第6章 動(dòng)力裝置2011-1-130

1、2008-3-20空管技術(shù)室12008-3-202空管技術(shù)室 飛機(jī)的動(dòng)力裝置是飛機(jī)的核心部分，發(fā)動(dòng)機(jī)被認(rèn)為是飛機(jī)的心臟。w動(dòng)力裝置動(dòng)力裝置是指飛機(jī)提供動(dòng)力的整個(gè)系統(tǒng)，它由發(fā)動(dòng)機(jī)和其他附件組成。這些附件包括：發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、控制儀表系統(tǒng)和反推力系統(tǒng)等。n發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商：發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠商：普惠、羅羅和通用普惠、羅羅和通用等等2008-3-203空管技術(shù)室6.16.1發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)動(dòng)機(jī)類型2008-3-204空管技術(shù)室6.1 6.1 發(fā)動(dòng)機(jī)類型發(fā)動(dòng)機(jī)類型n按照發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒所需的氧化劑的來(lái)源不同可分為：火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)自帶氧化劑和燃燒劑。根據(jù)氧化劑和燃燒劑的型態(tài)

2、不同，又分為液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)（見(jiàn)圖1-4）和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)?？諝鈬姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒利用空氣中的氧氣。2008-3-205空管技術(shù)室燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)類型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)類型n燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要類型有：燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要類型有：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（主要用于軍機(jī)）；（主要用于軍機(jī)）；渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)（主要用于干線飛機(jī)和軍機(jī)）；（主要用于干線飛機(jī)和軍機(jī)）；渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)（主要用于支線飛機(jī)）；（主要用于支線飛機(jī)）；渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)（主要用于直升機(jī)）（主要用于直升機(jī)）. .此外還有螺旋槳及風(fēng)扇組合的此外還有螺旋槳及風(fēng)扇組合的槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)槳扇發(fā)動(dòng)機(jī). .2008-3

3、-206空管技術(shù)室2008-3-207空管技術(shù)室渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)2008-3-208空管技術(shù)室進(jìn)氣道（inlet duct）、壓氣機(jī)（compressor）、燃燒室（combustion）、渦輪（turbine）、尾噴管（nozzle）1.1.渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（turbojet engineturbojet engine） 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)2008-3-209空管技術(shù)室（1 1）進(jìn)氣道）進(jìn)氣道 功能：在各種狀態(tài)下, 將足夠量的空氣足夠量的空氣, 以最小的流動(dòng)損失, 順利地引入壓氣機(jī),并在壓氣機(jī)進(jìn)口形成均勻的流場(chǎng)以避免壓氣機(jī)葉片的振動(dòng)和壓氣機(jī)失速。2008-3-2010空管技術(shù)室（2 2）

4、壓氣機(jī)）壓氣機(jī) 主要功能：通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮空氣進(jìn)行壓縮, 提高空氣提高空氣的壓力的壓力, 為燃?xì)馀蛎涀鞴?chuàng)造條件, 以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性, 增大發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。 次要功能：熱空氣用于防冰；引氣用于機(jī)艙增壓、空調(diào)、燃油系統(tǒng)除冰；供應(yīng)引氣，冷卻熱部件。2008-3-2011空管技術(shù)室 工作原理：工作原理：（1）轉(zhuǎn)子由渦輪帶動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)，空氣被連續(xù)不斷地吸入壓氣機(jī)；（2）旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的葉片使空氣加速，增加能量使壓力升高；（3）在隨后的靜子通道中減速（擴(kuò)壓）并將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力。2008-3-2012空管技術(shù)室壓氣機(jī)分類壓氣機(jī)分類根據(jù)壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和氣流的流動(dòng)特點(diǎn)，航空燃?xì)廨啓C(jī)用的壓氣機(jī)分：（

5、1 1）離心式壓氣機(jī)）離心式壓氣機(jī)空氣在工作葉輪內(nèi)沿遠(yuǎn)離葉輪旋轉(zhuǎn)中心的方向流動(dòng)（2 2）軸流式壓氣機(jī)）軸流式壓氣機(jī)空氣在工作葉輪內(nèi)基本沿發(fā)動(dòng)機(jī)的軸線方向流動(dòng)（3 3）混合式壓氣機(jī)）混合式壓氣機(jī)目前常用的是軸流式壓氣機(jī)目前常用的是軸流式壓氣機(jī)2008-3-2013空管技術(shù)室離心式壓氣機(jī)離心式壓氣機(jī)又稱徑向外流壓氣機(jī)，由導(dǎo)流器、 工作葉輪、 擴(kuò)壓器、導(dǎo)氣管等部分組成，葉輪和擴(kuò)壓器是離心式壓力機(jī)的兩個(gè)主要部件。 氣體流動(dòng)：軸葉輪擴(kuò)壓器(靜葉片)集氣管進(jìn)入燃燒室 2008-3-2014空管技術(shù)室兩級(jí)單面葉輪離心式壓氣機(jī)單面葉輪 雙面葉輪2008-3-2015空管技術(shù)室離心壓氣機(jī)的特點(diǎn)：離心壓氣機(jī)的特點(diǎn)

6、：優(yōu)點(diǎn)：1. 單級(jí)增壓比高；2. 穩(wěn)定的工作范圍寬；3. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；4. 重量輕，所需起動(dòng)功率小。缺點(diǎn)：1. 流動(dòng)損失大，不適于多級(jí)，最多兩級(jí)；2. 效率較低；3. 單位面積的流通能力低，迎風(fēng)面積大，阻力大。2008-3-2016空管技術(shù)室軸流式壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī) 由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以及與機(jī)匣固定在一起不動(dòng)的靜子組成。轉(zhuǎn)子對(duì)空氣作功, 壓縮空氣，提高空氣的壓力靜子使空氣擴(kuò)壓，繼續(xù)提高空氣的壓力2008-3-2017空管技術(shù)室軸流式壓氣機(jī)軸流式壓氣機(jī) 壓氣機(jī)一級(jí)概念：1個(gè)工作葉輪1個(gè)位于其后的整流器就形成軸流式壓氣機(jī)的一級(jí)多級(jí)軸流式壓氣機(jī)概念：工作葉輪與整流環(huán)交錯(cuò)排列就形成了多級(jí)軸流式壓氣機(jī)。

7、多級(jí)軸流式壓氣機(jī)多級(jí)軸流式壓氣機(jī) 2008-3-2018空管技術(shù)室2008-3-2019空管技術(shù)室4.4.燃燒室燃燒室 （1 1）功用：）功用： 將噴嘴供應(yīng)的燃油和壓氣機(jī)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?xì)饬?。? 2）對(duì)燃燒室的基本要求）對(duì)燃燒室的基本要求 點(diǎn)火可靠、燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、壓力損失小、尺寸小、出口溫度場(chǎng)分布滿足要求、燃燒完全、排氣污染小、壽命長(zhǎng)，能在地面和空中可靠的點(diǎn)燃。（3 3）燃燒室的類型）燃燒室的類型 多個(gè)單管燃燒室、環(huán)管形燃燒室和環(huán)形燃燒室 2008-3-2020空管技術(shù)室單管燃燒室單管燃燒室 優(yōu)點(diǎn)：是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，能夠單個(gè)的拆

8、卸和更換。缺點(diǎn)：它們較重和需要更多的空間，需要復(fù)雜的空氣供應(yīng)管路，氣動(dòng)損失非常高。點(diǎn)火困難。 2008-3-2021空管技術(shù)室環(huán)管形燃燒室環(huán)管形燃燒室 優(yōu)點(diǎn)：比多管燃燒室尺寸較小，重量較輕。它不需要復(fù)雜的空氣供應(yīng)管路，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好。缺點(diǎn)：氣動(dòng)損失相當(dāng)高和從一個(gè)火焰筒到另一個(gè)點(diǎn)火困難。 2008-3-2022空管技術(shù)室環(huán)形燃燒室環(huán)形燃燒室 優(yōu)點(diǎn)：長(zhǎng)度只有同樣直徑的環(huán)管形的75%，節(jié)省了重量和成本。消除了各個(gè)燃燒室之間的燃燒傳播問(wèn)題。冷卻空氣量的減少，燃燒效率提高。缺點(diǎn)：制造費(fèi)用高，拆卸困難和耗費(fèi)時(shí)間。 2008-3-2023空管技術(shù)室6.6.渦輪渦輪 （1 1）功用：）功用： 從燃燒室出來(lái)的燃?xì)庵?/p>

9、吸收能量，并將其膨脹到較低的壓力和溫度，產(chǎn)生扭矩。 實(shí)際就是將熱燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)換成機(jī)械能為驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)和附件提供功率。在渦輪螺旋槳、渦輪風(fēng)扇和渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)它還為螺旋槳、風(fēng)扇和旋翼提供軸功率。 渦輪是高溫高壓燃?xì)庾饔孟滦D(zhuǎn)做功的部件，由靜子和轉(zhuǎn)子組成，能量交換方式與壓氣機(jī)正好相反。 2008-3-2024空管技術(shù)室6.6.噴管噴管 （1 1）功用：）功用： 噴管的主要功用：是使從渦輪流出的燃?xì)馀蛎洠铀?，噴管的主要功用：是使從渦輪流出的燃?xì)馀蛎?，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。以一定的速度和要求的方向排入大氣，得到需要的推力。w在渦輪噴氣，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中排氣流的速度和壓力產(chǎn)

10、生在渦輪噴氣，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中排氣流的速度和壓力產(chǎn)生推力；推力；w在渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，排氣流只提供少量的推力，大部在渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)中，排氣流只提供少量的推力，大部分能量已經(jīng)由渦輪吸收，用來(lái)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。分能量已經(jīng)由渦輪吸收，用來(lái)驅(qū)動(dòng)螺旋槳。2008-3-2025空管技術(shù)室6.6.噴管噴管 2008-3-2026空管技術(shù)室2008-3-2027空管技術(shù)室2008-3-2028空管技術(shù)室2008-3-2029空管技術(shù)室螺旋槳螺旋槳減速器減速器2008-3-2030空管技術(shù)室2008-3-2031空管技術(shù)室2008-3-2032空管技術(shù)室2008-3-2033空管技術(shù)室2008-3-2034空管技

11、術(shù)室2008-3-2035空管技術(shù)室2008-3-2036空管技術(shù)室2008-3-2037空管技術(shù)室2008-3-2038空管技術(shù)室2008-3-2039空管技術(shù)室2008-3-2040空管技術(shù)室1212/vvtmtvvmmaF2008-3-2041空管技術(shù)室2008-3-2042空管技術(shù)室2008-3-2043空管技術(shù)室2008-3-2044空管技術(shù)室n從推力的分布可以看出從推力的分布可以看出,對(duì)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)而言對(duì)渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)而言,產(chǎn)生最大正推力的部件是壓氣機(jī)產(chǎn)生最大正推力的部件是壓氣機(jī),產(chǎn)生產(chǎn)生最大最大負(fù)推力的部件是渦輪。負(fù)推力的部件是渦輪。n需要特別強(qiáng)調(diào)的是需要特別強(qiáng)調(diào)的是:n對(duì)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)

12、機(jī)對(duì)渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī),由于由于風(fēng)扇風(fēng)扇實(shí)際上起著與實(shí)際上起著與壓氣機(jī)相同的作用壓氣機(jī)相同的作用,可以看成是低壓壓氣機(jī)可以看成是低壓壓氣機(jī)的一部分的一部分,所以風(fēng)扇也是產(chǎn)生正推力的主要所以風(fēng)扇也是產(chǎn)生正推力的主要部件之一。部件之一。2008-3-2045空管技術(shù)室2008-3-2046空管技術(shù)室2008-3-2047空管技術(shù)室2008-3-2048空管技術(shù)室2008-3-2049空管技術(shù)室2008-3-2050空管技術(shù)室2008-3-2051空管技術(shù)室2008-3-2052空管技術(shù)室2008-3-2053空管技術(shù)室2008-3-2054空管技術(shù)室2008-3-2055空管技術(shù)室2008-3-205

13、6空管技術(shù)室2008-3-2057空管技術(shù)室2008-3-2058空管技術(shù)室2008-3-2059空管技術(shù)室2008-3-2060空管技術(shù)室2008-3-2061空管技術(shù)室2008-3-2062空管技術(shù)室2008-3-2063空管技術(shù)室2008-3-2064空管技術(shù)室6.56.5發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件2008-3-2065空管技術(shù)室2008-3-2066空管技術(shù)室2008-3-2067空管技術(shù)室2008-3-2068空管技術(shù)室圖2-3 離心式壓氣機(jī)2008-3-2069空管技術(shù)室2008-3-2070空管技術(shù)室2008-3-2071空管技術(shù)室2008-3-2072空管技術(shù)室2008-3-

14、2073空管技術(shù)室2008-3-2074空管技術(shù)室2008-3-2075空管技術(shù)室2008-3-2076空管技術(shù)室燃燒室熄火問(wèn)題n在飛行中在飛行中,燃燒室熄火燃燒室熄火而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)空中而造成的發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車是一種嚴(yán)重的事故征候。停車是一種嚴(yán)重的事故征候。n當(dāng)燃燒室熄火時(shí)當(dāng)燃燒室熄火時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)聲音不正常發(fā)動(dòng)機(jī)聲音不正常,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速和排氣溫度突然下降排氣溫度突然下降,油門(mén)操縱失靈油門(mén)操縱失靈,發(fā)動(dòng)機(jī)失發(fā)動(dòng)機(jī)失去推力。去推力。n對(duì)雙發(fā)飛機(jī)對(duì)雙發(fā)飛機(jī),當(dāng)其中一發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車時(shí)當(dāng)其中一發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車時(shí),飛飛機(jī)將迅速向失效的發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)傾斜。機(jī)將迅速向失效的發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)傾斜。所以所以,發(fā)動(dòng)機(jī)空中停車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)

15、空中停車時(shí),若飛行員處置不當(dāng)若飛行員處置不當(dāng),將會(huì)將會(huì)直接危及飛行安全。直接危及飛行安全。2008-3-2077空管技術(shù)室熄火熄火n例如例如,1982年年6月月24日日,英國(guó)航空公司一架英國(guó)航空公司一架B747飛機(jī)飛行途中吸人印尼加拉貢火山噴發(fā)的飛機(jī)飛行途中吸人印尼加拉貢火山噴發(fā)的火山灰火山灰,使四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)全部熄火停車使四臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)全部熄火停車,空中失空中失去推力達(dá)去推力達(dá)13min,后來(lái)飛機(jī)脫離了煙塵區(qū)，發(fā)后來(lái)飛機(jī)脫離了煙塵區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)空中啟動(dòng)成功動(dòng)機(jī)空中啟動(dòng)成功,飛機(jī)才安全降落在雅加飛機(jī)才安全降落在雅加達(dá)。達(dá)。2008-3-2078空管技術(shù)室(二二)飛行條件對(duì)熄火的影響飛行條件對(duì)熄火的影響n在

16、實(shí)際飛行中在實(shí)際飛行中,主要受主要受飛行高度飛行高度和和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速速的影響。的影響。n1.飛行高度對(duì)熄火的影響飛行高度對(duì)熄火的影響n發(fā)動(dòng)機(jī)在高空工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)在高空工作時(shí),燃燒室比較容易熄火。燃燒室比較容易熄火。n2.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)熄火的影響發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)熄火的影響n發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速狀態(tài)工作發(fā)動(dòng)機(jī)在小轉(zhuǎn)速狀態(tài)工作時(shí)時(shí),容易發(fā)生熄火容易發(fā)生熄火n發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)在高空小轉(zhuǎn)速高空小轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)時(shí)工作狀態(tài)時(shí),燃燒室燃燒室最容易最容易熄火。熄火。2008-3-2079空管技術(shù)室2008-3-2080空管技術(shù)室2008-3-2081空管技術(shù)室圖3-2 雙轉(zhuǎn)子渦輪2008-3-2082空管技術(shù)室2008-3-2083空管技術(shù)室 反力式渦輪 沖擊式渦輪沖擊式渦輪2008-3-208