飞机系统[精选].doc

飞机系统 本章讨论小飞机上见到的主要系统。这些系统包括发动机，螺旋桨，和进气系统，以及点火，燃油，润滑，制冷，电路，起落架，自动飞行，和环境控制系统。本章的末尾对燃气涡轮发动机进行了详细的介绍。 动力装置 飞机的发动机和螺旋桨通常称为一个发动装置，它们配合起来产生推力。动力装置推动飞机，还驱动各种支持飞机运行的系统。 往复式发动机 大多数小飞机设计有往复式发动机。名字是来源于活塞的前后往复运动。就是这个运动才产生了有效的机械能量。往复式发动机的两种常用分类方法是： 1. 根据气缸排列和曲轴的位置关系-辐射式，直排式，V型，或者对置式2. 根据制冷方法-液冷或者气冷 辐射式发动机在二次世界大战期间被广泛应用，很多在今天还发挥作用。对于这些引擎，一排或者多拍气缸围绕曲轴布置。辐射式引擎的主要优势是其良好的推重比(power-to-weight)。 直排式发动机有相对较小的最大截面，但是它们的推重比相对较低。另外，气冷式直排发动机的最后面的气缸受到很少的制冷气流，因此这些发动机受限于4个或者6个气缸。 V型发动机比直排式发动机提供了更多的马力，仍然保留了小的最大截面。发动机设计的进一步改进导致开发出水平对置发动机。 对置式发动机是用于小型飞机上的最流行的往复式发动机。这些发动机总是有偶数个气缸，因为曲轴箱一边的气缸和另一侧的气缸对立。这些发动机大多数是气冷式的，当安装于固定翼飞机时，通常安装在水平位置。对置式发动机的推重比高，因为它们有相对小的轻型的曲轴箱。其次，紧凑的气缸排列降低了发动机的最大截面，流线型安装使气动阻力降到最低。 往复式发动机的主要部分包括气缸，曲轴箱，和附件壳。进气/排气阀，火花塞，和活塞位于气缸内部。曲轴和曲轴连杆位于曲轴箱内部。如图5-1,磁电机通常位于发动机附件壳内部。 往复式发动机的原理是燃油的化学能转化为机械能。这通过一个称为四冲程的循环发生在气缸中。这些冲程称为进气，压缩，燃烧，排气。如图5-2 1． 进气冲程从活塞向下行程开始。开始时，进气阀门打开，燃油空气混合物被吸入气缸。2． 压缩冲程从进气阀门关闭，活塞往回朝气缸顶部移动开始。在循环的这个阶段，用于从点燃的油气混合气体获得大得多的动力输出。3． 燃烧冲程从油气混合气体被点燃开始。这导致气缸压力极大的增加，迫使活塞离开气缸头向下运动，产生了旋转曲轴的动力。4． 排气冲程是用于清除气缸中燃烧过的气体。这个冲程发生在排气阀门打开，活塞再次开始朝气缸顶部移动开始。 即使当发动机运行在相对低的速度时，四冲程循环也要每分钟发生几百次。在一个四缸发动机中，每个气缸运行在不同的冲程。曲轴的连续旋转是由每个气缸的燃烧冲程的精确定时来维持的。发动机的连续运行依赖于辅助系统的同时作用，包含进气系统，点火系统，燃油，润滑，制冷和排气系统。 螺旋桨 螺旋桨是一个旋转的翼面，适用于任何机翼的诱导阻力，失速和其他空气动力学原理也都对螺旋桨适用。它提供必要的推力有时也是拉力使飞机在空气中移动。发动机的动力是用于旋转螺旋桨的，它进而产生的推力非常类似于机翼产生升力的方式。产生的升力大小依赖于桨叶的形态，螺旋桨页迎角和发动机的转速。螺旋桨叶本身是扭转的，因此桨叶角从毂轴到叶尖是变化的。最大安装角或者最大节距在毂轴处，而最小节距在叶尖。如图5-3 扭转的原因是为了从毂轴到叶尖产生一致的升力。当桨叶旋转时，桨叶的不同部分有不同的实际速度。桨叶尖部旋转的比靠近毂轴部位的要快，因为相同时间内叶尖要旋转的距离比毂轴附近要长。从毂轴到叶尖安装角的变化和相应变化就能够在桨叶长度上产生一致的升力。如果螺旋桨叶设计成在整个长度上它的安装角相同，那么会低效，因为随着空速的增加，靠近毂轴附近的部分将会有负迎角，而叶尖会失速。如图5-4小飞机会装配两种螺旋桨中的一种。一种是固定节距的，另一种是可调节距的。 固定节距螺旋桨 这种螺旋桨的节距是制造商设定的，不能被改变。对于这种螺旋桨，只在一定的空速和转速组合下才能获得最好的效率。 固定节距螺旋桨还有两种类型-爬升螺旋桨和巡航螺旋桨。无论飞机是安装了爬升还是巡航螺旋桨，都依赖于它的预期用途：1：爬升螺旋桨有小的节距，因此阻力更少。阻力较低导致转速更高，和更多的功率能力，在起飞和爬升时这增加了性能，但是在巡航飞行时降低了性能。2：巡航螺旋桨有高节距，因此阻力更多。更多阻力导致较低转速，和较低的功率能力，它降低了起飞和爬升性能，但是增加了巡航飞行效率。 螺旋桨通常安装在轴上，这个轴可能是发动机曲轴的延伸。这种情况下，螺旋桨转速就和曲轴的转速相同了。某些其他发动机，螺旋桨是安装在和发动机曲轴经齿轮传动的轴上。这时，曲轴的转速就和螺旋桨的转速不同了。对于固定节距螺旋桨，转速计是发动机功率的指示器。如图5-5 转速计的刻度以100转每