飞机的动力装置.doc

羁飞机的动力装置蚁 3.3.1 概述蚅为航空器提供动力，推动航空器前进的装置，称为航空动力装置，也称航空推进系统 它包括航空发动机以及为保证其正常工作所必需的系统和附件， 如燃油系统、 滑油系统、 点 火系统、启动系统和防火系统等肅 航空推进系统是利用反作用原理为航空器提供推力的根据牛顿第三定律，航空推进 系统驱使一种工质 (工作介质 )沿飞行相反方向加速流动，工质就在航空器上施加一个反作用 力推动航空器前进的这个反作用力就是推力， 其大小等于工质质量与工质在推进系统内加 速度的乘积螀发动机是飞行器的动力源，它的性能对飞行器性能有极重要的影响人们常形象地称之 为飞行器的心脏螀与航空器的发展史一样，航空发动机也经历了百余年的发展肆 1885 年，美国人莱特兄弟在技师泰勒的帮助下，设计制造了一台活塞式汽油发动机，1903 年将这种发动机和螺旋桨装于莱特兄弟制造的一架双翼飞机，完成了人类历史上的首 次有动力的飞行，开创了飞行的新纪元薃从二十世纪初到二十世纪四十年代中期， 所有带动力的飞行器都毫无例外的以活塞式发动机 /螺旋桨为动力装置飞行速度乘推力即是发动机需要提供的推进功率如果不考虑由 螺旋桨轴功率转变为推进功率过程的损失，则发动机的输出功率就等于推进功率。

1943 年 左右，活塞式发动机已发展到很高的水平，单台发动机的功率可达 2800kW,，耗油率近似为0.3kg/(kW.h),功率与发动机质量的比值等于 1.0〜1.4kW/kg,螃1935 年，德国人汉斯 ? 冯 ? 奥海因 (Hans von Ohain) 博士开始世界上第一台离心式喷气发动机 HeS-3A 的设计，于 1936 年完成研制该发动机的发展型 HeS-3B 由海特尔 ? 昆特(Hertel Gu nter)博士完成，推力约400daN,装于首架喷气式飞机亨克尔 He-178上，1939年8月 27日完成首飞，使飞机的飞行速度达到 700 km/h袀1942 年，另一位德国人海尔伯特 ? 瓦格纳 (Herbert Wagner) 教授完成了世界上第一 台轴流燃气涡轮发动机的研制蒇在瓦格纳教授的研究基础上，奥地利工程师安塞尔姆 ? 弗朗兹 (Anselm Franz) 博士加以改造和完善，最终设计定型为容克 Jumo 004涡喷发动机，推力 882daN,用作二战时 期德国著名的 Me-262 双发喷气式战斗机的动力芅单轴不加力的涡轮喷气发动机 （简称涡喷发动机）结构简图表示于图 3.3.1。

图3.3.1（a）是具有轴流压气机的涡喷发动机，图 3.3.1（b）是具有离心式压气机的涡喷发动机薂发动机工作时，空气连续不断地被吸入压气机，并在其中压缩增压后，进入燃烧室中喷油燃烧成为高温高压燃气，再进入涡轮中膨胀作功以驱动压气机 经过涡轮的气流仍然具有较高的压力和温度，通过尾喷管以高速排出发动机，产生反作用推力羀假定来流速度Co，排气速度C9，流经发动机的空气流量 Wa，由于C9>Co，因此发动机 对气流施以向后的作用力，其大小为 Wa C9 —C0，即质量乘加速度根据力的相互作用原理，气流对发动机产生大小相等方向相反的力，此力即为推力：袈 F 二Wa C9 -Co （3.3.1）蚃与活塞式发动机/螺旋桨动力装置比较，涡轮喷气发动机有如下主要特点：芁1）、活塞式发动机是热机但本身不能产生推力，只能从轴上输出功率带动螺旋桨，由螺旋桨产生推力，所以螺旋桨称为推进器活塞式发动机 （热机）加螺旋桨（推进器）称为活塞式动力装置涡轮喷气发动机既是热机又是推进器；肀（a）带有轴流压气机的涡轮喷气发动机肅b）带有离心式压气机的涡轮喷气发动机蒄图3.3.1 典型的涡轮喷气发动机结构简图聿2）、在一定的飞行速度范围内，随着飞行速度的增加，涡轮喷气发动机产生的推力增 加，因为进入发动机的空气质量流量随着飞行速度的增加而增加， 因此涡轮喷气发动机适于高速飞行；膀3）、活塞式发动机工作时，空气是间断地进入气缸，气体的压缩、燃烧和膨胀过程发 生在同一气缸中，只有一个行程对外作功；而燃气轮机工作时，空气是连续不断地被吸入， 气体的压缩、燃烧和膨胀过程分别在压气机、 燃烧室、涡轮和尾喷管等不同部件中连续地进行，因而涡轮喷气发动机有更大地功率输出；蒅4 ）、活塞式发动机是往复机械，惯性力大，故转速不能太大，涡轮喷气发动机是旋转 机械，转速可以较高；袂5）、活塞式发动机的燃烧过程在封闭的空间中进行， 燃烧过程中气体的压力和温度急剧地上升，必须采用笨重的汽缸； 涡喷发动机地燃烧过程在开口的空间进行， 燃烧过程基本上是等压的，燃烧室结构轻巧；肂6）与活塞式发动机相比，涡喷发动机最大的缺点是经济性差。

膀涡喷发动机的出现，是热机发展史上的重大突破，不仅使飞机突破了声障而且能达到声 速的3倍以上祎从20世纪40年代末到21世纪初，与喷气战斗机的发展历程类似，喷气发动机的发展 也大致经历了四次更新换代薄第一代，大约从20世纪40年代末到50年代中，典型的代表有在朝鲜战场中国人民志愿 军使用的苏制米格 15飞机/BK1-F涡喷发动机对美国 F86佩刀式飞机/J47涡轮喷气发动机， 两者都是亚声速飞机BK1-F的推力约为3000kgf,发动机推重比为 2.0左右属于第一代的 典型的代表还有苏联米格 19/ P几-9 E ,表一列有典型的第一代航空燃气轮发动机袁表3.3.1 第一代发动机芀国别芇发动机型号肂类型装备的飞机机推力/重重比苏联BK-1F涡轮喷气米格15〜2.0美国J47涡轮喷气F863〜4苏联 :P 几-9 E加力涡轮喷气米格19美国J57加力涡轮喷气F100第二代喷气发动机，大约从20世纪50年代中使用到70年代，其典型代表列于表 3.3.2表3.3.2第二代发动机国别发动机型号类型装备的飞机推力/重量比苏联P11-300加力涡轮喷气米格215〜6苏联P29-300加力涡轮喷气米格23美国J79-GE-3加力涡轮喷气F104美国J79-GE-17加力涡轮喷气F- 4仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquement a des fins personnelles; pas a des fins commerciales.to员bko g^A.nrogeHKO TOpMeno^b3ymrnflCH6yHeHuac^ egoB u HHuefigo^^HMUCnO 员 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxue 贝 ex. 以下无正文 。