31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件

航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)航空航天概論1)動力系統(tǒng)含義包括發(fā)動機和輔助系統(tǒng),飛行器的“心臟”飛機的“心臟病”問題。2)按推力形式分兩大類不直接產(chǎn)生推力。如活塞式發(fā)動機：熱能機械能螺旋槳或旋翼推力或拉力螺旋槳旋轉(zhuǎn)阻力靠發(fā)動機克服直接反作用力產(chǎn)生推力。如噴氣式發(fā)動機：工質(zhì)（空氣和燃料）高溫噴出反作用力概述1)動力系統(tǒng)含義概述3.1

發(fā)動機的分類及特點沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機3.1發(fā)動機的分類及特點沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動3.2

活塞式航空發(fā)動機燃燒汽油的往復(fù)式內(nèi)燃機。早期飛機和直升機用的航空發(fā)動機，用于帶動飛機螺旋槳或直升機旋翼。二次大戰(zhàn)后，被燃氣渦輪發(fā)動機所取代。3.2活塞式航空發(fā)動機燃燒汽油的往復(fù)式內(nèi)燃機。3.2.1

活塞式發(fā)動機的主要組成氣缸進氣活門活塞連桿曲軸排氣活門組成活塞在氣缸中的往復(fù)運動，并將燃料的化學能通過燃燒變?yōu)闊崮?，來完成熱力循環(huán)。曲柄旋轉(zhuǎn)帶動螺旋槳3.2.1活塞式發(fā)動機的主要組成氣缸進氣活門活塞連桿曲軸排3.2.2

活塞式發(fā)動機的工作原理進氣壓縮燃燒排氣四沖程：進氣、壓縮、膨脹、排氣3.2.2活塞式發(fā)動機的工作原理進氣壓縮燃燒排氣四沖程：進發(fā)動機本身只能提供軸功率,拉力由曲柄帶動的螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，兩者共同構(gòu)成動力裝置飛行速度高時推進效率急劇下降，不能作為超音速飛機的動力發(fā)動機本身只能提供軸功率,拉力由曲柄帶動的螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，兩3.2.3

活塞式發(fā)動機的輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)保障發(fā)動機正常工作3.2.3活塞式發(fā)動機的輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件活塞式發(fā)動機形式星形X形V形直立式對立式星形發(fā)動機直立式發(fā)動機V形發(fā)動機氣冷式液冷式活塞式發(fā)動機形式星形發(fā)動機直立式發(fā)動機V形發(fā)動機氣冷式液冷式活塞發(fā)動機雙排14缸星形氣冷發(fā)動機哈爾濱東安發(fā)動機公司研制，用于C-46、圖-2、伊爾-14等飛機?；钊?8于1961年9月開始研制,1963年10月投入批生產(chǎn)。到1980年停產(chǎn)累計制造1300多臺活塞發(fā)動機雙排14缸星形氣冷發(fā)動機哈爾濱東安發(fā)動機公司研制，3.2.4

航空活塞式發(fā)動機主要性能指標1）發(fā)動機功率可用與驅(qū)動螺旋槳的功率稱為有效功率（kW）航空發(fā)動機中，200kW到3500kW2）功率重量比發(fā)動機提供功率和發(fā)動機重量之比（kW/kg）功率達到1.85kW/kg3.2.4航空活塞式發(fā)動機主要性能指標1）發(fā)動機功率3）燃料消耗率(耗油率)經(jīng)濟性的指標，產(chǎn)生1kW功率在每小時所消耗的燃料的質(zhì)量（kg/kWh)耗油率為0.26-0.28kg/kWh4）優(yōu)缺點功率小、重量大、阻力大、高速時特性差低速時，效率高、耗油率低、價格低、噪音小3）燃料消耗率(耗油率)殲七殲八機頭正面進氣殲七殲八機頭正面進氣F-16殲十EF2000腹部進氣F-16殲十EF2000腹部進氣殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）F-117X-45背部進氣B-2F-117X-45背部進氣B-2三叉戟短艙正面進氣三叉戟短艙正面進氣7）排氣系統(tǒng)整理燃燒后的氣流，燃氣膨脹加速噴出，產(chǎn)生推力中介管由整流錐和支板組成，起整流作用。噴口有亞音速和超音速噴口兩種。7）排氣系統(tǒng)8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點目前航空發(fā)動機的主要形式優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高、推力大、重量輕、體積小、功率大、穩(wěn)定運行，啟動方便。主要用于超音速飛行，最大2-3馬赫數(shù)。缺點：耗油大（特別是低轉(zhuǎn)速時），經(jīng)濟性差，排氣速度大，噪聲大。9）設(shè)計原則：壓力高,燃燒穩(wěn)，溫度高8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點課后作業(yè)四（下周四交D516）用作業(yè)本寫

P182-P1833，4，5，6，

12，15，17，18，

25，26，29，30

課后作業(yè)四（下周四交D516）課堂作業(yè)四（5分鐘后交）用作業(yè)紙寫

1、活塞式與噴氣發(fā)動機在產(chǎn)生推力方式上的主要區(qū)別是什么？2、活塞式和噴氣式發(fā)動機分別采用汽油還是航空煤油？3、殲十飛機采用兩側(cè)進氣還是腹部進氣方式？課堂作業(yè)四（5分鐘后交）航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)航空航天概論1)動力系統(tǒng)含義包括發(fā)動機和輔助系統(tǒng),飛行器的“心臟”飛機的“心臟病”問題。2)按推力形式分兩大類不直接產(chǎn)生推力。如活塞式發(fā)動機：熱能機械能螺旋槳或旋翼推力或拉力螺旋槳旋轉(zhuǎn)阻力靠發(fā)動機克服直接反作用力產(chǎn)生推力。如噴氣式發(fā)動機：工質(zhì)（空氣和燃料）高溫噴出反作用力概述1)動力系統(tǒng)含義概述3.1

發(fā)動機的分類及特點沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機3.1發(fā)動機的分類及特點沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動3.3

空氣噴氣發(fā)動機起花點火燃燒后向上飛升自動旋轉(zhuǎn)噴灌器噴嘴噴出高壓水流的反作用力驅(qū)動噴管沿立軸旋轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)反作用力作用力氣球3.3空氣噴氣發(fā)動機起花點火燃燒后向上飛升自動旋轉(zhuǎn)噴灌器平高壓燃氣向后噴射過程使發(fā)動機產(chǎn)生向前的推力高壓燃氣向后噴射過程使發(fā)動機產(chǎn)生向前的推力3.3.1

空氣噴氣發(fā)動機的主要性能參數(shù)推力：作用于發(fā)動機內(nèi)外表面上壓力的合力?？蛇_幾千至幾十萬N。單位推力：每單位流量（kg/s）的空氣進入發(fā)動機所產(chǎn)生的推力。推重比：地面最大工作狀態(tài)推力和其結(jié)構(gòu)重量之比（8-10），區(qū)別全機推重比（1，0.4）耗油率：產(chǎn)生單位推力每小時所消耗的燃料，單位kg/(Nh)，目前可達0.04kg/(Nh)。長壽命、高可靠性、維修方便、噪聲小等。3.3.1空氣噴氣發(fā)動機的主要性能參數(shù)推力：作用于發(fā)動機內(nèi)3.3.2

燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機的核心機

——壓氣機燃燒室渦輪渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機3.3.2燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機的核心機渦輪噴氣發(fā)動1、渦輪噴氣發(fā)動機（簡稱渦噴發(fā)動機）1）主要部件進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管1、渦輪噴氣發(fā)動機（簡稱渦噴發(fā)動機）1）主要部件2）工作原理4個過程：壓縮、燃燒、膨脹、等壓放熱工作原理：空氣經(jīng)進氣道后，速度降低，壓力提高；經(jīng)壓氣機中壓縮，壓力提高數(shù)十倍；入燃燒室與霧化燃油混合燃燒生成高溫燃氣氣體膨脹驅(qū)動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機燃氣通過噴管高速向后噴射，產(chǎn)生推力2）工作原理31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件3）壓氣機作用提高進入發(fā)動機燃燒室的空氣壓力。適當多級壓縮，提高增壓比和壓氣機效率增壓比：壓氣機出、進口總壓之比。25-45壓氣機效率：壓縮功與消耗的機械功之比。3）壓氣機作用壓氣機

提高進入發(fā)動機燃燒室的空氣壓力離心式壓氣機壓氣機離心式壓氣機壓氣機軸流式壓氣機靜子轉(zhuǎn)子壓氣機軸流式壓氣機靜子轉(zhuǎn)子壓氣機軸流式壓氣機葉輪旋轉(zhuǎn)方向整流環(huán)葉輪壓氣機軸流式壓氣機葉輪旋轉(zhuǎn)方向整流環(huán)葉輪4）燃燒室作用噴嘴噴出霧化燃料（航空煤油）與高壓空氣混合，化學能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，產(chǎn)生高溫高壓氣體要求點火可靠，燃燒穩(wěn)定，減小燃燒中壓力損失，燃燒完全，清潔度高。（高歌）4）燃燒室作用燃燒室渦流器燃燒室渦流器5）渦輪作用將燃燒室的高溫高壓燃氣能量轉(zhuǎn)化為機械能（約75%轉(zhuǎn)化），葉片高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動壓氣機、風扇、螺旋槳和其他附件。

5）渦輪作用5）渦輪作用轉(zhuǎn)化越多，功率越大。燃氣溫、壓驟降，速度增加，剩余燃氣能量產(chǎn)生推力。葉片需耐高溫（>12000C），新材料或冷卻。5）渦輪作用加力燃燒室

飛機突破音速的主要手段，70%提高加力燃燒室加力燃燒室加力燃燒室6）進氣系統(tǒng)經(jīng)進氣道，整理進入發(fā)動機的氣流，消除旋渦，保證發(fā)動機所需的空氣量將高速氣流逐漸降下來，盡量將氣流的動能轉(zhuǎn)化為壓力勢能，然后進入壓氣機。對亞音速和超音速飛機，其進氣道入口的氣流軸向速度均是亞音速。6）進氣系統(tǒng)亞聲速進氣道超聲速進氣道進氣道形狀亞聲速進氣道超聲速進氣道進氣道形狀是亞音速，還是超音速進氣道？殲七殲六是亞音速，還是超音速進氣道？殲七殲六進氣道的布局位置——

機頭正面進氣兩側(cè)進氣（機身、翼根）腹部進氣背部進氣短艙正面進氣進氣道的布局位置——殲七殲八機頭正面進氣殲七殲八機頭正面進氣F-16殲十EF2000腹部進氣F-16殲十EF2000腹部進氣殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）F-117X-45背部進氣B-2F-117X-45背部進氣B-2三叉戟短艙正面進氣三叉戟短艙正面進氣7）排氣系統(tǒng)整理燃燒后的氣流，燃氣膨脹加速噴出，產(chǎn)生推力中介管由整流錐和支板組成，起整流作用。噴口有亞音速和超音速噴口兩種。7）排氣系統(tǒng)8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點目前航空發(fā)動機的主要形式優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高、推力大、重量輕、體積小、功率大、穩(wěn)定運行，啟動方便。主要用于超音速飛行，最大2-3馬赫數(shù)。缺點：耗油大（特別是低轉(zhuǎn)速時），經(jīng)濟性差，排氣速度大，噪聲大。9）設(shè)計原則：壓力高,燃燒穩(wěn)，溫度高8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點課后作業(yè)四（下周四交D516）用作業(yè)本寫

P182-P1833，4，5，6，

12，15，17，18，

25，26，29，30

課后作業(yè)四（下周四交D516）課堂作業(yè)四（5分鐘后交）用作業(yè)紙寫

1、活塞式與噴氣發(fā)動機在產(chǎn)生推力方式上的主要區(qū)別是什么？2、活塞式和噴氣式發(fā)動機分別采用汽油還是航空煤油？3、殲十飛機采用兩側(cè)進氣還是腹部進氣方式？課堂作業(yè)四（5分鐘后交）航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)（續(xù)）航空航天概論發(fā)動機的分類沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機發(fā)動機的分類沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動3.3

空氣噴氣發(fā)動機1、渦輪噴氣發(fā)動機（渦噴發(fā)動機）3.3.2

燃氣渦輪發(fā)動機核心機

——壓氣機燃燒室渦輪3.3空氣噴氣發(fā)動機1、渦輪噴氣發(fā)動機（渦噴發(fā)動機）3.3

核心機：壓氣機、燃燒室、渦輪在此基礎(chǔ)上，按飛行器不同需要，形成多種燃氣渦輪發(fā)動機。如：渦噴、渦扇、渦槳、渦軸

其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機核心機：壓氣機、燃燒室、渦輪其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機2、渦輪螺槳發(fā)動機（渦槳發(fā)動機）螺旋槳提供拉力，燃氣提供少量推力（<10%）螺旋槳減速齒輪進氣道壓氣機燃燒室尾噴管渦輪2、渦輪螺槳發(fā)動機（渦槳發(fā)動機）螺旋槳提供拉力，燃氣提供少量兩種基本形式：定軸式和自由渦輪式。適用于低亞音速飛行器，特別適合運輸機。31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件C-130大力神運7圖95戰(zhàn)略轟炸機C-130大力神運7圖95戰(zhàn)略轟炸機關(guān)于渦槳發(fā)動機與活塞式發(fā)動機相比，功率大、耗油率低、振動小、高空性能好與噴氣發(fā)動機相比，低亞聲速飛行時效率高，耗油率低，經(jīng)濟性好但當飛行速度進一步提高到800km/h以上時，槳尖激波出現(xiàn)，性能大大下降在渦槳基礎(chǔ)上發(fā)展渦扇發(fā)動機關(guān)于渦槳發(fā)動機與活塞式發(fā)動機相比，功率大、耗油率低、3、渦輪風扇發(fā)動機（渦扇發(fā)動機）風扇直徑小，層數(shù)多，較高速度下工作風扇轉(zhuǎn)動，壓縮空氣，分成兩路。涵道比：外股氣流與內(nèi)股氣流流量之比渦扇9能量損失小耗油率低效率高噪音水平低起飛推力大3、渦輪風扇發(fā)動機（渦扇發(fā)動機）風扇直徑小，層數(shù)多，較高速度Boeing777Su27發(fā)展方向：低涵道比的軍用加力發(fā)動機高涵道比、高渦輪前溫度、高增壓比的民用發(fā)動機Boeing777Su27發(fā)展方向：4、渦輪槳扇發(fā)動機（槳扇發(fā)動機）介于渦扇和渦槳之間，槳扇無外罩殼。槳葉數(shù)多，相對螺旋槳發(fā)動機半徑小，帶后掠推進效率高，省油；適用于高亞音速飛行4、渦輪槳扇發(fā)動機（槳扇發(fā)動機）介于渦扇和渦槳之間，槳扇無外安70安705、渦輪軸發(fā)動機（渦軸發(fā)動機）渦槳發(fā)動機的衍生型，直升機的主要動力。比活塞發(fā)動機易于啟動、功率大、質(zhì)量輕、體積小，振動小，噪聲低，航程、速度、升限、裝載量大；但耗油率較大5、渦輪軸發(fā)動機（渦軸發(fā)動機）渦槳發(fā)動機的衍生型，直升機的主AH64AH646、垂直起落發(fā)動機可轉(zhuǎn)噴口的渦輪風扇發(fā)動機AH646、垂直起落發(fā)動機可轉(zhuǎn)噴口的渦輪風扇發(fā)動機AH64可轉(zhuǎn)噴口的渦輪扇發(fā)動機鷂垂直起落發(fā)動機可轉(zhuǎn)噴口的渦輪扇發(fā)動機鷂垂直起落發(fā)動機可轉(zhuǎn)噴口的渦輪扇發(fā)動機X-32B懸停垂直起落發(fā)動機可轉(zhuǎn)噴口的渦輪扇發(fā)動機X-32B懸停垂直起落發(fā)動機升力風扇發(fā)動機X-35垂直起落發(fā)動機升力風扇發(fā)動機X-35垂直起落發(fā)動機3.3.3

渦輪噴氣發(fā)動機的工作狀態(tài)起飛狀態(tài)：推力最大，轉(zhuǎn)速和渦輪前溫度都最高，允許工作5～10min最大狀態(tài)：起飛推力的85%～90%，工作<30min額定狀態(tài)：推力等稍低于最大狀態(tài)，連續(xù)工作巡航狀態(tài)：起飛推力的65%～75%

耗油率低，經(jīng)濟性好，連續(xù)工作慢車狀態(tài)：起飛推力3%～5%，穩(wěn)定的最小轉(zhuǎn)速狀態(tài)，效率很低，允許工作5～10min3.3.3渦輪噴氣發(fā)動機的工作狀態(tài)起飛狀態(tài)：推力最大，轉(zhuǎn)速3.3.4渦輪噴氣發(fā)動機比較及適用性

均有壓氣機渦槳、槳扇、渦扇槳扇有外殼，渦槳和槳扇涵道比極大槳扇槳葉多，渦槳槳葉少，渦扇層數(shù)多分別適合低亞、高亞和超聲速槳扇與渦槳比，槳葉直徑小，數(shù)目多渦扇是軍、民機發(fā)展趨勢3.3.4渦輪噴氣發(fā)動機比較及適用性均有壓氣機渦噴：亞、超聲速戰(zhàn)斗機渦扇：亞、超聲速民機、運輸機和戰(zhàn)斗機渦槳：低亞聲速民機、運輸機槳扇：高亞聲速民機、運輸機渦軸：軍、民用直升機垂直起落發(fā)動機：短距與垂直起落戰(zhàn)斗機渦噴：亞、超聲速戰(zhàn)斗機3.3.5

沖壓噴氣發(fā)動機組成——進氣道（擴壓器）、燃燒室、尾噴管無壓氣機燃油噴嘴燃油室進口推進噴管速氣流減速，壓力提高，壓氣機、渦輪及其連接件均可去掉。3.3.5沖壓噴氣發(fā)動機組成——進氣道（擴壓器）、燃燒室、只適用于馬赫數(shù)大于0.5以上的飛行，速度越大越好。優(yōu)點：構(gòu)造簡單、重量輕、推重比大、成本低。缺點：靜止時不能啟動，低速時效率低。一般與其他發(fā)動機組合，或靠其他飛行器帶飛（靶機、亞/超音速巡航彈等）。按應(yīng)用范圍分為：亞聲速、超聲速和高超聲速沖壓發(fā)動機三類。只適用于馬赫數(shù)大于0.5以上的飛行，速度越大越好。X43A超然沖壓發(fā)動機(M>5)燃燒室氣流速度超音速國產(chǎn)超音速反艦導(dǎo)彈采用兩臺亞燃沖壓發(fā)動機（M<5)X43A國產(chǎn)超音速反艦導(dǎo)彈3.3.6脈沖式空氣噴氣發(fā)動機進氣活門周期性打開，推力脈沖式。靜止時能啟動3.3.6脈沖式空氣噴氣發(fā)動機進氣活門周期性打開，推力脈靜止時能啟動，構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、成本低、推力隨速度增大。振動大，活門易損壞，壽命低。德國V-1巡航彈使用，目前使用較少，航模上采用。V1導(dǎo)彈靜止時能啟動，構(gòu)造簡單、質(zhì)量輕、成本低、推力隨速度增大。V1航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)航空航天概論1)動力系統(tǒng)含義包括發(fā)動機和輔助系統(tǒng),飛行器的“心臟”飛機的“心臟病”問題。2)按推力形式分兩大類不直接產(chǎn)生推力。如活塞式發(fā)動機：熱能機械能螺旋槳或旋翼推力或拉力螺旋槳旋轉(zhuǎn)阻力靠發(fā)動機克服直接反作用力產(chǎn)生推力。如噴氣式發(fā)動機：工質(zhì)（空氣和燃料）高溫噴出反作用力概述1)動力系統(tǒng)含義概述3.1

發(fā)動機的分類及特點沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機3.1發(fā)動機的分類及特點沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動3.2

活塞式航空發(fā)動機燃燒汽油的往復(fù)式內(nèi)燃機。早期飛機和直升機用的航空發(fā)動機，用于帶動飛機螺旋槳或直升機旋翼。二次大戰(zhàn)后，被燃氣渦輪發(fā)動機所取代。3.2活塞式航空發(fā)動機燃燒汽油的往復(fù)式內(nèi)燃機。3.2.1

活塞式發(fā)動機的主要組成氣缸進氣活門活塞連桿曲軸排氣活門組成活塞在氣缸中的往復(fù)運動，并將燃料的化學能通過燃燒變?yōu)闊崮?，來完成熱力循環(huán)。曲柄旋轉(zhuǎn)帶動螺旋槳3.2.1活塞式發(fā)動機的主要組成氣缸進氣活門活塞連桿曲軸排3.2.2

活塞式發(fā)動機的工作原理進氣壓縮燃燒排氣四沖程：進氣、壓縮、膨脹、排氣3.2.2活塞式發(fā)動機的工作原理進氣壓縮燃燒排氣四沖程：進發(fā)動機本身只能提供軸功率,拉力由曲柄帶動的螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，兩者共同構(gòu)成動力裝置飛行速度高時推進效率急劇下降，不能作為超音速飛機的動力發(fā)動機本身只能提供軸功率,拉力由曲柄帶動的螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生，兩3.2.3

活塞式發(fā)動機的輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)保障發(fā)動機正常工作3.2.3活塞式發(fā)動機的輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件活塞式發(fā)動機形式星形X形V形直立式對立式星形發(fā)動機直立式發(fā)動機V形發(fā)動機氣冷式液冷式活塞式發(fā)動機形式星形發(fā)動機直立式發(fā)動機V形發(fā)動機氣冷式液冷式活塞發(fā)動機雙排14缸星形氣冷發(fā)動機哈爾濱東安發(fā)動機公司研制，用于C-46、圖-2、伊爾-14等飛機?；钊?8于1961年9月開始研制,1963年10月投入批生產(chǎn)。到1980年停產(chǎn)累計制造1300多臺活塞發(fā)動機雙排14缸星形氣冷發(fā)動機哈爾濱東安發(fā)動機公司研制，3.2.4

航空活塞式發(fā)動機主要性能指標1）發(fā)動機功率可用與驅(qū)動螺旋槳的功率稱為有效功率（kW）航空發(fā)動機中，200kW到3500kW2）功率重量比發(fā)動機提供功率和發(fā)動機重量之比（kW/kg）功率達到1.85kW/kg3.2.4航空活塞式發(fā)動機主要性能指標1）發(fā)動機功率3）燃料消耗率(耗油率)經(jīng)濟性的指標，產(chǎn)生1kW功率在每小時所消耗的燃料的質(zhì)量（kg/kWh)耗油率為0.26-0.28kg/kWh4）優(yōu)缺點功率小、重量大、阻力大、高速時特性差低速時，效率高、耗油率低、價格低、噪音小3）燃料消耗率(耗油率)殲七殲八機頭正面進氣殲七殲八機頭正面進氣F-16殲十EF2000腹部進氣F-16殲十EF2000腹部進氣殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）F-117X-45背部進氣B-2F-117X-45背部進氣B-2三叉戟短艙正面進氣三叉戟短艙正面進氣7）排氣系統(tǒng)整理燃燒后的氣流，燃氣膨脹加速噴出，產(chǎn)生推力中介管由整流錐和支板組成，起整流作用。噴口有亞音速和超音速噴口兩種。7）排氣系統(tǒng)8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點目前航空發(fā)動機的主要形式優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高、推力大、重量輕、體積小、功率大、穩(wěn)定運行，啟動方便。主要用于超音速飛行，最大2-3馬赫數(shù)。缺點：耗油大（特別是低轉(zhuǎn)速時），經(jīng)濟性差，排氣速度大，噪聲大。9）設(shè)計原則：壓力高,燃燒穩(wěn)，溫度高8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點課后作業(yè)四（下周四交D516）用作業(yè)本寫

P182-P1833，4，5，6，

12，15，17，18，

25，26，29，30

課后作業(yè)四（下周四交D516）課堂作業(yè)四（5分鐘后交）用作業(yè)紙寫

1、活塞式與噴氣發(fā)動機在產(chǎn)生推力方式上的主要區(qū)別是什么？2、活塞式和噴氣式發(fā)動機分別采用汽油還是航空煤油？3、殲十飛機采用兩側(cè)進氣還是腹部進氣方式？課堂作業(yè)四（5分鐘后交）航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)航空航天概論1)動力系統(tǒng)含義包括發(fā)動機和輔助系統(tǒng),飛行器的“心臟”飛機的“心臟病”問題。2)按推力形式分兩大類不直接產(chǎn)生推力。如活塞式發(fā)動機：熱能機械能螺旋槳或旋翼推力或拉力螺旋槳旋轉(zhuǎn)阻力靠發(fā)動機克服直接反作用力產(chǎn)生推力。如噴氣式發(fā)動機：工質(zhì)（空氣和燃料）高溫噴出反作用力概述1)動力系統(tǒng)含義概述3.1

發(fā)動機的分類及特點沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機3.1發(fā)動機的分類及特點沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動3.3

空氣噴氣發(fā)動機起花點火燃燒后向上飛升自動旋轉(zhuǎn)噴灌器噴嘴噴出高壓水流的反作用力驅(qū)動噴管沿立軸旋轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)反作用力作用力氣球3.3空氣噴氣發(fā)動機起花點火燃燒后向上飛升自動旋轉(zhuǎn)噴灌器平高壓燃氣向后噴射過程使發(fā)動機產(chǎn)生向前的推力高壓燃氣向后噴射過程使發(fā)動機產(chǎn)生向前的推力3.3.1

空氣噴氣發(fā)動機的主要性能參數(shù)推力：作用于發(fā)動機內(nèi)外表面上壓力的合力。可達幾千至幾十萬N。單位推力：每單位流量（kg/s）的空氣進入發(fā)動機所產(chǎn)生的推力。推重比：地面最大工作狀態(tài)推力和其結(jié)構(gòu)重量之比（8-10），區(qū)別全機推重比（1，0.4）耗油率：產(chǎn)生單位推力每小時所消耗的燃料，單位kg/(Nh)，目前可達0.04kg/(Nh)。長壽命、高可靠性、維修方便、噪聲小等。3.3.1空氣噴氣發(fā)動機的主要性能參數(shù)推力：作用于發(fā)動機內(nèi)3.3.2

燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機的核心機

——壓氣機燃燒室渦輪渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機3.3.2燃氣渦輪發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機的核心機渦輪噴氣發(fā)動1、渦輪噴氣發(fā)動機（簡稱渦噴發(fā)動機）1）主要部件進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管1、渦輪噴氣發(fā)動機（簡稱渦噴發(fā)動機）1）主要部件2）工作原理4個過程：壓縮、燃燒、膨脹、等壓放熱工作原理：空氣經(jīng)進氣道后，速度降低，壓力提高；經(jīng)壓氣機中壓縮，壓力提高數(shù)十倍；入燃燒室與霧化燃油混合燃燒生成高溫燃氣氣體膨脹驅(qū)動渦輪高速旋轉(zhuǎn)，帶動壓氣機燃氣通過噴管高速向后噴射，產(chǎn)生推力2）工作原理31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件3）壓氣機作用提高進入發(fā)動機燃燒室的空氣壓力。適當多級壓縮，提高增壓比和壓氣機效率增壓比：壓氣機出、進口總壓之比。25-45壓氣機效率：壓縮功與消耗的機械功之比。3）壓氣機作用壓氣機

提高進入發(fā)動機燃燒室的空氣壓力離心式壓氣機壓氣機離心式壓氣機壓氣機軸流式壓氣機靜子轉(zhuǎn)子壓氣機軸流式壓氣機靜子轉(zhuǎn)子壓氣機軸流式壓氣機葉輪旋轉(zhuǎn)方向整流環(huán)葉輪壓氣機軸流式壓氣機葉輪旋轉(zhuǎn)方向整流環(huán)葉輪4）燃燒室作用噴嘴噴出霧化燃料（航空煤油）與高壓空氣混合，化學能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，產(chǎn)生高溫高壓氣體要求點火可靠，燃燒穩(wěn)定，減小燃燒中壓力損失，燃燒完全，清潔度高。（高歌）4）燃燒室作用燃燒室渦流器燃燒室渦流器5）渦輪作用將燃燒室的高溫高壓燃氣能量轉(zhuǎn)化為機械能（約75%轉(zhuǎn)化），葉片高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動壓氣機、風扇、螺旋槳和其他附件。

5）渦輪作用5）渦輪作用轉(zhuǎn)化越多，功率越大。燃氣溫、壓驟降，速度增加，剩余燃氣能量產(chǎn)生推力。葉片需耐高溫（>12000C），新材料或冷卻。5）渦輪作用加力燃燒室

飛機突破音速的主要手段，70%提高加力燃燒室加力燃燒室加力燃燒室6）進氣系統(tǒng)經(jīng)進氣道，整理進入發(fā)動機的氣流，消除旋渦，保證發(fā)動機所需的空氣量將高速氣流逐漸降下來，盡量將氣流的動能轉(zhuǎn)化為壓力勢能，然后進入壓氣機。對亞音速和超音速飛機，其進氣道入口的氣流軸向速度均是亞音速。6）進氣系統(tǒng)亞聲速進氣道超聲速進氣道進氣道形狀亞聲速進氣道超聲速進氣道進氣道形狀是亞音速，還是超音速進氣道？殲七殲六是亞音速，還是超音速進氣道？殲七殲六進氣道的布局位置——

機頭正面進氣兩側(cè)進氣（機身、翼根）腹部進氣背部進氣短艙正面進氣進氣道的布局位置——殲七殲八機頭正面進氣殲七殲八機頭正面進氣F-16殲十EF2000腹部進氣F-16殲十EF2000腹部進氣殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）殲八II鷂兩側(cè)進氣（機身、翼根）F-117X-45背部進氣B-2F-117X-45背部進氣B-2三叉戟短艙正面進氣三叉戟短艙正面進氣7）排氣系統(tǒng)整理燃燒后的氣流，燃氣膨脹加速噴出，產(chǎn)生推力中介管由整流錐和支板組成，起整流作用。噴口有亞音速和超音速噴口兩種。7）排氣系統(tǒng)8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點目前航空發(fā)動機的主要形式優(yōu)點：轉(zhuǎn)速高、推力大、重量輕、體積小、功率大、穩(wěn)定運行，啟動方便。主要用于超音速飛行，最大2-3馬赫數(shù)。缺點：耗油大（特別是低轉(zhuǎn)速時），經(jīng)濟性差，排氣速度大，噪聲大。9）設(shè)計原則：壓力高,燃燒穩(wěn)，溫度高8）渦噴發(fā)動機的優(yōu)缺點課后作業(yè)四（下周四交D516）用作業(yè)本寫

P182-P1833，4，5，6，

12，15，17，18，

25，26，29，30

課后作業(yè)四（下周四交D516）課堂作業(yè)四（5分鐘后交）用作業(yè)紙寫

1、活塞式與噴氣發(fā)動機在產(chǎn)生推力方式上的主要區(qū)別是什么？2、活塞式和噴氣式發(fā)動機分別采用汽油還是航空煤油？3、殲十飛機采用兩側(cè)進氣還是腹部進氣方式？課堂作業(yè)四（5分鐘后交）航空航天概論第3章飛行器動力系統(tǒng)（續(xù)）航空航天概論發(fā)動機的分類沖壓噴氣發(fā)動機火箭沖壓發(fā)動機渦輪沖壓發(fā)動機火箭渦輪噴氣發(fā)動機化學火箭發(fā)動機液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動機固-液混合火箭發(fā)動機非化學火箭發(fā)動機電火箭發(fā)動機核火箭發(fā)動機太陽能火箭發(fā)動機燃氣渦輪發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦輪螺槳發(fā)動機渦輪槳扇發(fā)動機渦輪軸發(fā)動機垂直起落發(fā)動機火箭發(fā)動機組合發(fā)動機空氣噴氣發(fā)動機活塞式發(fā)動機航空航天發(fā)動機發(fā)動機的分類沖壓火箭渦輪火箭渦化學液體火箭發(fā)動機固體火箭發(fā)動3.3

空氣噴氣發(fā)動機1、渦輪噴氣發(fā)動機（渦噴發(fā)動機）3.3.2

燃氣渦輪發(fā)動機核心機

——壓氣機燃燒室渦輪3.3空氣噴氣發(fā)動機1、渦輪噴氣發(fā)動機（渦噴發(fā)動機）3.3

核心機：壓氣機、燃燒室、渦輪在此基礎(chǔ)上，按飛行器不同需要，形成多種燃氣渦輪發(fā)動機。如：渦噴、渦扇、渦槳、渦軸

其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機核心機：壓氣機、燃燒室、渦輪其他類型的燃氣渦輪發(fā)動機2、渦輪螺槳發(fā)動機（渦槳發(fā)動機）螺旋槳提供拉力，燃氣提供少量推力（<10%）螺旋槳減速齒輪進氣道壓氣機燃燒室尾噴管渦輪2、渦輪螺槳發(fā)動機（渦槳發(fā)動機）螺旋槳提供拉力，燃氣提供少量兩種基本形式：定軸式和自由渦輪式。適用于低亞音速飛行器，特別適合運輸機。31發(fā)動機分類與特點及活塞式航空發(fā)動機課件C-130大力神運7圖95戰(zhàn)略轟炸機C-130大力神運7圖95戰(zhàn)略轟炸機關(guān)于渦槳發(fā)動機與活塞式發(fā)動機相比，功率大、耗油率低、振動小、高空性能好與噴氣發(fā)動機相比，低亞聲速飛行時效率高，耗油率低，經(jīng)濟性好但當飛行速度進一步提高到800km/h以上時，槳尖激波出現(xiàn)，性能大大下降在渦槳基礎(chǔ)上發(fā)展渦扇發(fā)動機關(guān)于渦槳發(fā)動機與活塞式發(fā)動機相比，功率大、耗油率低、3、渦輪風扇發(fā)動機（渦扇發(fā)動機）風扇直徑小，層數(shù)多，較高速度下工作風扇轉(zhuǎn)動，壓縮空氣，分成兩路。涵道比：外股氣流與內(nèi)股氣流流量之比渦扇9能量損失小耗油率低效率高噪音水平低起飛推力大3、渦輪風扇發(fā)動機（渦扇發(fā)動機）風扇直徑小，層數(shù)多，較高速度Boeing777Su27發(fā)展方向：低涵道比的軍用加力發(fā)動機高涵道比、高渦輪前溫度、高增壓比的民用發(fā)動機Boeing777Su27發(fā)展方向：4、渦輪槳扇發(fā)動機（槳扇發(fā)動機）介