第3章 飞行器动力系统2016.ppt

“土星5号”的第一级装有2075吨液氧煤油推进剂。一旦发动机点火，它可以在2分34秒内全部“喝”完这些“饮料”。高温气体以2900米/秒的速度喷射，却仅仅够将47吨的有效载荷送上月球。在全部能够产生的3500吨推力中，很大一部分被用来“拖”起火箭自身和2000多吨燃料。 等离子发动机，采取了一种和化学火箭完全不同的设计思路。它使用洛伦兹力让带电原子或离子加速通过磁场，来反向驱动航天器， 等离子火箭在一定时间内提供的推力相对较少，然而一旦进入太空，它们就会像有顺风助阵的帆船，逐渐加速飞行。 核动力航母和核潜艇上面都使用了核动力发动机，这种发动机是靠核裂变反应堆的动力来推动螺旋桨。 太空中没有水或空气作为介质，必须采用喷气的方式提供动力。一种核动力发动机是用裂变产生的热能加热推进剂使其喷出产生推力。这种方式的发动机相对容易制造且体积较小。但是这种方式会消耗掉大量推进剂，使得发动机的比冲量降低。 另一种核动力发动机的机制是利用核反应自身产生的高能粒子，从而避免了使用推进剂。并且这种核动力发动机还可利用磁场控制粒子流的喷射方向以改变运动方向。但是这种发动机造价昂贵且体积庞大。 与核动力发动机类似，也可以利用反物质与物质之间湮灭产生的大量热量制造航天发动机。反物质发动机具有许多优势，其一是燃料效率高，具有极大的比冲量。其二是湮灭反应可以自发进行不需要很大的反应堆，可以大大减轻发动机重量。其三是反应原材料——反物质理论上可以通过粒子加速器将能量转化为反物质，并且保存反物质的技术也正在趋于完善。 作为一种仅仅停留在理论中的发动机，反物质发动机需要克服的最大的难题是如何解决反物质的制造和储存问题。在这个问题得到解决之前，目前相对先进的方法是利用少量反物质的湮灭反应触发核反应从而减少核动力发动机反应堆的大小。 光子火箭发动机(photon rocket engine)是靠电磁辐射量子(光子)的定向流产生推力的火箭发动机。 这种发动机在理论上具有最高的效能和比冲，它的主要结构部件是光子源。为了在光子源中获得足够大的光压，需要有50000～250000K的高温。这种发动机尚处于理论探索阶段。 * 实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质，依靠它在热机中的状态变化（如膨胀）才能获得功，而做功通过工质才能传递热． * * 痉jìng * 用于F-22的推重比10的F-119-PW-100加力涡轮风扇发动机 * * 3. 涡轮风扇发动机 加力式涡扇发动机与涡喷发动机相比的优点： 加力比（加力后的推力与不加力时的推力之比）大，可达1.7（地面静止）~3（超声速飞行）； 经济性能好，超声速飞行或亚声速巡航时耗油率都较低。 缺点：涡扇发动机迎风面积较大，在低亚声速时，耗油率比涡桨发动机高。 * * 3. 涡轮风扇发动机 4. 涡轮桨扇发动机 是可用于800km/h以上速度飞机飞行的一种燃气涡轮螺旋桨风扇发动机。 介于涡轮风扇和涡轮螺桨发动机之间。 * * 桨扇无外罩壳，又称开式风扇。 桨叶的剖面形状为临界翼型，桨叶薄而后掠，直径较小，质量较轻，这有利于提高转速；桨叶数目较多，可以弥补桨叶短和后掠角带来的缺点。 桨扇发动机的突出优点是： 推进效率高，省油； 适用于高亚音速飞行。 * * 4. 涡轮桨扇发动机 安70中型军用运输机 * * 5. 涡轮轴发动机 现代直升机的主要动力。 其组成部分和工作过程与涡桨发动机很相似。 不同的是其燃气的可用能量几乎全部转变成涡轮的轴功率，通过减速器带动直升机的旋翼和尾翼旋转，燃气不提供推力。 * * 在航空燃气涡轮发动机中，由驱动压气机的涡轮出来的燃气，先流经一个驱动减速器的涡轮，再流入尾喷管中喷出，减速器的输出轴以较高的转速（约8000转/分）与传动直升机旋翼的主减速器相连，这种发动机称为涡轮轴发动机（简称涡轴发动机）。 * * 5. 涡轮轴发动机 直9 * * 大多数涡轮轴发动机，动力涡轮与核心机的涡轮是分开的，且以不同的转速工作。 由于动力涡轮与核心机没有机械地连在一起，因此也称为自由涡轮。 自由涡轮式涡轴发动机 * * 5. 涡轮轴发动机 英、德、法三国联合研制的MTR390涡轮轴发动机 * * 5. 涡轮轴发动机 涡轮轴发动机基本构造示意图 * * 涡轮轴发动机比活塞发动机： 易于启动、功率大、质量轻、体积小； 振动小，噪声低； 航程、速度、升限、装载量大； 耗油率较大。 * * 5. 涡轮轴发动机 6. 垂直起落发动机 为缩短飞机起飞和滑跑距离，必须降低飞机的起飞和着陆速度。 若发动机能够产生垂直方向的推力，就可大大缩短起飞和着陆时的滑跑距离。 * * 鹞式发动机有别其他战机 垂直起降令人惊叹 可转喷口的涡扇发动机既可