航概03飞行器动力系统共122页文档
飞行器的动力系统集成技术
飞行器的动力系统集成技术在现代航空航天领域，飞行器的动力系统集成技术是至关重要的一环。
它犹如飞行器的“心脏”，为其提供强大而稳定的动力支持，决定着飞行器的性能、可靠性以及飞行的安全性。
飞行器动力系统集成技术，简单来说，就是将各种不同的动力部件和子系统有机地组合在一起，形成一个高效、协调运行的整体。
这可不是把零件拼凑起来那么简单，而是一个涉及多学科、多领域的复杂工程。
首先，我们来谈谈飞行器动力系统的组成部分。
常见的飞行器动力系统包括发动机、燃料供应系统、进气和排气系统、冷却系统以及控制系统等。
发动机作为核心部件，其类型多种多样，如喷气式发动机、活塞式发动机、火箭发动机等，每种发动机都有其独特的工作原理和适用范围。
燃料供应系统则负责确保发动机能够持续获得充足且质量稳定的燃料。
进气系统要有效地引入空气，为燃烧提供所需的氧气，而排气系统则需要迅速排出燃烧后的废气，以维持系统的正常压力和温度。
冷却系统则像给“发热的心脏”降温的“清凉剂”，防止发动机因过热而出现故障。
控制系统就像是指挥家，精确地调控着各个部分的工作状态，以实现最佳的动力输出和效率。
在动力系统集成过程中，面临着诸多技术挑战。
其中之一就是各部件之间的匹配和兼容性问题。
不同的部件有着不同的性能特点和工作要求，如果不能实现良好的匹配，就会导致整个系统的性能下降，甚至出现故障。
例如，发动机的功率输出与燃料供应系统的流量和压力如果不匹配，就会影响燃烧效率，造成能源浪费和动力不足。
另一个挑战是系统的轻量化和紧凑化设计。
为了提高飞行器的性能和燃油效率，需要在保证动力系统功能的前提下，尽可能减轻重量和减小体积。
这就要求在材料选择、结构设计等方面进行创新和优化。
为了实现有效的动力系统集成，工程师们需要运用一系列先进的技术和方法。
首先是计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）技术。
通过建立精确的三维模型，对动力系统进行虚拟装配和性能仿真，提前发现潜在的问题，并进行优化改进。
北京航空航天大学航空航天概论课件第三章 飞行器动力系统
螺旋桨 减速齿轮 进气道 压气机 燃烧室 涡轮 尾喷管
空气喷气发动机
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
C-130大力神
运7
图95战略轰炸机
航空航天概论
第3章 飞行器动 经济性好 噪音水平低 效率高 起飞推力大 涡轮风扇发动机的结构参见教材
涵道比：外股气流与内股气流流量之比
SMART-1探测器及其太阳能离子发动机 将太阳能转化为电能，再通过电能电 离惰性气体原子，喷射出高速氙离子流， 为探测器提供主要动力
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
日本国家空间发展局的MUSES-C航天 器，使用4台Y-2发动机。Y-2微波离子发动 机是针对小行星交会采样飞行任务的需要 而研制的一种微波电离式离子发动机。
火箭发动机
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
2、双组元液体火箭发动机
（1）液体火箭发动机的组成及工作原理
燃烧剂箱及输送系统 燃烧室 喷管
氧化剂箱及输送系统 喷注器
推进剂输送系统 推力室(喷注器、燃烧室、喷管)
航空航天概论
流量调节控制活门 冷却系统……
火箭发动机
第3章 飞行器动力系统
推进剂输送系统
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
燃烧室
涡流器
空气喷气发动机
涡轮喷气发动机
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
涡轮
将燃烧室出口的高温、高压气体的能量转变为 机械能，驱动压气机、风扇、螺旋桨和其他附件
工作叶轮
导向器
空气喷气发动机
涡轮喷气发动机
航空航天概论
第3章 飞行器动力系统
加力燃烧室
功用：使燃烧更充分燃烧，产生更大的推力。
《航空动力概述》课件
航空发动机的分类和工作原理
涡扇发动机
涡桨发动机
通过涡轮增压器和涡轮喷气推进 器的组合，提供高推力和高效率。
通过轴上装有涡轮增压器的涡轮 发动机驱动涡轮桨，提供较低推 力和较低速度。
超音速发动机
通过高速气流直接燃烧燃料，提 供高推力和高速度。
航空动力的发展趋势
未来航空动力发展将更加注重环保、高效、可持续。电力航空动力、氢燃料 电池、生物燃料等新技术将成为发展重点。
航空动力在航空工业中的应用
1 商业航空
提供大型客机所需的大推 力涡扇发动机，以及为航 空公司降低燃油消耗。
2 军事航空
提供军用飞机所需的高性 能涡扇发动机，用于战斗 机、轰炸机等军事机型。
3 私人飞行
提供中小型喷气飞机和涡 桨飞机的动力装置，满足 私人飞行的需求。
结论和要点
航空动力是飞机性能和飞行安全的关键因素。深入了解航空动力的定义、原理、系统组成和发动机类型，有助 于更好地理解和欣赏飞机的运行和发展。
航空动力概述
航空动力的定义和重要性
航空动力是指驱动飞机运动的力量，增加飞机的速度、提供升力的系统。航 空动力是航空工业的核心技术，为飞机的飞行提供了动力支持。
航空动力的基本原理
1
伯努利定理
2
伯努利定理解释了气流快速通过狭窄通
道会降低压强，从而产生升力。
3
牛顿第二定律
航空动力基于牛顿第二定律，通过产生 推力来克服阻力，使飞机加速。
引气原理
利用飞机发动机的燃气流来吸入空气， 经过压缩和加热后再排出，为客舱提供 空调和油箱提供压力。
航空动力系统的组成
飞机发动机
作为航空动力的核心，转化燃 料能为机械能，提供推力推动 飞机运动。
航空航天工程师的航天器动力系统设计
航空航天工程师的航天器动力系统设计航空航天工程师在航天器的设计和研发过程中扮演着关键的角色，特别是在航天器动力系统的设计方面。
航天器动力系统是航天任务的核心组成部分，它提供了航天器飞行所需的能量和推力。
本文将探讨航空航天工程师在航天器动力系统设计中所面临的挑战和解决方案。
一、航天器动力系统的概述航天器动力系统主要包括推进系统和能源系统两个部分。
推进系统用于提供推力，使航天器能够改变速度和轨道，实现预定的航天任务。
能源系统则为航天器的各个子系统提供所需的能量，例如电力、热能等。
1. 推进系统推进系统是航天器动力系统的核心组成部分，它的设计旨在提供足够的推力来克服地球引力和大气阻力，使航天器能够进入预定的轨道并保持飞行。
常见的推进系统包括火箭发动机、喷气发动机和离子推进器等。
2. 能源系统能源系统为航天器的各个子系统提供所需的能量。
航天器需要电力来驱动航天器的电子设备、导航系统和通信系统等，同时还需要热能来维持航天器内部的温度。
能源系统通常包括太阳能电池、储能设备和热控制系统等。
二、航天器动力系统设计的挑战航天器动力系统设计面临着许多挑战和限制，其中包括但不限于以下几个方面：1. 空间限制航天器的空间非常有限，要在有限的空间内设计出功能齐全的动力系统是一项巨大的挑战。
航天器动力系统需要容纳推进装置、能源装置以及相关的控制系统，同时还需考虑航天器其他子系统的布置，如舱内设备和科学实验设备等。
2. 重量限制航天器的载荷能力是有限的，因此航天器动力系统的重量必须控制在可接受范围内。
轻量化设计成为航天器动力系统设计的重要考虑因素，工程师需要采用高强度材料、优化结构设计等方法来减轻动力系统的重量。
3. 可靠性和安全性要求航天器的飞行环境极其恶劣，对动力系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。
航天器动力系统设计需要经过严格的可靠性分析和安全性评估，以确保在各种故障情况下仍能保持系统的正常运行。
4. 高效能量利用航天器的能源系统需要在长时间的航天任务中高效利用能量。
飞行器动力装置
3D演示
航空燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机分类 由燃气涡轮出来的燃气，仍具有一定的能量，正 是这股具有能量的燃气，才产生了发动机的推力或输 出功率。 利用这股燃气能量的方式不同，就相应地产生了 不同类型的燃气涡轮发动机。 • 涡轮喷气发动机 • 涡轮风扇发动机
• 涡轮螺旋桨发动机
• 涡轮轴发动机
航空燃气涡轮发动机
涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机的组成： 进气道
压气机 燃烧室 涡轮
尾喷管
涡轮喷气发动机
进气道 进气道是发动机的进气通道。
涡轮喷气发动机
进气道 进气道的主要作用是：
整理进入发动机的气流，消除旋涡，保证在 各种工作状态下都能供给发动机所需的空气量；
降低高速气流的速度，将动能转变为压力势能。
航空燃气涡轮 发动机仍属于热机 的一种，因此从产 生输出能量的原理 上讲，燃气涡轮发 动机和活塞式发动 机是相同的，都需 要有进气、加压、 燃烧和排气这四个 阶段。
航空燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机工作流程 在航空燃气涡轮发动机中，进入发动机的空气经 压气机压缩后，流入燃烧室与喷入的燃油混合后燃烧， 形成高温、高压的燃气，再进入燃气涡轮中膨胀作功， 使涡轮高速旋转并输出功率。
轴流式压气机
涡轮喷气发动机
离心式压气机
离心式压气机主要由导 流器、离心叶轮、扩压器、集 气管等组成。
涡轮喷气发动机
进入压气机的空气首先 进入导流器进行预旋，增加空 气流入离心叶轮的流速；高速 旋转的离心叶轮使空气获得动 能，相对速度和压力都增大； 在惯性离心力的作用下，气流 以很高的速度离开叶轮，进入 扩压器和集气管；高速气流在 静止的扩压器和集气管的扩散 形通道中流速降低，压力进一 步提高。 增压比一般小于10。
航概03飞行器动力系统共124页文档
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
《飞行器动力装置》课件
要点二
核能推进
核能推进技术是一种具有极高推进效率的推进方式，但存 在安全和环保问题。目前，核能推进技术正在不断研究和 探索中，未来有望在特定领域得到应用。
智能化与绿色化发展
智能化
智能化是未来飞行器动力装置的重要发展方 向，通过智能化技术可以实现飞行器动力装 置的自适应控制、自主决策和自主维护等功 能，提高飞行器的安全性和可靠性。
详细描述
推力是指飞行器动力装置在单位时间内对空气施加的力量， 是衡量发动机性能的重要指标之一。推力的大小直接影响飞 行器的起飞重量、爬升速度、巡航速度和作战半径等关键性 能。
比热比
总结词
比热比是燃烧室中燃料燃烧释放的热 量与空气吸热量的比值，是评价发动 机性能的重要参数。
详细描述
比热比越大，表示燃烧室中燃料燃烧 越充分，热量释放越多，发动机的推 力和效率越高。同时，比热比也影响 发动机的燃烧效率和排放物生成。
《飞行器动力装置》ppt课件
目
CONTENCT
录
• 飞行器动力装置概述 • 飞行器动力装置的组成与结构 • 飞行器动力装置的性能参数 • 飞行器动力装置的应用 • 飞行器动力装置的未来发展
01
飞行器动力装置概述
定义与分类
定义
飞行器动力装置是用于产生推力或拉力，使飞行器得以起飞、巡 航和着陆的装置。
VS
火箭发动机
用于运载火箭的推进动力，要求具有高推 力、高可靠性、可重复使用等特点。
军事领域
军用飞机发动机
用于战斗机、轰炸机等军用飞机的推进动力，要求具有高机动性、高可靠性、高维护性等特点。
导弹发动机
用于导弹的推进动力，要求具有高推力、高可靠性、快速响应等特点。
民用领域
3.1发动机分类与特点及活塞式航空发动机
3.1 发动机的分类及特点
活塞式 发动机
冲压 喷气发 动机
燃气
空气喷气 发动机
涡轮发 动机
涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机 涡轮桨扇发动机
涡轮轴发动机
火箭
航空航天
垂直起落发动机
冲压发 动机
发动机
化学
液体火箭发动机
火箭发
固体火箭发动机
涡轮 冲压发
组合 发动机
火箭 发动机
动机 固-液混合火箭发动机
非化学 火箭发
电火箭发动机 核火箭发动机
发动机
动机 太阳能火箭发动机
3.3 空气喷气发动机
气 球
平衡状态
反作用力
作用力
自动旋转喷灌器 喷嘴喷出高压水流的反作用力 驱动喷管沿立轴旋转
起 花 点 火 燃 烧 后 向 上 飞 升
起花点火燃烧 后向上飞升
高压燃气向后喷射过程使发动机产生向前的推力
3.3.1 空气喷气发动机的主要性能参数
• 工作原理： 空气经进气道后，速度降低，压力提高； 经压气机中压缩，压力提高数十倍； 入燃烧室与雾化燃油混合燃烧生成高温燃气 气体膨胀驱动涡轮高速旋转，带动压气机 燃气通过喷管高速向后喷射，产生推力
3）压气机作用
• 提高进入发动机燃烧室的空气压力。适当多级压缩 ，提高增压比和压气机效率
3.3.2 燃气涡轮发动机
•燃气涡轮发动机的核心机 ——压气机 燃烧室 涡轮
• 涡轮喷气发动机 • 涡轮风扇发动机 • 涡轮螺桨发动机 • 涡轮桨扇发动机 • 涡轮轴发动机 • 垂直起落发动机
1、涡轮喷气发动机（简称涡喷发动机）
1）主要部件
进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管
2）工作原理
航空概论第二章第03-04章
第 3 章飞机动力系统3.1 航空发动机的分类为飞机提供动力、推动飞机前进的装置称为动力系统/装置，它包括航空发动机及其辅助系统。
发动机式飞机上的动力的来源，它对飞机的飞行性能又极其重要的影响。
人们形象地称其为飞机的心脏。
航空发动机可以分为三种类型：1. 活塞式航空发动机：早期在飞机或直升机上应用的航空发动机，用它带动螺旋桨或旋翼。
(图)2. 燃气涡轮发动机：是现代飞机和直升机上应用最广的发动机。
它包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
(图)3. 冲压发动机：特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气是利用高速飞行时的冲压作用来增压的。
(图1，2)3.2 活塞式航空发动机3.2.1 活塞式发动机的原理为航空器提供飞行动力的往复式内燃机称为活塞式发动机。
活塞式发动机不能直接产生使飞机前进的推力或拉力，必须带动螺旋桨(飞机)或旋翼(直升机)，前者产生拉力或推力，后者产生升力和拉力。
空气螺旋桨产生推力或拉力的工作原理与机翼类似。
(附：螺旋桨的运动、螺旋桨的变距)活塞式发动机由汽缸、活塞以及把活塞的往复运动转变为曲轴旋转运动的曲柄连杆机构等主要部分组成。
活塞式发动机由四个行程构成一个工作循环。
3.2.2 活塞式发动机的辅助系统活塞式航空发动机的辅助系统主要包括：(1) 燃料系统，(2) 点火系统，(3) 滑油系统，(4) 冷却系统（附：气冷式星形活塞发动机），(5) 启动系统，(6) 定时系统。
3.2.3 活塞式发动机的主要性能参数1. 发动机功率：可用于驱动螺旋桨的功率。
从200kW到3500kW不等。
2. 耗油率/燃料消耗率：发动机产生单位功率(1kW 或1hp)在单位时间内(1h)的燃油消耗量。
先进活塞发动机的耗油率在0.28kg/kw/h或0.21kg/hp/h。
3. 加速性：从最小转速加速到最大转速所需的时间。
良好的加速性可提高飞机的机动性能。
此外，还要求活塞式航空发动机具有良好的维修性、高可靠性、长寿命、小的重量和迎风面积等。
航概03飞行器动力系统共124页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
航概03飞行器动力系统
人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
飞行器动力传动系统的设计与分析
飞行器动力传动系统的设计与分析随着航空科技的不断发展，飞行器成为人们日常生活和工业领域中的重要组成部分。
而飞行器的动力传动系统作为其核心部件之一，对于飞行器的性能和安全起着决定性的作用。
本文将对飞行器动力传动系统的设计与分析进行探讨，旨在提供一些启示和指导。
一、飞行器动力传动系统的组成飞行器动力传动系统是指将动力源（例如发动机）生成的能量，通过传动装置（例如传动轴、传动带）传输到飞行器的其他部件，用于驱动飞行器运动的一系列装置。
典型的飞行器动力传动系统由以下几个组成部分构成：1. 动力源：动力源是飞行器动力传动系统的核心，常见的动力源包括燃气涡轮发动机、螺旋桨发动机等。
动力源将化学能或其他形式的能量转化为机械能，为整个飞行器提供动力。
2. 传动装置：传动装置是将动力源生成的机械能传递到飞行器其他部件的装置。
常见的传动装置有传动轴、传动链、传动带等。
这些装置能够通过机械方式将转动的力矩沿着特定的轴线或平面传输到驱动系统中。
3. 驱动系统：驱动系统是飞行器动力传动系统的重要组成部分，包括各种传动元件、传动比例和传动关系。
驱动系统将动力源传递过来的能量转换为飞行器所需的动力输出。
根据不同飞行器的需求，驱动系统的设计和分析方法也各不相同。
二、飞行器动力传动系统的设计原则在设计飞行器动力传动系统时，需要遵循一些基本原则，以确保系统的稳定性和高效性。
以下是一些常见的设计原则：1. 整体性和互补性原则：飞行器动力传动系统的设计需要考虑整体性和互补性。
即各个组成部分之间需要相互配合，形成一个有机的整体。
例如，传动装置的选取应与动力源的类型和输出特性相匹配，以充分发挥动力源的性能。
2. 健壮性和可靠性原则：飞行器动力传动系统的设计应具备健壮性和可靠性，以保证系统在各种工作条件下的稳定性和安全性。
例如，在选择传动装置和传动元件时，应考虑其材料的强度、耐久性和可靠性，以满足系统长时间运行的需求。
3. 效率和优化原则：飞行器动力传动系统的设计应追求高效率和优化。
第3章 飞行器的动力系统
3.4.1 火箭发动机的主要性能参数 (1)推 力
(2)冲量和总冲 (3)比 冲
3．4．2 液体火箭发动机
1.单组元液体火箭发动机
2.双组元液体火箭发动机
目前火箭发动机中应用最广的是液体双组元推进系统，因 为它是目前可贮存的化学推进剂中比冲很高，且与电推进 系统相比，系统耗电量又很少的一种比较成熟的推进系统。
燃烧室的组成和工作原理
(4)涡 轮
功用：是将燃烧室出口的高温、高压气体的能量转变为
机械能。燃气从燃烧室流出后，冲击涡轮使其高 速旋转产生机械能。涡轮的机械能以轴功率的形 式输出，驱动压气机、风扇、螺旋桨和其他附件 转动。燃气经过涡轮后，温度及压力骤然下降， 速度渐增。从涡轮流出的燃气流向尾喷管，由尾 喷管喷出产生推力。 典型结构：
3．2．4 航空活塞式发动机主要性能指标
活塞式发动机的主要要求是重量轻、功率大、尺寸小 和耗油省等，因此活塞式发动机的主要性能指标有以下几 个。
(1)发动机功率 (2)功率重量比 (3)燃料消耗率
3．3 空气喷气发动机
3.3.1 空气喷气发动机的主要性能参数
(1)推力 (2)单位推力
飞行器动力系统的设计与控制
飞行器动力系统的设计与控制随着工业技术的不断发展，飞行器已成为现代高科技产业的代表。
飞行器的动力系统在其中起着至关重要的作用，其性能不仅关系到飞行器的安全，还直接影响到其性能和经济效益。
本文将探讨飞行器动力系统的设计与控制，介绍其基本结构和运行原理，以及相关技术的应用和发展趋势。
一、飞行器动力系统的基本结构飞行器动力系统由发动机、传动系统、燃油供应系统、控制系统等组成。
其中，发动机是飞行器动力系统中最核心的部件，其性能直接影响到飞行器的飞行高度、速度、承载能力等方面。
1.发动机发动机是飞行器动力系统中的心脏，其核心部件是燃烧室和涡轮。
根据工作原理，发动机可以分为喷气式发动机、螺旋桨发动机、涡轮螺旋桨发动机等。
喷气式发动机是目前使用最广泛的一种发动机类型，其基本结构包括：压气机、燃烧室、涡轮、喷嘴等。
其工作流程是：压缩空气，将其送入燃烧室，加入燃料并点燃，产生高温高压气体，推动横向安装在发动机尾部的涡轮旋转，同时通过喷嘴将高速气体喷出，产生推力。
喷气式发动机具有动力强劲、高效节能、便于维护等优点，但其运行噪音大、消耗油料多等也是问题。
螺旋桨发动机是一种以螺旋桨转动为推进方式的发动机，其结构包括：缸体、缸盖、电火花点火器、汽油管、螺旋桨等。
其工作原理是：电火花点火器点燃混合气，使燃烧室内气体膨胀，推动活塞在缸内上下运动，通过连杆带动载荷的旋转而产生推力。
螺旋桨发动机因为结构简单，噪声小、易于制造等优点，被广泛应用于低速飞行器和小型私人飞机上。
涡轮螺旋桨发动机是一种特殊的机型，其在传统航空领域中已广泛使用。
该发动机的基本结构是综合了传统螺旋桨和涡轮喷气的优点，实现了螺旋桨在低速和涡轮在高速的工作，从而在飞行中实现起飞、爬升、巡航和下降四个阶段的最佳性能。
涡轮螺旋桨发动机的主要特点是高效、可靠、经济等，广泛用于喷气客机、运输机等中长程航班。
2.传动系统传动系统是将发动机输出的转动力传递到飞机的动力传动组件。