航空動力1概述課件

1、第4章 航空動力概述航空動力系統(tǒng)作用：為航空器提供動力，推動航空器前進的裝置，也稱航空推進系統(tǒng)。組成：航空發(fā)動機及所必需的系統(tǒng)和附件，如燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)和防火系統(tǒng)等。航空動力裝置-分類1按作用力原理：直接反作用力動力裝置利用向后噴射高速氣流產生向前的反作用力來推進飛行器，又叫噴氣式發(fā)動機。間接反作用力動力裝置由發(fā)動機帶動飛機的螺旋槳、直升機的旋翼旋轉對空氣作功使空氣加速向后、向下流動時，空氣對螺旋槳產生反作用力來推進飛行器。航空動力裝置分類1牛頓第三定律：作用在物體上的每一個力都有一方向相反大小相等的反作用力。生活案例現(xiàn)象：燃放爆竹充氣的氣球放出空氣或氣體時。物體沿著與（

2、尾部火藥）噴氣相反的方向急速飛走。航空動力裝置分類1直接反作用力裝置（噴氣發(fā)動機）火箭發(fā)動機組合發(fā)動機沖壓噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機航空動力裝置分類1火箭發(fā)動機火箭工作時間短、控制困難等原因，不適于作飛機的動力航空動力裝置分類1組合發(fā)動機航空動力裝置分類1沖壓噴氣發(fā)動機協(xié)和號飛機的繼任者-洛克希德-馬丁公司設計的超音速綠色飛機 航空動力裝置分類1渦輪風扇發(fā)動機F404渦扇發(fā)動機航空動力裝置分類1渦輪噴氣發(fā)動機航空動力裝置分類1間接反作用力動力裝置渦輪軸發(fā)動機渦輪螺旋槳發(fā)動機槳扇發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空電動機航空動力裝置分類1渦輪軸發(fā)動機英、法合作生產的裝有兩臺渦輪軸發(fā)動機的“山貓”多

3、用途直升機 航空動力裝置分類1渦輪軸螺旋槳發(fā)動機運-7航空動力裝置分類1槳扇發(fā)動機安-70航空動力裝置分類1活塞式發(fā)動機初教-6航空動力裝置分類1航空電動機德國Microdrones公司 研制的MD4-200四旋翼飛行器系統(tǒng) 航空動力裝置分類2按空氣是否參加發(fā)動機工作來分：吸氣（活塞）式發(fā)動機、火箭噴射式發(fā)動機。吸氣（活塞）式發(fā)動機：活塞式、沖壓噴氣式和燃氣渦輪（組合）式發(fā)動機；火箭噴射式發(fā)動機：化學火箭、核火箭和電火箭發(fā)動機。航空動力裝置分類2航空動力裝置分類2吸氣（活塞式）發(fā)動機組合發(fā)動機沖壓噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機國產大飛機發(fā)動機“長江”CJ-1000A航空動力裝置-分類2燃氣渦輪發(fā)動機渦

4、輪風扇發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機渦輪螺旋槳發(fā)動機槳扇發(fā)動機航空動力裝置發(fā)展簡史活塞式發(fā)動機1885年，萊特兄弟（美）在技師泰勒的幫助下，設計制造了一臺活塞式汽油發(fā)動機；1903年將這種發(fā)動機和螺旋槳裝于萊特兄弟制造的一架雙翼飛機，完成人類歷史上的首次有動力的飛行，開創(chuàng)飛行的新紀元。從二十世紀初到二十世紀四十年代中期，所有帶動力的飛行器都以活塞式發(fā)動機/螺旋槳為動力裝置。航空動力裝置發(fā)展簡史燃油渦輪發(fā)動機1913年，雷恩.洛蘭（法）提出沖壓噴氣發(fā)動機的設計，并獲得專利。因條件所限，噴氣推進只是空想。1930年，弗蘭克.惠特爾（英）獲得燃氣渦輪發(fā)動機專利，這是第一個使用噴氣發(fā)動機設計。11年

5、后，他設計的發(fā)動機首次飛行，從而成為渦輪噴氣發(fā)動機的鼻祖。航空動力裝置發(fā)展簡史燃油渦輪發(fā)動機1936年，德國人漢斯.馮.奧海因 博士完成研制界上第一臺離心式噴氣發(fā)動機 HeS-3A 。該發(fā)動機的發(fā)展型 HeS-3B 裝在首架噴氣式飛機亨克爾He-178 上，1939年8月27日完成首飛，飛行速度達到700 km/h。 1942年，德國人海爾伯特 瓦格納 (Herbert Wagner) 教授完成世界上第一臺軸流燃氣渦輪發(fā)動機的研制，最終設計定型為容克 Jumo 004 渦噴發(fā)動機，推力882daN，用作二戰(zhàn)時期德國著名的Me-262雙發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機的動力。航空動力裝置發(fā)展簡史燃氣渦輪發(fā)動機渦噴

6、：最早的燃氣渦輪發(fā)動機, 早期廣泛用于軍用飛機和巡航導彈以及民用客機。目前，中型渦噴發(fā)動機仍在一些輕型戰(zhàn)斗/攻擊機和教練機上繼續(xù)使用，小型的渦輪噴氣發(fā)動機則用于巡航導彈、靶機和無人機上。航空動力裝置發(fā)展簡史燃油渦輪發(fā)動機為了使噴氣式飛機能在高亞音速中實現(xiàn)低油耗飛行，20 世紀60年代出現(xiàn)了渦輪風扇發(fā)動機，目前廣泛用于大型民航運輸飛機的唯一動力裝置。航空動力裝置發(fā)展簡史發(fā)動機在飛機上的安裝位置發(fā)動機在飛機上的安裝位置活塞發(fā)動機和渦輪螺槳發(fā)動機的安裝位置安裝數(shù)目：一臺、兩臺或四臺；安裝布局：拉進式（螺旋在前），裝在機頭或機翼前緣，降低機翼上所受的載荷，使用廣泛；推進式，發(fā)動機裝于機翼后沿或機身后段

7、。目前使用較少。地效飛機：將發(fā)動機安裝在垂尾，降低機身離地面高度，可在起飛時充分利用地面效應。 發(fā)動機在飛機上的安裝位置一臺渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的安裝位置裝在機身后段或機身下部。優(yōu)點：有利于維護修理，還可讓出機身短艙或前段的空間，容納人員和武器裝備。常用于戰(zhàn)斗機。發(fā)動機在飛機上的安裝位置兩臺渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的安裝位置常見方法：兩臺發(fā)動機各裝在一只短艙內。優(yōu)點：機身空間大，裝載的人員和設備多；對機翼能起減少載荷的作用。運輸機或轟炸機局限：構造比較復雜，增大阻力和降低機翼的后掠作用。第二種方法：發(fā)動機裝在機翼下的吊艙內。有點：減少短艙和機翼的干擾，有利提高最大舉力系數(shù)；防火

8、性能較好；可采用全翼展的襟翼。另外，由予短艙離地近，維護比較方便。運輸機或轟炸機局限：易于吸入塵土。 發(fā)動機在飛機上的安裝位置兩臺渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的安裝位置第三種方法：兩臺發(fā)動機并列在后機身外部的兩側，即尾吊式。多用于運輸機或轟炸機。 。優(yōu)點：座艙內噪音小，機翼上沒有東西(如短艙)干擾，氣動性能較好；進氣和排氣通道較短，因而能量的損失較少。局限：構造比較復雜；比較重。第四種方法：動機左右并列（或上下疊置）安裝在后機身的內部 。優(yōu)點：在單發(fā)飛行時，由于兩邊推力不平衡而引起的使機頭偏向一邊的力矩比較??；多用于戰(zhàn)斗機。 。局限：發(fā)動機所占機身的容積很大，不利于裝載其他的設備 。 發(fā)動機

9、在飛機上的安裝位置發(fā)動機在飛機上的安裝位置三臺渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的安裝位置（多用于運輸機）方法1：兩臺發(fā)動機并列裝在機身后段（也可固定于氣密座艙之外），另一臺裝在垂直尾翼上。優(yōu)點：在發(fā)動機發(fā)生故障，渦輪損壞，被強大的離心力摔開的碎片不致破壞飛機的主要受力構件，比較安全。方法2：兩臺渦輪風扇發(fā)動機安裝在機翼下的吊艙內，另一臺安裝在垂直尾翼內。特點和安裝情況和裝有吊艙的及垂直尾翼中安裝一臺的情況相似。發(fā)動機在飛機上的安裝位置四臺渦輪噴氣發(fā)動機和渦輪風扇發(fā)動機的安裝位置方法1：四臺發(fā)動機都置于機翼下的吊艙內，多用于運輸機，偶爾用于轟炸機。 方法2：四臺發(fā)動機都并列在機身后段外部的兩側(尾

10、吊式)，特點與兩臺發(fā)動機尾吊式相近。方法3：發(fā)動機安裝在靠近機身的機翼內部，每邊放兩臺。局限：構造復雜。優(yōu)點：一臺發(fā)動機停車時，可減小偏航力矩，還可消除或削弱短艙和機身的干擾作用。方法4：四臺噴氣發(fā)動機每兩臺成為一組，安裝在機翼的底部，發(fā)動機短艙的剖面呈長方形的，上下表面形成飛機結構的一部分。 發(fā)動機在飛機上的安裝位置中國尾吊式預警機（渦槳/噴氣復合式推進）發(fā)動機在飛機上的安裝位置B52亞音速戰(zhàn)略重型轟炸機裝有八臺噴氣發(fā)動機，每兩臺成一組，裝在機翼下面的4只吊艙中，安裝位置和固定的特點與四個吊艙的飛機相似。 航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)以波音-737為例：TO/GA（起飛/復飛推力） 最大連續(xù)

11、推力 最大爬升推力 最大巡航工作狀態(tài) 慢車工作狀態(tài)簡單的說：最大狀態(tài)、過渡狀態(tài)（中間狀態(tài)）、巡航狀態(tài)、慢車狀態(tài)。航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)最大推力又名起飛（復飛）推力狀態(tài) （TO/GA）。屬于全加力狀態(tài)即100%的發(fā)動機推力狀態(tài)，是工作條件最惡劣的狀態(tài)。特點：渦輪入口的溫度可達1450攝氏度 ，一般只允許使用5min，有的允許10min 。為了延長發(fā)動機壽命，節(jié)省維修費用， 要求使用時間越短越好。航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)推力：發(fā)動機對空氣進行加速，而產生的反作用力，即發(fā)動機的推力。增大推力的方法：增大空氣流量或增大排氣速度。運輸機大約是起飛重量的0.25倍，戰(zhàn)斗機大約是0.8-1.0倍

12、。航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)推重比/功重比發(fā)動機推力與發(fā)動機重量(力)或飛機重量(力)之比，表示發(fā)動機或飛機單位重量(力)所產生的推力。發(fā)動機在海平面靜止條件下於最大推力狀態(tài)(加力發(fā)動機為全加力狀態(tài))所產生的推力與發(fā)動機結構重量(力)之比稱為發(fā)動機推重比，是發(fā)動機的重要性能指標之一。 飛機推重比越大 油耗越少 或者說能量消耗越少 航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)最大連續(xù)推力（MCT）指發(fā)動機能夠連續(xù)保持的最大推力，正常情況不用這種推力。使用條件：在發(fā)動機一發(fā)失效時，根據(jù)情況決定是否使用 。一發(fā)故障后繼續(xù)起飛 工作，發(fā)動機使用起飛推力達到規(guī)定時間限制后改用此狀態(tài)；航路中一發(fā)故障飛機，但前方有較高障

13、礙物需要保持盡可能高的高度越障，可采用最大連續(xù)推力狀態(tài)進行飄降。 航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)最大爬升推力飛機在某一高度上，以最大油門狀態(tài)，按不同爬升角爬升，能達到的最大的爬升率稱為該高度上的“最大爬升率”。此時的飛行速度為“快升速度”。以快升速度爬升，所需爬升時間最短。爬升率：又稱爬升速度或上升串，是各型飛機，尤其是戰(zhàn)斗機的重要性能指標之一。它是指定常爬升時，飛行器在單位時間內增加的高度，計量單位為米秒。 航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)海平面的最大爬升率：305米秒；高度1000米時：283米秒；高度10000米時：100米秒；高度17000米時：12米秒。 F-16戰(zhàn)斗機航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)最大巡航工作狀態(tài)巡航：飛機完成起飛階段進入預定航線后的飛行狀態(tài)。巡航速度：飛機在發(fā)動機每公里消耗燃料最少情況下的飛行速度。經濟巡航速度：飛機巡航過程中消耗燃料最小的可持續(xù)速度。狹義來說，就是飛機的任務高度或一般飛行高度（速度） 航空發(fā)動機的工作（推力）狀態(tài)慢車工作狀態(tài)發(fā)動機維持連續(xù)運轉的最低轉速，僅產生非常小的推力。相當于汽車發(fā)動機的怠速狀態(tài)，但需要保持剎車。地面滑