航空发动机描述.ppt

4.3 空气喷气发动机 当飞机飞行速度提高到需要突破“音障”的时候，螺旋桨动力装置就远远不能满足需要了。为了突破“音障”，必须大幅度提高发动机的功率，而活塞式发动机马力的提高，必将带来发动机尺寸和重量急剧的增加；另一方面，螺旋桨奖叶尖的合速度也必须将随之增大，以致超过音速。这就造成波阻的急剧增大从而使螺旋桨效率明显降低。因此必须由结构简单、重量轻而推力大的喷气式发动机来取代活塞式发动机。 4.3.4 飞机常用涡喷发动机简介 4.3.4 飞机常用涡喷发动机简介 4、垂直起落飞机发动机 垂直起落飞机在起落过程中，无前进速度，机翼不产生举力，必须靠发动机产生举力来 支持飞机。另外飞机在垂直起落和过渡飞行(即从垂直起落转为平飞或相反)时，由于速度小，不产生空气动力或此空气动力很小，因此无法使用空气动力舵面来进行操纵，必须由发动机的推力来形成操纵力矩。因此垂直起落飞机可以采用下面几种喷气发动机。 4.3.5 涡轮发动机的反推力及装置 涡喷和涡扇发动机都是利用向后喷射高速气流，产生向前的推力。如果将喷气气流的方向折转向前，则可得到向后的推力，这种与飞行方向相反的推力，称为反推力。高速飞机的发动机大都有反推力装置。 高速飞机着陆时速度大，单靠刹车装置或阻力伞仍需要很长的滑跑距离。为缩短滑跑距离，必须采用更有效的减速装置，反推力装置就是其中之一。它装在喷管上，用来改变推力的方向，使飞机迅速减速，以缩短滑跑距离。 4.3.6 无压气机的空气发动机 涡轮喷气发动机是靠压气机压缩空气以提高压强。另有一种发动机不使用压气机，用以带动压气机的涡轮也随之取消，发动机的构造大大简化。这就是冲压式发动机和脉动式发动机。其压缩空气的办法，是靠高速空气在进气道中减速，将动能转为压力能。如当飞机的M数为3时，理论上可使空气增压37倍，比一般涡轮喷气发动机的压强要高得多，因此，转动部分的压气机和涡轮也就随之取消。 4.3.6 无压气机的空气发动机 按应用范围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类。 1）亚音速冲压发动机 亚音速冲压发动机使用扩散形进气道和收敛形喷管，以航空煤抽为燃料。飞行时增压比不超过1.89，飞行M数小于0．5时一般不能正常工作。亚音速冲压发动机用在亚音速航空器上，如亚音速靶机。 2）超音速冲压发动机 超音速冲压发动机采用超音速进气道(气流出口为亚音速气流)和收敛形或收敛扩散形喷管，用航空煤油燃料。超音速冲压发动机的推进速度为1～6倍音速，用于超音速靶机和地对空导弹(一般与固体火箭发动机相配合)。 3）高超音速冲压发动机 这种冲压发动机使用碳氢燃料或液氢燃料，飞行马赫数达5～16。高超音速冲压发动机正处于研制之中。 尾喷管 整理燃烧后的气流 燃气膨胀，加速喷出产生推力 亚音速喷管——收敛形 超音速喷管——拉瓦尔喷管 空气喷气发动机 涡轮喷气发动机 2、涡轮螺桨发动机 螺旋桨提供拉力，燃气提供少量推力 低亚声速飞行时效率高，耗油率小，经济性能好 空气喷气发动机 螺旋桨 减速齿轮 进气道 压气机 燃烧室 尾喷管 涡轮 这种发动机的构造基本上和轴流式涡轮喷气发动机一样，但是涡轮螺旋桨发动机的涡轮不仅要带动压气机和各种附件，还要带动前面的螺旋桨。由于螺旋桨的转速比涡轮低得多(每分钟约1000转)，所以发动机上要装一套减速齿轮。 运7 图95战略轰炸机 C-130大力神 3、涡轮风扇发动机 能量损失小 耗油率低 经济性好 噪音水平低 效率高 起飞推力大 空气喷气发动机 涡扇9 当起动后，进入发动机的气流分为两股。一股气流经风扇向后流动，经过外通道向后流去，这股气流经过的通道叫“外涵”，另一股气流通过的通道叫“内涵”，实际上是普通涡轮喷气发动机气流经过的通道，所以这种发动机又称为“内外涵发动机”或“双路式喷气发动机” 3、涡轮风扇发动机 能量损失小 耗油率低 经济性好 噪音水平低 效率高 起飞推力大 空气喷气发动机 涵道比：外股气流与内股气流流量之比 涡扇9 优点： 1、首先是推力大，这主要是因为发动机流量增大 2、涡轮风扇发动机的总空气流量大大提高。提高涵道比，能提高涡轮风扇发动机的性能。 图4.16 (c)涡轮风扇 图4.16 (d)涡轮风扇发动机装配 Boeing777 Su27 5、涡轮轴发动机 现代直升机的主要动力 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 空气喷气发动机 AH64 6、垂直起落发动机 6、垂直起落发动机 可转喷口的涡轮风扇发动机 空气喷气发动机 空气喷气发动机 可转喷口的涡轮风扇发动机 鹞 垂直起落发动机 空气喷气发动机 可转喷口的涡轮风扇发动机 X-32B 垂直起落发动机 升力风扇发动机 X-35