民航概论--动力装置.ppt

第二章民用航空器 第四节动力装置 动力装置是指为飞机提供动力的整个系统 包括发动机 螺旋桨 辅助动力装置及其他附件 发动机制造厂商 普惠 罗罗和通用等 第二章第四节动力装置 航空发动机 活塞式发动机 喷气式发动机 带压气机的 不带压气机的 涡轮喷气发动机涡轮螺旋桨发动机涡轮风扇发动机涡轮轴发动机桨扇发动机 脉动发动机冲压发动机 第二章第四节动力装置 发动机的分类 本节内容 一 活塞式发动机二 螺旋桨发动机三 空气喷气发动机四 发动机的性能和安装五 辅助动力装置 第二章第四节动力装置 一 活塞式发动机 第二章第四节动力装置 四行程发动机 第二章第四节动力装置 基本构件 气缸 活塞 连杆和曲轴工作原理 气缸中的混合气体膨胀做功推动活塞运动 通过连杆与曲轴相连 将活塞的直线运动转化为曲轴的转动 将热能转化为机械能 第二章第四节动力装置 活塞式发动机特点 随着飞行高度提高 大气稀薄 活塞式发动机的功率减小 在低速飞行时 活塞发动机的经济性能很好 第二章第四节动力装置 二 螺旋桨发动机 活塞式发动机不能单独驱动飞机 它必须通过曲轴驱动螺旋桨才能使飞机运动 因此活塞式发动机需要与螺旋桨一起才能构成飞机的推进系统 第二章第四节动力装置 螺旋桨拉力的产生 第二章第四节动力装置 迎角 桨叶叶弦相对于迎面气流的角度 螺旋桨的迎角从根部到顶部逐渐变小 是为了保持叶片的各段产生大致相等的拉力 这是螺旋桨做成扭曲形状的主要原因 第二章第四节动力装置 切开 顺桨和逆桨 第二章第四节动力装置 螺旋桨飞机的速度特点 螺旋桨上任一点的速度都是飞行速度和旋转速度的合成 因而桨上各点的运动速度都要大于飞行速度 特别是叶尖的速度最高 因而飞行速度还低于音速时 叶尖速度就可能接近音速 在叶尖上产生激波 使阻力大增 因而装一般螺旋桨的飞机最高速度都在800公里 小时之下 第二章第四节动力装置 叶尖线速度最大 第二章第四节动力装置 1 喷气发动机的原理根据牛顿第三定律 作用力等于反作用力 作用在飞机上的推力等于气体排出时所用的力 由牛顿第二定律 式中m是喷出的燃气的质量 v2是燃气喷出时的速度 v1是飞机的速度 三 空气喷气发动机 第二章第四节动力装置 2 能量的转化由燃油燃烧的热能转化为机械能 3 工作循环涡轮喷气发动机本质上是一种热力发动机 以空气作为提供推力的工作流体 为此 要在发动机内使空气加速以增加动能 方法是先增加压力能 再增加热能 最后以喷气流的形式转变成动能 其工作循环包括进气 压缩 燃烧和排气四个过程 第二章第四节动力装置 涡轮喷气发动机的构造 第二章第四节动力装置 涡轮喷气发动机的构造 1 进气道将远前方未受扰动的气流 自由流空气减速到发动机压气机进口的速度 使部分动能转变成压力能 连续稳定地引人发动机以保证发动机的正常工作 第二章第四节动力装置 2 压气机压气机是一种利用旋转机械能给空气作功以提高空气压力供给燃烧室高能气流的叶轮机装置 第二章第四节动力装置 3 燃烧室火焰的燃烧温度在1800 2000 火焰筒的温度也在900 1000 要使用耐热合金制造 第二章第四节动力装置 4 涡轮其作用是将燃烧室出口的高温高压燃气的能量转换成涡轮轴上的机械功 驱动压气机 风扇 旋翼 螺旋桨及其他附件 第二章第四节动力装置 5 尾喷管尾喷管的作用是保证发动机的各种工作状态 改变推力大小和方向 控制噪音等 第二章第四节动力装置 涡桨发动机 第二章第四节动力装置 燃气涡轮螺旋桨发动机 1 由燃气涡轮发动机和螺旋桨组成 在它们之间还安排了一个减速器 2 减速器的功用是使螺旋桨在较低的转速下工作 同时使发动机在高转速下工作 双方都有较高的效率 从而使整台发动机具有较高的效率 涡桨发动机工作时螺旋桨产生拉力 气体流过发动机时产生反作用推力 所以涡桨发动机的推力等于螺旋桨产生拉力与反作用推力之和 螺旋桨产生的拉力占总推力的85 90 第二章第四节动力装置 螺旋桨飞机的特点 在较低的飞行速度下 具有较高的推进效率 所以它在低亚音速飞行时的经济性较好 螺旋桨在飞行速度达到800千米 小时的时候 桨尖部分实际上已接近了音速 跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降 螺旋桨的迎风面积大 阻力也大 极大阻碍了飞行速度的提高 目前民航支线飞机常装配涡桨发动机 第二章第四节动力装置 涡扇发动机 第二章第四节动力装置 涡扇发动机组成及特点 由进气道 风扇 低压压气机 高压压气机 燃烧室 高压涡轮 低压涡轮和喷管组成 与纯涡喷发动机相比涡扇发动机具有更大的进气量和较低的排气速度 所以它的推力大 推进效率高 第二章第四节动力装置 涵道比 第二章第四节动力装置 空速和推进效率 第二章第四节动力装置 涡轮轴发动机 第二章第四节动力装置 涡喷发动机的附属系统介绍 燃油系统启动系统附件传动系统润滑系统控制仪表系统冷却系统防火防冰系统 第二章第四节动力装置 起动系统 起动机分类 电动起动机 燃气涡轮起动机 空气涡轮起动机 目前民用航空发动机大多采用空气涡轮起动机 优点 重量轻 扭矩大 结构简单 工作可靠 使用方便经济 缺点 不能独立工作 需要外界的气源 气源 地面气源车 辅助动力装置 已起动的发动机 第二章第四节动力装置 四 发动机的性能和安装位置 第二章第四节动力装置 涡轮喷气发动机的性能 发动机性能主要由推力特性和燃油消耗特性来表征 单位推力发动机的推力与每秒钟流过发动机的空气质量流量之比 称作发动机的单位推力 推重比发动机的推力与发动机的净重之比 第二章第四节动力装置 压力比 EPR 排气温度高压涡轮转速燃油消耗率 单位时间产生单位推力所消耗的燃油量 燃油流量 每台发动机单位时间消耗的燃油量 燃油里程 消耗单位燃油量 飞机可飞的距离 第二章第四节动力装置 辅助动力装置 APU 本质上是一台小型的涡轮发动机APU的功能 独立地提供电力压缩空气启动发动机 第二章第四节动力装置 辅助动力装置 APU 第二章第四节动力装置 。