各種飛機(jī)發(fā)動機(jī)原理.pdf

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1、精品文檔一、活塞式發(fā)動機(jī)航空活塞式發(fā)動機(jī)是利用汽油與空氣混合，在密閉的容器（氣缸）內(nèi)燃燒，膨脹作功的機(jī)械?；钊桨l(fā)動機(jī)必須帶動螺旋槳，由螺旋槳產(chǎn)生推（拉）力。所以，作為飛機(jī)的動力裝置時(shí)，發(fā)動機(jī)與螺旋槳是不能分割的。主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機(jī)構(gòu)、螺旋槳減速器、機(jī)匣等組成。氣缸是混合氣（汽油和空氣）進(jìn)行燃燒的地方。氣缸內(nèi)容納活塞作往復(fù)運(yùn)動。氣缸頭上裝有點(diǎn)燃混合氣的電火花塞（俗稱電嘴），以及進(jìn)、排氣門。發(fā)動機(jī)工作時(shí)氣缸溫度很高，所以氣缸外壁上有許多散熱片，用以擴(kuò)大散熱面積。氣缸在發(fā)動機(jī)殼體（機(jī)匣）上的排列形式多為星形或V形。常見的星形發(fā)動機(jī)有5個(gè)、7個(gè)、9個(gè)、14個(gè)、18個(gè)或24個(gè)氣缸

2、不等。在單缸容積相同的情況下，氣缸數(shù)目越多發(fā)動機(jī)功率越大?；钊惺苋?xì)鈮毫υ跉飧變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動，并通過連桿將這種運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。連桿用來連接活塞和曲軸。曲軸是發(fā)動機(jī)輸出功率的部件。曲軸轉(zhuǎn)動時(shí)，通過減速器帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生拉力。除此而外，曲軸還要帶動一些附件（如各種油泵、發(fā)電機(jī)等）。氣門機(jī)構(gòu)用來控制進(jìn)氣門、排氣門定時(shí)打開和關(guān)閉。二、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)在第二次世界大戰(zhàn)以前，所有的飛機(jī)都采用活塞式發(fā)動機(jī)作為飛機(jī)的動力，這種發(fā)動機(jī)本身并不能產(chǎn)生向前的動力，而是需要驅(qū)動一副螺旋槳，使螺旋槳在空氣中旋轉(zhuǎn)，以此推動飛機(jī)前進(jìn)。這種活塞式發(fā)動機(jī)＋螺旋槳的組合一直是飛機(jī)固定的推進(jìn)模式，很少有人提出過質(zhì)疑

3、。到了三十年代末，尤其是在二戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)爭的需要，飛機(jī)的性能得到了迅猛的發(fā)展，飛行速度達(dá)到700－800公里每小時(shí)，高度達(dá)到了10000米以上，但人們突然發(fā)現(xiàn)，螺旋槳飛機(jī)似乎達(dá)到了極限，盡管工程師們將發(fā)動機(jī)的功率越提越高，從1000千瓦，到2000千瓦甚至3000千瓦，但飛機(jī)的速度仍沒有明顯的提高，發(fā)動機(jī)明顯感到“有勁使不上”。問題就出在螺旋槳上，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到800公里每小時(shí)，由于螺旋槳始終在高速旋轉(zhuǎn)，槳尖部分實(shí)際上已接近了音速，這種跨音速流場的直接后果就是螺旋槳的效率急劇下降，推力下降，同時(shí)，由于螺旋槳的迎風(fēng)面積較大，帶來的阻力也較大，而且，隨著飛行高度的上升，大氣變稀薄，活塞式發(fā)動

4、機(jī)的功率也會急劇下降。這幾個(gè)因素合在一起，決定了活塞式發(fā)動機(jī)＋螺旋槳的推進(jìn)模式已經(jīng)走到了盡頭，要想進(jìn)一步提高飛行性能，必須采用全新的推進(jìn)模式，噴氣發(fā)動機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。噴氣推進(jìn)的原理大家并不陌生，根據(jù)牛頓第三定律，作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發(fā)動機(jī)在工作時(shí)，從前端吸入大量的空氣，燃燒后高速噴出，在此過程中，發(fā)動機(jī)向氣體施加力，使之向后加速，氣體也給發(fā)動機(jī)一個(gè)反作用力，推動飛機(jī)前進(jìn)。事實(shí)上，這一原理很早就被應(yīng)用于實(shí)踐中，我們玩過的爆竹，就是依*尾部噴出火藥氣體的反作用力飛上天空的。早在1913年，法國工程師雷恩．洛蘭就獲得了一項(xiàng)噴氣發(fā)動機(jī)的專利，但這是一種沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)，

5、在當(dāng)時(shí)的低速下根本無法工作，而且也缺乏所需的高溫耐熱材料。1930年，弗蘭克．惠特爾取得了他使用燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的第一個(gè)專利，但直到11年后，他的發(fā)動機(jī)在完成其首次飛行，惠特爾的這種發(fā)動機(jī)形成了現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成，戰(zhàn)斗機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發(fā)動機(jī)仍屬于熱機(jī)的一種，就必須遵循熱機(jī)的做功原則：在高壓下輸入能量，低壓下釋放能量。因此，從產(chǎn)生輸出能量的原理上講，噴氣式發(fā)動機(jī)和活塞式發(fā)動機(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)動機(jī)中

6、則是1歡迎下載。精品文檔連續(xù)進(jìn)行的，氣體依次流經(jīng)噴氣發(fā)動機(jī)的各個(gè)部分，就對應(yīng)著活塞式發(fā)動機(jī)的四個(gè)工作位置。當(dāng)飛機(jī)飛行時(shí)，可以看作氣流以飛行速度流向發(fā)動機(jī)，由于飛機(jī)飛行的速度是變化的，而壓氣機(jī)適應(yīng)的來流速度是有一定的范圍的，因而進(jìn)氣道的功能就是通過可調(diào)管道，將來流調(diào)整為合適的速度。在超音速飛行時(shí)，在進(jìn)氣道前和進(jìn)氣道內(nèi)氣流速度減至亞音速，此時(shí)氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍，大大超過壓氣機(jī)中的壓力提高倍數(shù)，因而產(chǎn)生了單*速度沖壓，不需壓氣機(jī)的沖壓噴氣發(fā)動機(jī)。進(jìn)氣道后的壓氣機(jī)是專門用來提高氣流的壓力的，空氣流過壓氣機(jī)時(shí)，壓氣機(jī)工作葉片對氣流做功，使氣流的壓力，溫度升高。在亞音速時(shí)，壓氣機(jī)是

7、氣流增壓的主要部件。從燃燒室流出的高溫高壓燃?xì)?，流過同壓氣機(jī)裝在同一條軸上的渦輪。燃?xì)獾牟糠謨?nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，在渦輪噴氣發(fā)動機(jī)中，氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等于壓氣機(jī)壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經(jīng)過燃燒后，渦輪前的燃?xì)饽芰看蟠笤黾?，因而在渦輪中的膨脹比遠(yuǎn)小于壓氣機(jī)中的壓縮比，渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機(jī)進(jìn)口高很多，發(fā)動機(jī)的推力就是這一部分燃?xì)獾哪芰慷鴣淼?。從渦輪中流出