芒果视频

航空動力行業簡介

一、航空發動機是什么

航空(kong)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)（Aero-engine）是(shi)用來(lai)(lai)產(chan)生(sheng)推力使(shi)飛機(ji)前進的(de)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)設備。先進的(de)飛行(xing)(xing)器需要(yao)強大的(de)心(xin)臟(zang)，航空(kong)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)正是(shi)飛行(xing)(xing)器的(de)動(dong)(dong)(dong)力來(lai)(lai)源(yuan)。航空(kong)發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)是(shi)非常(chang)復雜的(de)高(gao)端機(ji)械(xie)，工(gong)作條件(jian)具有(you)“高(gao)溫(wen)(wen)，高(gao)壓，高(gao)速”的(de)特點：工(gong)作溫(wen)(wen)度高(gao)，內部各處的(de)溫(wen)(wen)度不同且不斷變化；氣(qi)體壓力大，工(gong)作載荷(he)高(gao)；轉子(zi)轉速高(gao)，以及承受環境和機(ji)動(dong)(dong)(dong)飛行(xing)(xing)給發(fa)(fa)(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)帶來(lai)(lai)的(de)各種影響。

航空發動機需要在質量和體積受嚴格限制的前提下產生強大的推力，長時間可靠的工作，其性能還要能靈活精確地調節控制，對設計制造工藝提出極高要求。航空發動機集中了機械制造行業幾乎所有的高精尖技術，因此，航空發動機被譽為是(shi)”現代工業皇冠上(shang)的(de)明珠“。航空(kong)發動機直接(jie)影響飛機的(de)性能(neng)、可靠性及經濟(ji)性，是(shi)一個國家科(ke)技、工業和(he)國防(fang)實力的(de)重要(yao)體現。

二、航空發動機種類及原理

1、活塞發動機

對航空發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)而言，最先使用的就是活塞(sai)(sai)式發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)，其工作原理(li)是指活塞(sai)(sai)承載燃氣壓力，在氣缸中(zhong)進行反復運(yun)動(dong)(dong)(dong)，并依據連桿(gan)將這(zhe)種運(yun)動(dong)(dong)(dong)轉(zhuan)變為曲(qu)軸(zhou)的旋轉(zhuan)活動(dong)(dong)(dong)。活塞(sai)(sai)式發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)主要由氣缸、活塞(sai)(sai)、連桿(gan)、曲(qu)軸(zhou)、氣門機(ji)(ji)構、螺旋槳減(jian)速器(qi)、機(ji)(ji)匣等組成。

在第二次(ci)世界大戰結束(shu)后，由于(yu)渦輪噴氣(qi)發動機(ji)(ji)(ji)(ji)的發明而開創(chuang)了(le)噴氣(qi)時代(dai)，活塞(sai)式(shi)發動機(ji)(ji)(ji)(ji)逐(zhu)步(bu)退出(chu)主要航空領域，但功率小于(yu)370kW的水平對缸(gang)活塞(sai)式(shi)發動機(ji)(ji)(ji)(ji)仍廣(guang)泛應用(yong)(yong)在輕(qing)型(xing)低速飛機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)直升(sheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)上，如行政(zheng)機(ji)(ji)(ji)(ji)、農林機(ji)(ji)(ji)(ji)、勘探機(ji)(ji)(ji)(ji)、體育運動機(ji)(ji)(ji)(ji)、私人(ren)飛機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)各(ge)種無(wu)人(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)，旋轉(zhuan)活塞(sai)發動機(ji)(ji)(ji)(ji)在無(wu)人(ren)機(ji)(ji)(ji)(ji)上嶄露頭角，而且美國NASA還正在發展用(yong)(yong)航空煤(mei)油的新型(xing)二沖程柴油機(ji)(ji)(ji)(ji)供下(xia)一代(dai)小型(xing)通(tong)用(yong)(yong)飛機(ji)(ji)(ji)(ji)使用(yong)(yong)。

2、渦噴/渦扇發動機

（1）渦輪噴氣發動機

現代(dai)渦輪噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的結構由進氣(qi)(qi)(qi)道、壓(ya)氣(qi)(qi)(qi)機(ji)、燃燒室(shi)、渦輪和(he)(he)尾噴(pen)管組成，戰(zhan)斗機(ji)的渦輪和(he)(he)尾噴(pen)管間(jian)還有加力燃燒室(shi)。渦輪噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)仍屬于熱(re)機(ji)的一種，就必須遵循熱(re)機(ji)的做功原則：在高壓(ya)下輸(shu)入能量(liang)(liang)，低壓(ya)下釋放能量(liang)(liang)。因(yin)此，從產生輸(shu)出能量(liang)(liang)的原理上講，噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)式(shi)(shi)(shi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)和(he)(he)活塞式(shi)(shi)(shi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)是相同的，都需要有進氣(qi)(qi)(qi)、加壓(ya)、燃燒和(he)(he)排氣(qi)(qi)(qi)這(zhe)四(si)(si)個(ge)階段，不同的是，在活塞式(shi)(shi)(shi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)中這(zhe)4個(ge)階段是分時(shi)依(yi)(yi)次進行的，但在噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)中則是連續進行的，氣(qi)(qi)(qi)體依(yi)(yi)次流經(jing)噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的各(ge)個(ge)部分，就對(dui)應著活塞式(shi)(shi)(shi)發(fa)動(dong)(dong)(dong)機(ji)的四(si)(si)個(ge)工作位置(zhi)。

（2）渦輪風扇發動機

這(zhe)種發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)在(zai)渦(wo)輪(lun)(lun)噴(pen)氣(qi)(qi)(qi)(qi)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)的(de)基礎上增加(jia)(jia)了(le)幾(ji)級渦(wo)輪(lun)(lun)，并由(you)這(zhe)些渦(wo)輪(lun)(lun)帶動(dong)(dong)(dong)(dong)一排(pai)或幾(ji)排(pai)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)，風(feng)(feng)扇(shan)(shan)后(hou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)分(fen)為兩部(bu)分(fen)，一部(bu)分(fen)進(jin)入壓氣(qi)(qi)(qi)(qi)機(ji)(ji)（內涵(han)道(dao)），另一部(bu)分(fen)則不經過燃燒(shao)，直接排(pai)到空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)中（外(wai)涵(han)道(dao)）。由(you)于渦(wo)輪(lun)(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)一部(bu)分(fen)的(de)燃氣(qi)(qi)(qi)(qi)能量(liang)被用來帶動(dong)(dong)(dong)(dong)前(qian)端的(de)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)，因此降(jiang)低了(le)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)速(su)(su)度(du)，提(ti)高(gao)(gao)了(le)推進(jin)效(xiao)率，而(er)且(qie)，如果為提(ti)高(gao)(gao)熱(re)效(xiao)率而(er)提(ti)高(gao)(gao)渦(wo)輪(lun)(lun)前(qian)溫度(du)后(hou)，可以通過調整渦(wo)輪(lun)(lun)結構參數(shu)和(he)增大(da)(da)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)直徑(jing)，使更多(duo)的(de)燃氣(qi)(qi)(qi)(qi)能量(liang)經風(feng)(feng)扇(shan)(shan)傳遞到外(wai)涵(han)道(dao)，就(jiu)不會增加(jia)(jia)排(pai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)速(su)(su)度(du)。這(zhe)樣，對于渦(wo)輪(lun)(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)來講，熱(re)效(xiao)率和(he)推進(jin)效(xiao)率不再矛盾，只要(yao)結構和(he)材料(liao)允許，提(ti)高(gao)(gao)渦(wo)輪(lun)(lun)前(qian)溫度(du)總是有(you)利的(de)。航空(kong)用渦(wo)輪(lun)(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)主要(yao)分(fen)兩類(lei)，即不加(jia)(jia)力式(shi)渦(wo)輪(lun)(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)和(he)加(jia)(jia)力式(shi)渦(wo)輪(lun)(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)。前(qian)者(zhe)主要(yao)用于高(gao)(gao)亞音速(su)(su)運輸(shu)機(ji)(ji)，后(hou)者(zhe)主要(yao)用于殲擊機(ji)(ji)，由(you)于用途不同(tong)，這(zhe)兩類(lei)發動(dong)(dong)(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)結構參數(shu)也大(da)(da)不相同(tong)。

3、渦槳/渦軸發動機

渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)，簡稱渦(wo)(wo)槳(jiang)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)，由(you)(you)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)和(he)燃氣發生器組成，螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)由(you)(you)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)帶動(dong)(dong)。由(you)(you)于(yu)(yu)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)直徑(jing)較大，轉速(su)要(yao)遠比渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)低(di)，只有(you)大約1000轉/分，為使渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)和(he)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)都工作在(zai)正常的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍內，需要(yao)在(zai)它(ta)(ta)們之間安裝(zhuang)一(yi)個減速(su)器，將渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)轉速(su)降至十分之一(yi)左(zuo)右后(hou)，才可驅(qu)動(dong)(dong)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)。這種(zhong)減速(su)器的(de)(de)(de)(de)(de)負荷重，結(jie)構復(fu)雜，制造成本高(gao)(gao)，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)重量(liang)一(yi)般相當于(yu)(yu)壓氣機(ji)(ji)和(he)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)(de)總重，作為發動(dong)(dong)機(ji)(ji)整體的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個部件，減速(su)器在(zai)設計、制造和(he)試(shi)驗中占有(you)相當重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)地位。渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)空氣流就相當于(yu)(yu)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)風(feng)(feng)扇發動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)外涵(han)道(dao)(dao)，由(you)(you)于(yu)(yu)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)直徑(jing)比發動(dong)(dong)機(ji)(ji)大很多(duo)，氣流量(liang)也遠大于(yu)(yu)內涵(han)道(dao)(dao)，因此這種(zhong)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)實際(ji)上相當于(yu)(yu)一(yi)臺(tai)超大涵(han)道(dao)(dao)比的(de)(de)(de)(de)(de)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)風(feng)(feng)扇發動(dong)(dong)機(ji)(ji)。由(you)(you)于(yu)(yu)涵(han)道(dao)(dao)比大，渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)發動(dong)(dong)機(ji)(ji)在(zai)低(di)速(su)下效率(lv)要(yao)高(gao)(gao)于(yu)(yu)渦(wo)(wo)輪(lun)(lun)(lun)(lun)(lun)風(feng)(feng)扇發動(dong)(dong)機(ji)(ji)，但(dan)受到螺(luo)(luo)旋(xuan)(xuan)槳(jiang)效率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)影響，它(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)適(shi)用(yong)速(su)度不能太高(gao)(gao)，一(yi)般要(yao)小于(yu)(yu)900km/h。在(zai)中低(di)速(su)飛機(ji)(ji)或對低(di)速(su)性能有(you)嚴格要(yao)求的(de)(de)(de)(de)(de)巡邏、反潛或滅火等類型飛機(ji)(ji)中的(de)(de)(de)(de)(de)到廣泛(fan)應用(yong)。