2.渦輪發動機
(1)渦輪螺旋槳發動機
(2)渦輪風扇發動機
(3)渦輪噴氣發動機
(4)渦輪軸發動機
3.沖壓發動機【編輯此段】活塞式發動機(1)由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機殼等部件組成。
(2)工作原理:活塞頂部在曲軸旋轉中心最遠的位置稱為上止點,最近的位置稱為下止點,上止點到下止點的距離稱為活塞行程。活塞式航空發動機多為四沖程發動機,即壹個氣缸完成壹個工作循環,活塞在氣缸內要經歷四個沖程,依次為進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。
發動機開始工作時,首先進入“進氣沖程”,氣缸蓋上的進氣門打開,排氣門關閉,活塞從上止點向下止點下滑,氣缸內的容積逐漸增大,氣壓降低——低於外面的大氣壓。於是新鮮汽油和空氣的混合氣通過打開的進氣門被吸入氣缸。混合氣體中汽油與空氣的比例壹般為1 ~ 15,即燃燒壹公斤汽油需要15公斤空氣。
活塞式發動機的進氣沖程完成後,開始第二沖程,即“壓縮沖程”。此時,曲軸因慣性繼續旋轉,推動活塞從下止點向上運動。此時,進氣門也和排氣門壹樣關閉緊密。氣缸的內部容積逐漸減小,混合氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞移動到上止點時,混合氣在上止點和氣缸蓋之間的小空間內被壓縮。這個小空間被稱為“燃燒室”。此時,混合氣體的壓力增加到10個大氣壓。溫度也上升到了400攝氏度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒產生的熱量,使封閉在燃燒室狹小空間內的混合氣壓力大大增加,從而增加其燃燒後的做功能力。
活塞在下止點時,氣缸內的容積最大,上止點時容積最小(後者也是燃燒室的容積)。混合氣體被壓縮的程度可以用這兩個體積的比值來衡量。這個比值稱為“壓縮比”,活塞式航空發動機的壓縮比約為5比8。壓縮比越大,壓縮的氣體越多,發動機產生的功率就越大。
壓縮沖程之後是“工作沖程”和第三沖程。在壓縮沖程末期,活塞接近上止點時,氣缸蓋上的火花塞通過高壓電產生電火花點燃混合氣,燃燒時間很短,約為0.015秒;但是速度很快,每秒30米左右。氣體劇烈膨脹,壓力急劇上升,達到60到75個大氣壓,燃燒氣體的溫度達到2000到2500攝氏度。燃燒時,局部溫度可能達到三四千度,氣體對活塞的沖擊力可能達到15噸。在氣體的強大壓力下,活塞迅速向下止點運動,推動連桿在也門向下運行,連桿帶動曲軸轉動。
這個沖程是唯壹能使發動機工作並獲得動力的沖程。其他三個泳姿都是為這個泳姿準備的。裝有活塞發動機的飛機
第四沖程是“排氣沖程”。工作沖程結束後,由於慣性,曲軸繼續旋轉,使活塞從下止點向上運動。此時進氣門仍關閉,而排氣門則大開,燃燒後的廢氣通過排氣門排出。當活塞到達上止點時,大部分廢氣已經排出。然後排氣門關閉,進氣門開啟,活塞從上止點下降,開始新的循環。
從進氣沖程吸入新鮮混合氣到排氣沖程排出廢氣,汽油的熱能轉化為機械能推動活塞運動,帶動螺旋槳旋轉做功。這個壹般過程稱為“循環”。這是壹種重復的運動。因為它包含了熱能向機械能的轉化,所以又稱為“熱循環”。
為了完成四沖程工作,活塞式航空發動機除了氣缸、活塞、連桿、曲軸等上述部件外,還需要壹些其他必要的裝置和部件。
活塞發動機和渦輪發動機最大的區別是進氣,活塞發動機是間歇進氣,渦輪發動機是連續進氣。
(3)活塞式發動機的應用
主要用於50年代以前的飛機、直升機、飛艇等飛行器,驅動螺旋槳或旋翼。後來逐漸被功率更大、高速性能更好的渦輪發動機取代。目前主要用於小型飛機發動機。直升機和超輕型飛機。【編輯此段】渦輪發動機(1)組成:渦輪發動機有壓氣機、燃燒室和渦輪三部分。
(2)部件通用:壓縮機通常分為低壓壓縮機(低壓段)和高壓壓縮機(高壓段)。低壓段有時有進氣風扇增加進氣量的作用,來的氣流在壓氣機中被壓縮成高密度、高壓、低速的氣流,以增加發動機的效率。氣流進入燃燒室後,燃油從供油噴嘴噴出,在燃燒室中與氣流混合並燃燒。燃燒後產生的高熱廢氣再帶動渦輪旋轉,然後通過噴嘴或排氣管將剩余能量帶出去。至於會用多少能量來驅動渦輪,取決於渦輪發動機的類型和設計,渦輪會像壓氣機壹樣分為高壓段和低壓段。
(3)工作原理:雖然渦輪發動機可能有許多不同的工作原理,但最簡單的渦輪類型只能包括壹個“轉子”,如帶有中心軸的風扇葉片,它被置於流體(如空氣或水)中,流體通過時作用在風扇葉片上的力會帶動整個轉子開始轉動,這樣就可以從中心軸輸出軸向扭矩。風車、水車等裝置可以說是人類發明的渦輪發動機的最早原型。
(4)渦輪發動機的應用
渦輪螺旋槳發動機;
渦槳發動機主要用於800km/h以下的飛機,如國產運8系列、新舟60(MA60)系列、美國C130系列等。渦槳的優點是經濟性好,比渦扇/噴氣發動機更省油,在低速飛行和低空使用渦槳時推進效率更高。缺點是噪音大,不適合高速飛行,渦槳推進效率也與飛行高度有關。具體原理請參考廠家技術手冊。
渦扇發動機;
渦扇發動機主要用於800公裏以上1000公裏以下的飛機。如美國波音公司的B737/747/757/767,空客公司的A300/310/320/330,國內的ARJ21/ Yun 10,巴西的EMB145/190。渦扇發動機是目前民航客機的主流發動機。壹般采用高涵空比發動機,比渦噴發動機省油,亞音速時推進效率比渦噴發動機高,噪音比渦噴發動機低。缺點是發動機迎風面積大,風阻大,不適合高超音速飛行。
渦輪噴氣發動機;
渦噴發動機主要用於軍用飛機,但民用飛機也有使用,如協和飛機使用的奧林巴斯593渦噴發動機;渦噴發動機的典型應用是前蘇聯的蘇-25飛機,該機使用了魯裏卡設計局的渦噴發動機作為動力,曾創下3.3馬赫的戰鬥機速度紀錄和37250米的升限紀錄。與渦扇發動機相比,高速/高空性能是渦噴發動機的壹大特點。缺點是噪音大,油耗高。同時,這種發動機不適合低速飛行,在低速飛行時容易造成發動機失速。
渦輪軸發動機;
主要用在直升機上,相比活塞發動機,渦軸發動機的功率重量比大很多,產生的功率也大很多。主要缺點是制造復雜,維護困難。尤其是渦軸發動機由於功率大、轉速高,需要更大的減速齒輪來減速,有時甚至減速齒輪的重量占到發動機的壹半。
渦輪軸發動機【編輯此段】沖壓發動機(1)由進氣道(又稱擴壓器)、燃燒室和噴管組成。
(2)工作原理:沖壓發動機和渦扇發動機的壹般區別是沖壓發動機沒有壓氣機(壓氣機),依靠高速空氣進行沖壓進氣。壹般沖壓空氣發動機需要0.5馬赫才能啟動。工作原理是利用迎面而來的空氣進入發動機後減速,使空氣靜壓增大,然後進入燃燒室燃燒,溫度升高後,通過射流膨脹加速,最後通過噴嘴噴出,提供推力。
沖壓發動機的應用(三):沖壓發動機結構簡單,推力大,特別適合高速高空飛行。由於不能自行啟動,低速性能不好,在飛機上的應用受到限制,僅用於導彈-火箭輔助發動機、無人機、大型飛機的輔助備用電源系統和空中發射的靶彈。沖壓發動機的優點是速度快(最早可達6馬赫),缺點是由於沖壓進氣,需要外部能源啟動(通常是火箭助推)。不適合回收。
國航B747-400飛機配備渦扇發動機【編輯此段】1和CFM56-3系列發動機這幾款典型的發動機是由法國斯奈克馬公司和美國通用電氣公司聯合研制的,並於1979年投入使用。迄今為止,已交付超過15300臺發動機,占全球100個席位。它屬於高涵·多比,壹臺雙轉子發動機。中國開始準備在運-10上安裝這種發動機,後來因為種種原因計劃下馬。主要用於中程客機(波音737-300/400/500 CL系列)。
2.PW4000系列發動機:普惠公司生產,1986年7月推力24909daN(即PW4052和PW4152)和1988年4月推力26690daN(即PW4158)適航證。1987於7月首次交付,裝備在B767-200和A310飛機上。主要用於大中型客機發動機(波音747、767、空客A300、A330等機型)。
3、渦槳6: 1969為了提高部隊的運輸和作戰能力,中國政府要求發展中型運輸機及其動力。南航動力機械有限公司於1969年8月開始為Y-8飛機研制渦槳。9月1970首飛,4月1973首飛。1976年設計定型,裝備軍用。主要用於國產運-8系列飛機發動機。
采用渦槳6和太行發動機(渦扇10)的Y-8飛機由中國航空研究院606所研制。面對我國航空工業的嚴峻形勢,國家在80年代中期決定研制新壹代大推力渦扇發動機。渦扇10A正在隨著殲10的預生產進行試飛和定型。2004年可以正式生產並與殲10定型,2005年隨機投入量產。主要用於殲10飛機。
●以上是我根據自己工作後的了解所做的部分總結。如有不足之處,請指正。我的目的只是希望妳能對飛機發動機有壹個初步的了解。內容廣而不深,很多地方會停下來。如需更多專業指導,請查閱專業知識或查閱相關專業書籍。有問題也可以給我發消息。謝謝妳。