航空发动机发展史
7页1、航空发动机发展史摘要:航空发动机的历史大体可分为两个时期。第一种时期从初次动力开始到第二次世界大战结束。在这个时期,活塞式发动机统治了0年左右。第二个时期从第二次世界大战至今。0近年来,航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机,开创了喷气时代。核心词:活塞式喷气式 航空发动机诞生一百近年来,重要通过了两个阶段。前4年(10194),为活塞式发动机的统治时期。后6年(1939至今),为喷气式发动机时代。在此期间,航空上广泛应用的是燃气涡轮发动机,先后发展了直接产生推力的涡轮喷气发动机和涡轮电扇发动机。亦派生发展了输出轴功率的涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。一、 活塞式发动机统治时期很早此前,我们的祖先就幻想像鸟同样在天空中自由飞翔,也曾作过多种尝试,但是多半由于动力源问题未获得解决而归于失败。最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试,但由于发动机太重,都没有成功。到1世纪末,在内燃机开始用于汽车的同步,人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源,并着手这方面的实验。19,莱特兄弟把一台缸、水平直列式水冷发动机改装之后,成功地用到她们的飞行者一号飞机上进行飞行实验。这台发动机只发出
2、8. kW的功率,重量却有81 g,功重比为011kWd。发动机通过两根自行车上那样的链条,带动两个直径为26的木制螺旋桨。初次飞行的留空时间只有2s,飞行距离为36.6m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。 在两次世界大战的推动下,活塞式发动机不断改善完善,得到迅速发展,第二次世界大战结束前后达到其技术的顶峰。发动机功率从近10kW提高到2500kW左右,功率重量比(发动机功率与发动机质量的重力之比,简称功重比,计量单位是WdaN)从.1kWdN提高到15kW/daN,飞行高度达500,飞行速度从16k/提高到近00k/h,接近了螺旋桨飞机的速度极限。0世纪34年代是活塞式发动机的全盛时期。活塞式发动机加上螺旋桨,构成了所有战斗机、轰炸机、运送机和侦察机的动力装置;活塞式发动机加上旋翼,构成所有直升机的动力装置。出名的活塞式发动机有:英国的梅林V型2缸液冷式发动机,功率112kW,用于“飓风”、“喷火”和“野马”战斗机;美国普拉特惠特尼公司(简称普惠公司)的“黄蜂”系列星形气冷发动机,气缸728个,功率9702500,广泛用于多种战斗机
3、、轰炸机和运送机。带螺旋桨的活塞式发动机的最大缺陷是飞行速度受到限制(800m如下)。一方面,由于发动机需要功率与飞行速度的三次方成正比,随着速度的提高,所需发动机功率急剧增大,而通过增长汽缸数目来增大功率所带来的重量负荷飞机不能承受;另一方面,随着飞行速度的提高,螺旋桨的效率急剧下降并有机毁人亡的危险。因此,为了实现高速飞行,必须谋求新的动力装置,这就是喷气式发动机。第二次世界大战之后,随着涡轮喷气发动机的发展,活塞式发动机逐渐退出了航空领域的霸主地位。二、 喷气推动新时代(1)喷气发动机的诞生喷气式发动机是一种直接反作用推动装置。低速工质(空气和燃料)经增压燃烧后以高速喷出而直接产生反作用推力。由于喷气发动机没有了限制飞行速度的螺旋桨,并且单位时间流入发动机的空气流量比活塞式发动机大得多,从而能产生很大的推力,使飞机的飞行速度得到极大的提高。与喷气发动机原理有关的研究已有长远的历史,中国古代的火箭和走马灯就是喷气推动和涡轮机原理的体现。19,法国工程师雷恩罗兰获得第一种喷气发动机专利,它属于无压气机式空气喷气发动机,与后来的冲压发动机基本相似。冲压发动机构造简朴、推力大,特别适合高
4、速飞行。无压气机式喷气发动机尚有脉冲式发动机和火箭发动机。脉冲式发动机是冲压喷气发动机的一种特殊形式,没有得到广泛应用。有压气机式空气喷气发动机是由英国人弗莱克惠特尔和德国人汉斯冯奥海因在同一时期分别发明的。压气机有离心式、轴流式、组合式等多种,由背面的燃气涡轮带动,因此此类发动机又称为涡轮喷气发动机。空军少校惠特尔10年申请了专利,137年4月研制出世界上第一台离心式涡轮喷气发动机,实验中的推力达到的推力为20N。191年5月,推力为50da的改善型惠特尔发动机装在格罗斯特公司的E8/9飞机上进行了成功的首飞。奥海因在19年10月实验了采用轴流离心组合式压气机的HeS涡轮喷气发动机,实测推力400daN,推力重力比1.12。939年月27日,装在德国亨克尔公司的H178飞机上成功首飞。这是世界上第一架试飞成功的涡轮喷气发动机。(2)涡轮喷气发动机的发展初期的涡轮喷气发动机和飞机尚处在实验阶段,在第二次世界大战中并没有发挥多大的作用,到战后特别是20世纪50年代才获得迅速的发展。战后第一批装备部队使用的喷气式战斗机是94年美国制造的80和946年苏联制造的米格9,飞机为平直梯形机翼,发
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