3.1发动机分类与特点及活塞式航空发动机
活塞式航空发动机
活塞式航空发动机+组成：活塞式航空发动机是一种往复式内燃机，通过带动螺旋桨高速转动而产生推力。
主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、进气活门和排气活门等组成。
工作原理：活塞式航空发动机一般用汽油作为燃料，每一循环包括四个冲程，即进气冲程、压缩冲程、做功(膨胀）冲程、排气冲程。
在进气冲程，活塞从上死点运动到下死点，进气活门开放而排气活门关闭，雾化了的汽油和空气的混合气体被下行的活塞吸入气缸内。
在压缩冲程，活塞从下死点运动到上死点，进气活门和排气活门都关闭，混合气体在气缸内被压缩，在上死点附近，由装在气缸头部的火花塞点火。
在做功（膨胀）冲程，混合气体点燃后，具有高温高压的燃气开始膨胀，推动活塞从上死点向下死点运动。
在此行程，燃烧气体所蕴含的内能转变为活塞运动的机械能，并有连杆传给曲轴，成为带动螺旋桨转动的动力。
在排气冲程，活塞从下死点运动到上死点，排气活门开放，燃烧后的废气被活塞排出缸外。
当活塞到达上死点后，排气活门关闭，此时就完成了四个冲程的循环。
为满足功率要求，航空发动机一般都是由多气缸组合构成，多个缸体同时工作带动曲轴和螺旋桨转动以产生足够动力。
缸体的数量和布置形式多种多样，但不管是哪种布置形式都必须保证活塞运动与曲轴运动的协调，不能在运动中互相牵制。
活塞式发动机的运转速度很高，气缸内每秒钟要点火燃烧几十次。
高温高压的工作条件使得气缸壁温度很高，因此必须配备冷却系统。
最早活塞发动机上采用液体冷却，在发动机外壳内有散热套，具有一定压力的冷却液在套内循环流动带走热量。
液体冷却系统因包括水箱、水泵、散热器和相应的管路系统等，结构复杂而笨重，因此后来采用气体冷却系统。
气冷式发动机气缸以曲轴为中心，排成星形，气缸外面有很多散热片，飞行时产生的高速气流将气缸壁的热量散去，达到冷却目的。
辅助系统： 进气系统：进气系统内常装有增压器来增大进气压力，以此改善高空性能。
燃料系统：燃料系统由燃料泵、汽化器或燃料喷射装置等组成。
航空发动机种类详细介绍
航空发动机是航空器的“心脏”，负责提供推力和动力，保障了航班的正常进行。
目前，航空发动机已经发展出多种类型，以下是对各种类型的详细介绍：一、活塞发动机作用原理活塞发动机的作用原理是将燃油混合氧气在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气体驱动活塞运动，进而带动飞机的运动。
分类活塞发动机主要有两种类型：往复式活塞发动机和转子式发动机。
前者通过活塞上下往复运动来产生推力，后者则通过转子的旋转来产生推力。
应用活塞发动机主要应用于小型飞机和私人飞机。
二、涡轮螺旋桨发动机作用原理涡轮螺旋桨发动机将燃油喷入燃烧室燃烧，产生高温高压气体驱动涡轮旋转，进而带动螺旋桨运动。
分类涡轮螺旋桨发动机主要分为两种类型：涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
前者的螺旋桨通过涡轮驱动，后者则直接通过涡轮驱动飞机的轴。
应用涡轮螺旋桨发动机主要应用于小型客机和区域航班。
三、涡轮喷气发动机作用原理涡轮喷气发动机将压缩空气加燃油喷入燃烧室，产生高温高压气体驱动涡轮旋转，进而带动喷气发动机产生的推力。
分类涡轮喷气发动机主要分为两种类型：低涵道比涡轮喷气发动机和高涵道比涡轮喷气发动机。
前者推力大、噪音小，后者则可以提供更高的推力。
应用涡轮喷气发动机主要应用于商用客机和军用飞机四.涡扇发动机涡扇发动机是一种将空气加速并喷出产生推力的发动机。
其工作原理基于伯努利原理，将高速气流推出发动机后方，产生反作用力，从而推动飞机前进。
涡扇发动机结构复杂，由多个部件组成，包括压气机、燃烧室、涡轮等。
涡扇发动机广泛应用于商用客机和军用飞机中，其中最著名的是波音公司的737和747系列客机。
五.螺旋桨发动机螺旋桨发动机是一种将空气吸入发动机，经由压缩后，通过螺旋桨将高速气流推出产生推力的发动机。
螺旋桨发动机工作原理基于牛顿第三定律，以螺旋桨的旋转将气流推出发动机后方，产生反作用力，从而推动飞机前进。
螺旋桨发动机结构简单，耗能少，适用于低速飞行，如小型飞机、直升机等。
螺旋桨发动机在航空领域的历史悠久，早期航班和军用运输机都使用了螺旋桨发动机。
航空发动机概述解析(1)
各类发动机简图
➢ 涡扇发动机截面划分
➢ 对于涡扇发动机，其内涵截面标注方法与涡喷发 动机相同。其外涵截面标注方法在相应截面后加2。 如风扇压气机出口3截面写为32截面，尾喷管出 口9截面写为92截面。
动机进口和出口气流动量的变化来确定发动机的推力。
燃烧室：用来组织燃油与空气混合、燃烧， 释放化学能，不断给气体加热，以提高气 体温度。
一、各部件的作用
涡轮：用来带动压气机转动，涡轮在燃烧 室的出口，在高温、高压燃气作用下旋转， 并将燃气热能转换为涡轮机械功。
喷管：用来使高温、高压燃气膨胀，将部 分热能转换成气体的动能，最后高速喷出。
二、发动机的几个系统
根据采用的燃料不同，分为固体燃料火箭 发动机和液体燃料火箭发动机两种。
（1）固体燃料火箭发动机
发动机采用黑色火药、无烟火药等固体燃 料。
固体燃料火箭发动机能产生巨大的推力， 但工作时间段且不易控制。
（2）液体燃料火箭发动机
发动机通常以煤油、酒精或液态氢作为燃 料，以液态氧、硝酸等作为氧化剂。
一、航空活塞式发动机
按基本工作原理方面的差别区分 四行程发动机 二行程发动机
一、航空活塞式发动机
按发动机使用的燃料种类区分 轻油发动机
使用汽油、酒精等挥发性较高的燃料 重油发动机
使用柴油等挥发性较低的燃料
一、航空活塞式发动机
按形成混合气的方式区分 汽化器式发动机 直接喷射式发动机
注：2---压气机入口，2.5（内涵）---低压压气机出口，32 （外涵）---外涵风扇出口，3---燃烧室入口，4---涡轮入口， 4.5---高压涡轮出口，5---尾喷管入口，8---尾喷管临界截 面，92---外涵尾喷管出口
航空发动机概述
（1）固体燃料火箭发动机
发动机采用黑色火药、无烟火药等固体燃 料。
固体燃料火箭发动机能产生巨大的推力， 但工作时间段且不易控制。
（2）液体燃料火箭发动机
发动机通常以煤油、酒精或液态氢作为燃 料，以液态氧、硝酸等作为氧化剂。
第二节 典型燃气涡轮动力装置的一般介绍
发动机的主要部件：进气道、压气机、燃 烧室、涡轮和尾喷管。
一、各部件的作用
进气道：用来引导足够数量的空气顺利进 入发动机，在飞行中还可通过冲压作用提 高气体压力。
压气机：用来提高气体的压力，它通过高 速旋转的叶轮，对进入压气机的气体做功， 达到增压目的。
飞机的螺桨是发动机的主要推进器。 飞行高度低飞行速度慢是使用涡轮螺桨发动机的
主要缺点。飞行高度不超过5000米，飞行速度一 般不超过700公里/小时。 图
3、涡轮风扇发动机
➢ 涡轮风扇发动机有内外两个涵道，在内涵燃气发 生器出口增加动力涡轮，将燃气发生器产生的一 部分或大部分可用功，通过动力涡轮传递给外涵 通道中的压气机，大多数情况下，外涵压气机叶 片是将内涵压气机叶片向外延伸，习惯上将内外 涵共用的压气机称为风扇。
注：2---压气机入口，2.5---低压压气机出口，3---燃烧室入 口，4---涡轮入口，4.5---高压涡轮出口，5---尾喷管入口， 8---尾喷管临界截面，9---尾喷管出口
各类发动机简图
➢ 涡扇发动机截面划分
➢ 对于涡扇发动机，其内涵截面标注方法与涡喷发 动机相同。其外涵截面标注方法在相应截面后加2。 如风扇压气机出口3截面写为32截面，尾喷管出 口9截面写为92截面。
燃烧室：用来组织燃油与空气混合、燃烧， 释放化学能，不断给气体加热，以提高气 体温度。
活塞式发动机
• 四个行程：
– 进气行程 – 压缩行程 – 膨胀行程 – 排气行程
(1)进气行程 在进气行程中，排气门始终关闭，活塞在上死点时进气 门打开。因此，当活塞从上死点向下死点移动时，气缸 内容积扩大，压力减小，在气缸内外压力差的作用下， 混合气经过进气门进入气缸。活塞到达下死点，进气门 关闭，不再进气，于是进气行程结束。
– 对立式的活塞发动机，气缸编号的原则是，后端右 侧开始，按奇数编号；后端左侧开始按偶数编号，
– 单排星型活塞式发动机，气缸编号的原则是，从后 端向前端看，12点钟位置为１号气缸，然后按顺时 针编号
双排星型发动机气缸编号：
– 从后端向前看，后排 12点钟位置为１号气 缸，然后按顺时针奇 数编号。
(2)活塞涨圈
– 安装：在活塞涨圈槽内，借本身的弹力和燃气从 内面作用的侧压力，紧压在气缸壁上。
– 作用：防止燃气从燃烧室中泄漏出去；并阻挡滑 油，使渗到燃烧室中的滑油量降到最小。
的内压； 2. 必须使用轻金属材料制造，以便降低发动机重量； 3. 必须具有良好的导热性，以便有效地冷却； 4. 成本低，且易于制造、检查和维护。
气缸呈圆筒形，固定在机匣上，是混合气进行燃烧并将 燃烧释放出来的热能转变为机械能的地方。所以将发动 机产生功率的部件叫做气缸。 组成：气缸由气缸头和气缸筒两部分组成。 气缸头：气缸头提供了混合气燃烧的空间，在气缸头上 安装有进气门，排气门，两个电嘴。在气缸头上还有 进、排气操纵机构及散热片。 气缸筒：气缸筒由筒体和钢衬套组成。气缸筒的外表面 镶制有散热片，便于散热冷却。
由冷却液把吸收的热量耗散到周围的大气中。
3、按气缸排列的方式分 • 直列型 – 用在小型飞机上。 – 气冷式的，也有液冷式 • 星型。 – 气冷式的发动机。 – 广泛地用在各种飞机上。
航空活塞发动机的分类
航空活塞发动机的分类一、什么是航空活塞发动机？说起航空活塞发动机，可能大家脑袋里最先浮现的就是那种老式的小飞机，发动机轰隆轰隆地响。
它就是一种通过活塞运动来产生动力的发动机。
简单来说，就是靠气体膨胀推动活塞做往复运动，进而转动曲轴，最终推动螺旋桨或其他旋转装置来驱动飞机的发动机。
是不是听起来有点复杂？别担心，我们慢慢说。
活塞发动机可不只是飞行器的心脏，它的种类也是五花八门，今天我们就来好好聊聊它的分类，保证让你既听得懂又不无聊。
二、活塞发动机的基本分类1.水平对置发动机水平对置发动机，也叫做“水平双列发动机”，这名字一听就挺酷的，不是吗？它的工作原理是将两排活塞水平排列，每个活塞都对称工作。
这样做的好处是发动机的重心很低，能够有效降低飞机的振动。
这类发动机大多用于小型飞机，尤其是轻型私人飞机里，表现得非常好。
比如我们常见的“赛斯纳”飞机，它就采用这种发动机。
要知道，这种发动机的特点就是“稳定”，就像我们生活中常说的“稳如老狗”，飞起来平稳又舒适，驾驶员轻松又安心。
2.直列发动机说到直列发动机，大家可能会想到汽车发动机的样子。
对，没错！它就是将所有活塞垂直排列成一条直线。
为什么叫直列呢？就是这么直接！这种发动机的设计比较简单，制造起来也比较容易，因此在飞机中应用广泛，特别是一些中型飞机。
直列发动机的特点就是“耐用”，就像我们常说的“皮实能打”。
就算在复杂的飞行环境下，照样能保持稳定的表现，适合那些对安全性有较高要求的飞行任务。
3.星形发动机星形发动机的外形就像星星一样，活塞的排列呈放射状。
看着像一个巨大的“花朵”，这种发动机的好处就是能提供更强大的推力。
为什么呢？因为它的结构设计让每个活塞都能独立工作，彼此之间互不干扰，工作起来非常高效。
星形发动机通常用于老式的战斗机或大型运输机，像是二战时期的“波音B17”，就使用了这种发动机。
它的特点是“劲儿大”，完全不怕负荷，能承受长时间的高强度运转。
三、根据冷却方式的分类1.风冷发动机风冷发动机，你可以想象一下它就像是我们夏天的电风扇一样，靠着空气流动来散热。
航空概论-9发动机全
燃气涡轮发动机
空气喷气发动机
原理
牛顿第三定律 -- 作用力等于反作用力
喷气发动机在工作时，从前端吸入大量的空气， 燃烧后高速喷出。在此过程中，发动机向气体施加力 ，使之向后加速，气体也给发动机一个反作用力，推
动飞机前进。
喷气发动机的推重比
航空工程与技术概论
第九章 航空发动机
活塞式发动机 涡轮喷气发动机
涡桨发动机 涡轮风扇发动机
涡轴发动机 桨扇发动机
❖ 航空发动机（aero-engine），是为航空器提供推动力或支持力的 装置，是航空器的心脏。
❖ 自从飞机问世以来的几十年中，发动机得到了迅速的发展，从早期 的低速飞机上使用的活塞式发动机，到可以推动飞机以超音速飞行的 喷气式发动机，航空发动机已经形成了一个种类繁多，用途各不相同
国别 苏联
发动机型号 BK-1F
类型 涡轮喷气
装备的飞机 推力/重量比
米格15
～2.0
美国 苏联
J47 РД-9Б
涡轮喷气 加力涡轮喷气
F86 米格19
3～4
美国
J57
加力涡轮喷气
F100
20世纪40年代末到50年代中
国别 苏联 苏联 美国 美国
第二代航空燃气轮发动机
发动机型号
类型
装备的飞机 推力/重量比
下几个： (1)发动机功率
(2)功率重量比
(3)燃料消耗率
活塞式航空发动机发展阶段
喷气时代
两次世界 大战期间
逐步退出主要航空领 域，广泛应用在轻型低
速飞机和直升机上。
气冷发动机发展迅速
，发动机的性能提高很快
航空概论---航空发动机
我国航空发动机发展现状
歼 二 十
我国航空发动机发展现状
航空发动机是一个复杂的系统，它的发展成熟同样也是较为复杂的过 程，并非一朝一夕就能够得以顺利完成。相信以踏实认真的态度，刻 苦钻研的精神，一定会让我国的航空发动机工业一步步走向成熟，也 让中国不再只是一个航空大国，而成为一个航空强国。
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涡轮螺旋桨发动机
第一台涡轮螺旋桨发动机为匈牙利于1937年 设计、1940年试运转的 Jendrassik Cs-1。美国在 1956年服役的涡桨发动机T56/501，装于C-130运 输机、P3-C侦察机和E-2C预警机。它的功率范围 为2580～4414 kW，是世界上生产数量最多的涡 桨发动机之一，至今还在生产 。 螺旋桨在吸收功率、尺寸和飞行速度方面的限 制，在大型飞机上涡轮螺旋桨发动机逐步被涡轮 风扇发动机所取代，但在中小型运输机和通用飞 机上仍有一席之地。
P-47，绰号“雷电”，装备R-2800发动机，是美国共和飞机公司研 制的战斗机。该种机型产量达到15683架，是美国战斗机史上生产量 最大的飞机之一。
活塞式航空发动机举例
B-29战略轰炸机，装备 莱特公司的R-3350发动 机。世称“超级空中堡 垒”“史上最强的轰炸 机”，在轰炸东京等二 战及之后的战场都可以 看到他的身影，广岛和 长崎的两次原子弹袭击， B-29也是空中平台。
涡轮螺旋桨发动机
美国C-130运输机
美国E-2C预警机
涡轮螺旋桨发动机工作原理
涡轮螺旋桨发动机由螺旋桨和燃气发生器组成，螺旋桨由涡轮带动。 工作原理与涡轮风扇发动机近似，但产生动力方面却有着很大的不同， 涡轮螺旋桨发动机的主要功率输出方式为螺旋桨的轴功率。 涡轮螺旋桨发动机的螺旋桨后的空气流就相当于涡轮风扇发动机的外 涵道，由于螺旋桨的直径比发动机大很多，气流量也远大于内涵道， 因此这种发动机实际上相当于一台超大涵道比的涡轮风扇发动机。
航空活塞式发动机
2023-11-06contents •活塞式发动机概述•活塞式发动机的结构•活塞式发动机的性能•活塞式发动机的设计与分析•活塞式发动机的发展趋势与挑战•活塞式发动机的应用场景与案例分析目录01活塞式发动机概述活塞式发动机是一种往复式内燃机，通过在汽缸中燃烧燃料产生动力，推动活塞往复运动，从而驱动飞机飞行。
定义活塞式发动机具有结构简单、可靠性高、使用维护成本低等优点，但在飞行速度和效率方面相较于涡轮发动机存在局限。
特点定义与特点活塞从汽缸顶部开始运动，吸气口打开，空气被吸入汽缸中。
吸气活塞向下运动，空气被压缩。
压缩燃料在压缩后的空气中燃烧，产生高温高压气体。
燃烧活塞向上运动，高温高压气体推动活塞向上运动，带动曲轴转动，将动力输出。
排气活塞式发动机的工作原理使用汽油作为燃料，适用于低速小型飞机。
活塞式发动机的类型50系列发动机使用航空煤油作为燃料，适用于中速小型飞机。
60系列发动机使用航空汽油作为燃料，适用于高速小型飞机。
70系列发动机02活塞式发动机的结构气缸气缸是活塞式发动机的核心部件，用于封闭气室，并承受气体的压力。
活塞活塞在气缸中来回运动，将气体压力转化为旋转动力。
气缸与活塞气阀控制气体的流入和流出，确保发动机的运转。
燃烧室燃油和空气混合后在此处燃烧，产生高温高压气体推动活塞运动。
气阀与燃烧室燃油系统与点火系统燃油系统提供燃油，并确保燃油在正确的时间和地点进入燃烧室。
点火系统产生电火花，点燃混合气体，产生爆炸推动活塞。
冷却系统与润滑系统冷却系统防止发动机过热，确保其正常运转。
润滑系统提供润滑油，减少活塞和气缸之间的摩擦。
03活塞式发动机的性能活塞式发动机的功率通常以马力（hp）或千瓦（kW）为单位来衡量。
一般来说，活塞式发动机的功率取决于其气缸数量、冲程数和活塞面积等参数。
同时，发动机的转速也会对其功率产生影响。
扭矩扭矩是活塞式发动机产生旋转力量的能力，通常以牛顿米（Nm）为单位来衡量。
活塞式发动机的扭矩取决于其气缸数量、冲程数和活塞面积等参数，以及发动机的转速和油门设置。
航空发动机概述精品PPT课件
4、涡轮轴发动机
➢ 涡轮轴发动机用于直升机，与涡桨发动机相类似， 将燃气发生器产生的可用功几乎全部从动力涡轮 轴上输出，带动直升机的旋翼和尾桨。
➢ 涡轮轴发动机简图
发动机在飞机上的位置
机身内后部
发动机在飞机上的位置
机翼根部
发动机在飞机上的位置
机翼下（多用于旅客机）
发动机在飞机上的位置
机身后部平尾根部
冲压空气喷气发动机
脉动式空气喷气发动机
（2）燃气涡轮喷气发动机
发动机工作时，空气的压缩除了利用冲压 的作用外，主要依靠专门的压气机来完成。
燃气涡轮喷气发动机的分类
用于飞机的航空燃气轮机： 涡轮喷气发动机 涡轮风扇发动机 涡轮螺桨发动机
用于直升飞机的航空燃气轮机： 涡轮轴发动机
1、涡轮喷气发动机
一、航空活塞式发动机
按混合气着火的方法区分 点燃式发动机
电嘴产生电火花点燃混合气 压燃式发动机
不装电嘴
一、航空活塞式发动机
按冷却发动机的方法区分 气冷式发动机
直接利用飞行中的迎面气流来冷却气缸 液冷式发动机
利用循环流动的冷却液来冷却气缸
一、航空活塞式发动机
按气缸排列的方式区分 直列型发动机
二、喷气发动机
火箭发动机
固体火箭发动机
液体火箭发动机
无压气机式空 气喷气发动机
冲压式喷气发动机 脉动式喷气发动机
空气喷气发动机
涡轮喷气发动机
有压气机式空气喷 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
1、火箭发动机
火箭发动机自身带有氧化剂，燃料燃烧时 不需要外界输入空气来助燃，可以在真空 中飞行，飞行高度不受限制。
根据采用的燃料不同，分为固体燃料火箭 发动机和液体燃料火箭发动机两种。
飞机发动机分类和工作原理通用课件
更换磨损部件包括更换气缸、 轴承、密封圈等，这些部件的 更换周期取决于其磨损程度和 使用情况。
在更换部件时，应选择与原厂 相同规格和质量的部件，以确 保发动机的性能和安全性。
使用合适的润滑油
润滑油在发动机中起到润滑、冷却、 清洁和防锈的作用，使用合适的润滑 油对发动机的正常运转至关重要。
在加油过程中，应确保油液的清洁度， 防止杂质和水分进入发动机内部，从 而影响润滑效果和发动机的性能。
涡轮
总结词：能量转换
详细描述：涡轮是发动机中用于将燃烧产生的能量转换为机械能的部分，高温高压的燃气驱动涡轮旋转，涡轮 再通过传动轴将动力传递给压气机和螺旋桨，推动飞机前进。
04
火箭发动机的工作原理
推进剂燃烧
推进剂燃烧
火箭发动机通过燃烧推进剂产生大量热能， 将热能转化为动能，推动火箭升空。
推进剂类型
01
定期检查是确保飞机发动机正常 运转的重要措施。检查包括对发 动机各部件的外观检查、性能测 试以及油液分析等。
02
03
性能测试包括对发动机的功率、 燃油消耗率、排放等参数进行检 测，以评估发动机的性能状态。
04
更换磨损部件
随着发动机的使用，各部件会 逐渐磨损，如不及时更换，将 会影响发动机的性能和安全性。
固体火箭推进剂和液体火箭推进剂是两种常 见的推进剂类型，它们在燃烧效率和安全性 方面有所不同。
燃烧室压力
燃烧室压力是火箭发动机的重要参数，它影 响着发动机的推力和燃烧效率。
喷管工作原理
01
02
03
喷管形状
火箭发动机的喷管通常采 用收敛、扩张或轴对称形 状，以实现最佳的燃气膨 胀和推力输出。
喷管材料
喷管材料需要承受高温、 高压和腐蚀介质等恶劣环 境，常用的材料包括金属、 复合材料等。
航空发动机发展型谱
航空发动机发展型谱
航空发动机发展型谱是指航空发动机不同技术代表作的分类和发展历程。
根据不同的技术特点和发展阶段，航空发动机可以分为以下几个主要类型：
1. 活塞发动机：活塞发动机是最早的航空发动机，主要应用于轻型飞机和直升机。
它们通过活塞在气缸内上下运动，产生压缩空气，然后喷入燃料并点燃，产生推力。
2. 涡轮螺旋桨发动机：涡轮螺旋桨发动机是一种将涡轮增压器与螺旋桨相结合的发动机。
它们在设计上更加节能高效，适用于中型负载和地区航班。
3. 喷气式发动机：喷气式发动机是航空发动机的主要类型，适用于大型客机和军用飞机。
它们通过将高速喷出的燃料与压缩空气混合并点燃，产生高压高温的气体喷出，从而产生推力。
4. 高涵道比涡扇发动机：高涵道比涡扇发动机是喷气式发动机的一种进化型。
它们使用了更长的风扇和更多的涡轮级别，以提高推力效率和减少燃油消耗。
这种发动机广泛应用于现代商用飞机。
5. 超高涵道比涡扇发动机：超高涵道比涡扇发动机是最新一代的喷气式发动机，采用了更长的风扇和更多的涡轮级别，涵道比超过了10:1。
它们具有更高的推力效率和更低的燃油消耗，适用于大型宽体客机和远程飞行。
发动机发展型谱展示了航空发动机技术的进步和演变，从传统的活塞发动机到现代的高涵道比涡扇发动机，每一代发动机都具有更高的推力效率、更低的燃油消耗和更好的环境性能。
这种发展为航空产业的发展提供了强大的动力支持。
飞机发动机分类和工作原理通用课件
在燃烧室中，燃油与压缩后的空气混合并点燃，产生高温高压的燃气。
详细描述
燃油通过喷嘴进入燃烧室，并在压缩的高温空气中迅速蒸发、混合。然后，点火系统引发混合气体燃 烧，产生高温高压的燃气。这个过程释放大量能量，推动涡轮机叶旋转。
涡轮膨胀过程
总结词
高温高压的燃气在经过涡轮机叶时，推 动其旋转，同时自身压力和温度降低。
火箭发动机
火箭发动机的缺点是燃料消耗量大、 无法回收再利用、对环境影响较大等 。
随着环保意识的提高和航天技术的不 断发展，未来火箭发动机的发展将更 加注重环保和可持续性。
02
活塞发动机的工作原理
四冲程循环
吸气冲程
活塞从上止点移动到下止点， 进气门打开，空气进入气缸，
与燃油混合。
压缩冲程
活塞从下止点移动到上止点， 进气门和排气门关闭，空气和 燃油被压缩。
燃烧室
可燃混合气在燃烧室内燃烧，产生高温高压气体。
03
涡轮发动机的工作原理
压缩过程
总结词
空气在进入燃烧室之前，必须先经过压缩，以增加其压力和 温度。
详细描述
在压缩过程中，高速旋转的涡轮机叶通过绝热压缩使空气压 力和温度升高。这个过程需要消耗部分输入功，同时使得空 气达到点燃燃料所需的条件。
燃烧过程
推进力的产生
高温高压气体从发动机尾部喷出，产生反作用力，即推进 力。
推进力的大小取决于喷气速度、喷气量以及发动机的效率 等因素。
推进剂的存储与输送
推进剂和氧化剂分别储存在燃料箱和 氧化剂箱中，通过泵和管路将它们输 送到燃烧室。
为了保证推进剂的稳定供应和防止意 外事故，存储和输送系统需要具备安 全保护措施，如压力调节、过载保护 等。飞机发动机分类来自工作原理 通用课件目录
航空发动机结构-第二章几种典型的发动机
航空发动机结构-第二章几种典型的发动机在航空领域中，发动机是飞机的“心脏”，是飞机能够获得推进力和提供动力的关键组成部分。
发动机的结构和种类多种多样，下面将介绍几种典型的航空发动机。
1.活塞发动机活塞发动机是最早应用于飞机的内燃机，也是最常见的发动机类型之一、活塞发动机可分为直列式、对夹式和星型式等多种形式。
其原理是通过往复运动的活塞来吸入和压缩燃油和空气混合物，然后在燃烧室中点燃并释放能量，推动飞机前进。
活塞发动机结构简单，维护方便，但功率相对较低，适用于小型飞机。
2.涡轮发动机涡轮发动机是目前应用最广泛的一种航空发动机。
涡轮发动机分为涡轮螺旋桨发动机和喷气发动机两大类。
涡轮螺旋桨发动机是通过将燃油燃烧释放的热能转化为机械能，驱动传动系统旋转，带动螺旋桨旋翼，产生推力。
喷气发动机则是通过将压缩空气与燃料混合后点燃并喷出高速气流，产生后向推力。
涡轮发动机功率大，燃油效率高，适用于各种类型的飞机。
3.涡扇发动机涡扇发动机是喷气发动机的一种特殊形式，由于其具有较高的推力、较低的噪音和较好的燃油经济性，目前已成为商业航空领域中最主要的发动机类型。
涡扇发动机通过将前后两个涡轮连接在同一轴上，形成高压涡轮和低压涡轮，从而实现高效的推力产生。
涡扇发动机具有高推力、高燃油效率和低噪音等优点，适用于中长途商业飞机。
4.激光发动机激光发动机是一种高科技发动机，利用激光束对高温等离子体进行加热，产生推进力的原理。
激光发动机具有结构简单、燃料消耗少和推力大等优势，但目前仍处于实验阶段，尚未实现商业应用。
以上是几种典型的航空发动机，每种发动机都有其独特的优点和适用范围。
随着科技的进步和航空领域的发展，未来可能还会出现更多新型的发动机。
活塞式发动机
活塞式航空发动机（aircraft piston engine）1、概念：往复式发动机也叫活塞发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机。
航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合，在密闭的容器（气缸）内燃烧，膨胀作功的机械。
活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）力。
所以，作为飞机的动力装置时，发动机与螺旋桨是不能分割的。
为航空器提供飞行动力的往复式内燃机。
发动机带动空气螺旋桨等推进器旋转产生推进力。
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。
最常用的往复式发动机是利用汽油或者柴油燃料产生压力的。
通常都不止一个活塞，每个活塞都在气缸内，燃料－空气混合物被注入其内，然后被点燃。
热气膨胀，推动活塞向后运动。
活塞的这种直线运动通过连杆和曲轴转换成圆周运动。
这种发动机经常被通称为内燃机，尽管内燃机并不必须包括活塞。
现在的利用并不是很多，水蒸气是另一种叫做蒸气式发动机的往复式发动机的能源。
这种情况下是利用非常高的蒸气压力来驱动活塞。
蒸气能的大部分利用中，活塞发动机已经被更为高效的涡轮机所取代，由于要求有更高的力矩活塞已经更多的运用到轿车领域中。
2、工作原理：活塞式航空发动机是一种4冲程、电嘴点火的汽油发动机。
曲轴转动2圈,每个活塞在汽缸内往复运动4次,每次称1个冲程。
4个冲程依次为吸气、压缩、膨胀和排气,合起来形成1个定容加热循环（见工程热力学）。
发动机热效率与压缩比和燃烧后工质(工作介质)温度有关。
过大的压缩比会使工质的压力和温度过高,燃油可能在未被电嘴点火前就自动燃烧并形成爆震波（见燃烧学），引起汽缸局部过热和增大零件负荷，降低发动机的可靠性。
提高汽油的辛烷值（见航空燃油）是提高压缩比、防止爆震的有效措施。
航空汽油的辛烷值一般在100以上。
每个汽缸能发出的功率受到工质温度的限制。
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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
• 4个过程：压缩、燃烧、膨胀、等压放热
•推力：作用于发动机内外表面上压力的合力。 可达几千至几十万N。
•单位推力：每单位流量（kg/s）的空气进入发动机所 产生的推力。 •推重比：地面最大工作状态推力和其结构重量之比 （8-10），区别全机推重比（1，0.4） •耗油率：产生单位推力每小时所消耗的燃料，单位 kg/(Nh)，目前可达0.04 kg/(Nh)。 •长寿命、高可靠性、维修方便、噪声小等。
3.2.4 航空活塞式发动机主要性能指标
1）发动机功率
•可用与驱动螺旋桨的功率称为有效功率（kW） •航空发动机中，200kW到3500kW
2）功率重量比
•发动机提供功率和发动机重量之比（kW/kg） •功率达到1.85 kW/kg
3）燃料消耗率(耗油率)
•经济性的指标，产生1kW功率在每小时所消耗的燃料的 质量（kg/kWh) •耗油率为0.26-0.28 kg/kWh
动机 火箭涡 轮喷气
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
3.2 活塞式航空发动机
• 燃烧汽油的往复式内燃机。
• 早期飞机和直升机用的航空发动机，用于 带动飞机螺旋桨或直升机旋翼。
• 二次大战后，被燃气涡轮发动机所取代。
3.2.1 活塞式发动机的主要组成
排气活门 气缸
P182-P183 3， 4， 5， 6， 12，15，17，18， 25，26，29，30
课堂作业四（5分钟后交）
用作业纸写
1、活塞式与喷气发动机在产生推力方式上
的主要区别是什么？ 2、活塞式和喷气式发动机分别采用汽油还
是航空煤油？ 3、歼十飞机采用两侧进气还是腹部进气方
式？
航空航天概论
第 3 章 飞行器动力系统
曲轴
•组成
进气活门 •活塞在气缸中的往
复运动，并将燃料
活塞
的化学能通过燃烧
螺旋 桨
3.2.2 活塞式发动机的工作原理
进气 压缩 燃烧 排气 •四冲程：进气、压缩、膨胀、排气
发动机本身只能提供轴功率,拉力由 曲柄带动的螺旋桨旋转产生，两者 共同构成动力装置
概述
1) 动力系统含义
• 包括发动机和辅助系统,飞行器的“心脏” • 飞机的“心脏病”问题。
2) 按推力形式分两大类
• 不直接产生推力。如活塞式发动机： 热能机械能螺旋桨或旋翼推力或拉力 螺旋桨旋转阻力靠发动机克服
• 直接反作用力产生推力。如喷气式发动机： 工质（空气和燃料）高温喷出反作用力
3.1 发动机的分类及特点
航空航天概论
第 3 章 飞行器动力系统
概述
1) 动力系统含义
• 包括发动机和辅助系统,飞行器的“心脏” • 飞机的“心脏病”问题。
2) 按推力形式分两大类
• 不直接产生推力。如活塞式发动机： 热能机械能螺旋桨或旋翼推力或拉力 螺旋桨旋转阻力靠发动机克服
• 直接反作用力产生推力。如喷气式发动机： 工质（空气和燃料）高温喷出反作用力
飞行速度高 时推进效率 急剧下降， 不能作为超 音速飞机的 动力
3.2.3 活塞式发动机的辅助系统
•辅助系统
•保障发动机正 常工作
活塞式发动机形式 星形 X形 V形 直立式 对立式
星形发动机
气冷式
直立式发动机
V形发动机
液冷式
活塞发动机双排14缸星形气冷发动机
哈尔滨东安发动机公司研制， 用于C-46、图-2、伊尔-14等飞机。 活塞-8于1961年9月开始研制,1963年10月投入批生 产。到1980年停产累计制造1300多台
4）优缺点
•功率小、重量大、阻力大、高速时特性差 •低速时，效率高、耗油率低、价格低、噪音小
歼七 机头正面进气
歼八
F-16 腹部进气
歼十 EF 2000
两侧进气（机身、翼根） 鹞
歼八II
X-45
F-117
背部进气 B-2
三叉戟
短 舱 正 面 进 气
7）排气系统
• 整理燃烧后的气流，燃气膨胀加速喷出，产生推力 • 中介管由整流锥和支板组成，起整流作用。 • 喷口有亚音速和超音速喷口两种。
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
动机 火箭涡 轮喷气
8）涡喷发动机的优缺点
• 目前航空发动机的主要形式 • 优点：转速高、推力大、重量轻、体积小、功率
大、稳定运行，启动方便。 主要用于超音速飞行，最大2-3马赫数。
• 缺点：耗油大（特别是低转速时），经济性差， 排气速度大，噪声大。
9）设计原则：压力高,燃烧稳，温度高
课后作业四（下周四交D516） 用作业本写