機(jī)身內(nèi)后部3發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的位置機(jī)翼下（多用于旅客機(jī)）5發(fā)動(dòng)機(jī)在飛機(jī)上的位置機(jī)身后部平尾根部6活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期7活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)為航空器提供飛行動(dòng)力的往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣螺旋槳等推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生推進(jìn)力?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)主要由曲軸、連桿、活塞、汽缸、分氣機(jī)構(gòu)和機(jī)匣等部件組成。小功率活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)比燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)，在輕型低速飛機(jī)上仍得到應(yīng)用。8活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展階段逐步退出主要航空領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上。氣冷發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能提高很快，達(dá)到其發(fā)展的頂峰。液冷發(fā)動(dòng)機(jī)居主導(dǎo)地位早期兩次世界大戰(zhàn)期間噴氣時(shí)代10活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)舉例R-2800——普·惠公司生產(chǎn)的雙排"雙黃蜂"，屬于氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)在航空史上占有特殊的地位。12活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)舉例R-3350，萊特公司生產(chǎn)的雙排氣冷星型發(fā)動(dòng)機(jī)，1941年投入使用，開始時(shí)功率為2088kW，主要用于著名的B-29"空中堡壘"戰(zhàn)略轟炸機(jī)。14活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)舉例B-29戰(zhàn)略轟炸機(jī)，裝備萊特公司的R-3350發(fā)動(dòng)機(jī)。世稱“超級(jí)空中堡壘”“史上最強(qiáng)的轟炸機(jī)”，在轟炸東京等二戰(zhàn)及之后的戰(zhàn)場(chǎng)都可以看到他的身影，廣島和長(zhǎng)崎的兩次原子彈襲擊，B-29也是空中平臺(tái)。15由于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時(shí)代，活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)逐步退出主要航空領(lǐng)域，但功率小于370kW的水平對(duì)缸活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)仍廣泛應(yīng)用在輕型低速飛機(jī)和直升機(jī)上，如行政機(jī)、農(nóng)林機(jī)、勘探機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、私人飛機(jī)和各種無人機(jī)。美國(guó)NASA已經(jīng)實(shí)施了一項(xiàng)通用航空推進(jìn)計(jì)劃，為未來安全舒適、操作簡(jiǎn)便和價(jià)格低廉的通用輕型飛機(jī)提供動(dòng)力技術(shù)。方案是用狄塞爾循環(huán)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，用它的飛機(jī)有4個(gè)座位，速度偏低。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求為：功率為150kW；耗油率0.22kg/(kW·h)；滿足未來的排放要求；制造和維修成本降低一半。到2000年，該計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)行了500h以上的發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)，功率達(dá)到130kW，耗油率0.23kg/(kW·h)。噴氣時(shí)代的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)16燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期17二、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)無壓氣機(jī)式空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)有壓氣機(jī)式空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)18燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束至今。60年來，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)取代了活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，開創(chuàng)了噴氣時(shí)代，居航空動(dòng)力的主導(dǎo)地位。在技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)、槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)在不同時(shí)期在不同的飛行領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著各自的作用，使航空器性能跨上一個(gè)又一個(gè)新的臺(tái)階。燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)期概況20渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)仍屬于熱機(jī)的一種，因此，從產(chǎn)生輸出能量的原理上講，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是相同的，都需要有進(jìn)氣、加壓、燃燒和排氣這四個(gè)階段，不同的是，在活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中這4個(gè)階段是分時(shí)依次進(jìn)行的，但在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)中則是連續(xù)進(jìn)行的，氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部分，就對(duì)應(yīng)著活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)工作位置。21渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)奧林帕斯593渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，最大推力達(dá)到17000daN。是英國(guó)羅爾斯·羅伊斯公司布里斯托爾分公司和法國(guó)SNECMA公司為“協(xié)和”號(hào)飛機(jī)共同研制的，1965年首次運(yùn)轉(zhuǎn)，1968年開始調(diào)試，1973年定型，1976年1月投入使用。23渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)和式飛機(jī)，英國(guó)和法國(guó)聯(lián)合研制的超音速客機(jī)，最大飛行速度2.04馬赫，巡航高度18000米。1969年，第一架協(xié)和超音速客機(jī)誕生，1976年1月21日投入商業(yè)飛行。2003年10月24日，協(xié)和式飛機(jī)執(zhí)行了最后一次飛行，全部退役。24渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展源于第二次世界大戰(zhàn)。世界上第一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)是德國(guó)戴姆勒-奔馳研制的DB670(或109-007)，于1943年4月在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上達(dá)到840千克推力。第一種批量生產(chǎn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是1959年定型的英國(guó)康維，推力為5730daN。以后，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)向低涵道比的軍用加力發(fā)動(dòng)機(jī)和高涵道比的民用發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)方向發(fā)展。在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面，英美研制出斯貝-MK202和TF30，分別用于英國(guó)購(gòu)買的"鬼怪"F-4M/K戰(zhàn)斗機(jī)和美國(guó)的F111。在70~80年代，各國(guó)研制出推重比8一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，裝備在一線的第三戰(zhàn)斗機(jī)，如F-15、F-16、F-18、"狂風(fēng)"、米格-29和蘇-27。具備第四代戰(zhàn)斗機(jī)特征的戰(zhàn)機(jī)，如美國(guó)的F-22/F119等，裝備的則是推重比10一級(jí)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。26渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理F22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)蘇-27，綽號(hào)"側(cè)衛(wèi)"27渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理波音747-100寬體客機(jī)，裝備普惠公司JT9D-3渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，涵道比為5.2。28渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)第一臺(tái)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)為匈牙利于1937年設(shè)計(jì)、1940年試運(yùn)轉(zhuǎn)的JendrassikCs-1。美國(guó)在1956年服役的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)T56/501，裝于C-130運(yùn)輸機(jī)、P3-C偵察機(jī)和E-2C預(yù)警機(jī)。它的功率范圍為2580～4414kW，是世界上生產(chǎn)數(shù)量最多的渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)之一，至今還在生產(chǎn)。螺旋槳在吸收功率、尺寸和飛行速度方面的限制，在大型飛機(jī)上渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)逐步被渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代，但在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有一席之地。30渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)美國(guó)C-130運(yùn)輸機(jī)美國(guó)E-2C預(yù)警機(jī)31渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)由螺旋槳和燃?xì)獍l(fā)生器組成，螺旋槳由渦輪帶動(dòng)。工作原理與渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)近似，但產(chǎn)生動(dòng)力方面卻有著很大的不同，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的主要功率輸出方式為螺旋槳的軸功率。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的螺旋槳后的空氣流就相當(dāng)于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外涵道，由于螺旋槳的直徑比發(fā)動(dòng)機(jī)大很多，氣流量也遠(yuǎn)大于內(nèi)涵道，因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上相當(dāng)于一臺(tái)超大涵道比的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。32渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是用于直升機(jī)的，它與旋翼配合，構(gòu)成了直升機(jī)的動(dòng)力裝置。半個(gè)世紀(jì)以來，渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)已成功地發(fā)展了四代，功重比已從2kW/daN提高到6.8~7.1kW/daN。米-26直升機(jī)33渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理在構(gòu)造上，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)也有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室和尾噴管等燃?xì)獍l(fā)生器基本構(gòu)造，但它一般都裝有自由渦輪，如圖所示，前面的是兩級(jí)普通渦輪，它帶動(dòng)壓氣機(jī)，維持發(fā)動(dòng)機(jī)工作，后面的二級(jí)是自由渦輪，燃?xì)庠谄渲凶鞴?，通過傳動(dòng)軸專門用來帶動(dòng)直升機(jī)的旋翼旋轉(zhuǎn)，使它升空飛行。34燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展綜述70年來，航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)成熟，為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)，其中包M3一級(jí)的戰(zhàn)斗/偵察機(jī)，具有超聲速巡航、隱身、短距起落和超機(jī)動(dòng)能力的戰(zhàn)斗機(jī)、亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機(jī)、滿足180min雙發(fā)干線客機(jī)延長(zhǎng)航程（ETOPS）要求的寬體客機(jī)、有效載重大20t的巨型直升機(jī)和速度超過600km/h的傾轉(zhuǎn)旋翼機(jī)。同時(shí)，還為各種航空改型輕型地面燃?xì)廨啓C(jī)打下基礎(chǔ)。35我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀36我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制是在新中國(guó)成立后一片空白的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，從最初的仿制?改進(jìn)?改型到今天可以獨(dú)立設(shè)計(jì)制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)，走過了一條布滿荊棘的發(fā)展道路。一個(gè)國(guó)家，沒有獨(dú)立自主研制發(fā)展的航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)，就沒有獨(dú)立自主發(fā)展的航空工業(yè)；沒有先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)，就沒有先進(jìn)的航空工業(yè)。改革開放三十年,我國(guó)航空工業(yè)以“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功為標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)從第二代向第三代，從渦噴向渦扇、從中等推力向大推力的跨越。這“三大跨越”標(biāo)志著我國(guó)已具備自主研制大推力軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，配裝我軍主戰(zhàn)機(jī)種的發(fā)動(dòng)機(jī)開始擺脫受制于人的被動(dòng)局面。37我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀渦噴5發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)根據(jù)前蘇聯(lián)BK-1φ發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料仿制的第一種渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，由沈陽(yáng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠研制。渦噴5是一種離心式?單轉(zhuǎn)子?帶加力式航空發(fā)動(dòng)機(jī)，單臺(tái)最大推力為25．5千牛，加力推力為32．5千牛，重量為980千克，主要用于國(guó)產(chǎn)殲-5戰(zhàn)斗機(jī)。殲-5，沈飛制造，裝備國(guó)產(chǎn)渦噴5發(fā)動(dòng)機(jī)38我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀渦噴6發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)根據(jù)前蘇聯(lián)提供的PⅡ-9B型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)資料制造的一種加力式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，主要用于裝備國(guó)產(chǎn)殲-6戰(zhàn)斗機(jī)及稍后研制的強(qiáng)-5強(qiáng)擊機(jī)。同渦噴5發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦噴6在性能上有了很大的提高，由亞音速發(fā)展到了超音速，壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)也從離心式發(fā)展為軸流式，其最大推力為25．5千牛，加力推力為31．8千牛，雖與渦噴5相差不大，但重量卻減輕了23%，只有708千克，直徑也縮短了48%，大大減少了飛機(jī)的迎風(fēng)面積，適合殲-6超音速飛行。39我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)是按前蘇聯(lián)提供的P-Ⅱ-300發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)資料制造的，主要用于當(dāng)時(shí)研制的2倍音速殲-7飛機(jī)。渦噴7發(fā)動(dòng)機(jī)性能較渦噴6有了很大的提高，其最大推力為38．2千牛，加力推力達(dá)55．9千牛，分別比渦噴6提高了50%和77%，并且為軸流式雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，帶有6級(jí)低壓氣機(jī)和2級(jí)渦輪組成高壓和低壓兩個(gè)轉(zhuǎn)子。40我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀殲6殲741我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀渦噴13系列發(fā)動(dòng)機(jī)的研制使我國(guó)結(jié)束了不能研制生產(chǎn)高性能渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史，雖然其性能及技術(shù)還不是特別先進(jìn)，但卻是我國(guó)從仿制改型向自行設(shè)計(jì)制造的重要轉(zhuǎn)變。發(fā)動(dòng)機(jī)的推力也提高到了43．1千牛，加力推力則達(dá)到了64．7千牛，分別比渦噴7提高了50%和15%，發(fā)動(dòng)機(jī)的翻修間隔也達(dá)到了350小時(shí)。80年代末，經(jīng)過改進(jìn)的渦噴13A發(fā)動(dòng)機(jī)前渦輪溫度提高了50度，發(fā)動(dòng)機(jī)的加力推力提高到了64．7千牛。后又相繼研制了渦噴13F發(fā)動(dòng)機(jī)?渦噴13FⅠ型發(fā)動(dòng)機(jī)以及渦噴13AⅡ和渦噴13B等型號(hào)。42我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀“昆侖”發(fā)動(dòng)機(jī),又稱渦噴14發(fā)動(dòng)機(jī)，是我國(guó)第一種完全自行設(shè)計(jì)?研制的國(guó)產(chǎn)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，具有完全的“自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)”，其所使用的技術(shù)?材料?工藝等完全立足國(guó)內(nèi)。1987年正式立項(xiàng)，開始進(jìn)入原型機(jī)的研制階段,最后在2001年12月通過了國(guó)家測(cè)試，于2002年正式設(shè)計(jì)定型，歷經(jīng)18年的時(shí)間。后來，我國(guó)又先后推出“昆侖”Ⅰ?“昆侖”Ⅱ型發(fā)動(dòng)機(jī)。尤其是“昆侖”Ⅱ型發(fā)動(dòng)機(jī)，其最大推力和加力推力分別比“昆侖”型發(fā)動(dòng)機(jī)提高到了53．9千牛和76．4千牛，最大推力和加力推力時(shí)的耗油率則下降到0．093千克/牛"小時(shí)和0．18千克/牛"小時(shí)，推重比為7。"昆侖"發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的中等推力級(jí)的軍用渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，可用于殲7和殲8系列飛機(jī)。43我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)昆侖發(fā)動(dòng)機(jī)44我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀殲八F戰(zhàn)斗機(jī)45我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀太行發(fā)動(dòng)機(jī)，也叫渦扇10系列發(fā)動(dòng)機(jī)。太行發(fā)動(dòng)機(jī)的研制始于上世紀(jì)八十年代末，2005年12月28日完成設(shè)計(jì)定型審查考核，歷時(shí)18年。太行發(fā)動(dòng)機(jī)是中國(guó)首個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能、大推力、加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，它結(jié)束了國(guó)產(chǎn)先進(jìn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的空白。太行發(fā)動(dòng)機(jī)由中國(guó)606所研制，是國(guó)產(chǎn)第三代大型軍用航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。采用大推力函比及全自動(dòng)數(shù)字化控制系統(tǒng)，最大推力不超過12000公斤。目前主要用于裝備中國(guó)第三代高性能殲-10戰(zhàn)斗機(jī)。46我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)產(chǎn)太行發(fā)動(dòng)機(jī)47我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀殲十戰(zhàn)斗機(jī)48我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀殲20，中國(guó)第四代隱身重型殲擊機(jī)，成都飛機(jī)制造廠研制，采用兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)渦扇10B發(fā)動(dòng)機(jī)、DSI兩側(cè)進(jìn)氣道、全動(dòng)垂尾，鴨