飞行器的动力系统资料

▪ 3.3.2 燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发动 机，它主要由压气机、燃烧室和涡轮组成。按核心 机出口燃气可用能量的利用方式不同，燃气涡轮发 动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮 螺桨发动机、涡轮桨扇发动机、涡轮轴发动机和垂 直起落发动机等。
涡轮喷气发动机
▪ (1)进气道系统
▪ 不同类型的发动机由于其结构和产生推力的原理的不同，适合不同的速 度和高度范围，如图3—2所示列出了各类发动机的适用范围情况。
3.2 活塞式航空发动机
▪ 3．2．1 活塞式发动机的主要组成
1—气缸；2-活塞；3-进气门；4-进气阀；5-排气门； 6-排气阀；7-连杆；8-曲轴
▪ 3．2．2 活塞式发动机的工作原理
功用：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 动机所需要的空气量。尤其是在高速飞行 的情况下，要通过进气道将高速气流的速 度逐渐降下来，尽量将气流的动能转变为 压力势能，然后再进入压气机，保证压气 机有良好的工作条件。
分类：根据飞机飞行速度的不同，进气 道可分为亚声速进气道和超声速进气道。
发动机内燃料燃烧时产生的热量除转化为动能和排出的废气所带走的部分内 能外，还有很大一部分传给了气缸壁和其他有关机件。冷却系统的作用就是将 这些热量散发出去，以保证发动机的正常工作。 (5)启动系统
将发动机发动起来，需要借助外来动力，通常用电动机带动曲轴转动使发动 机动。 (6)定时系统
定时系统是由曲轴带动凸轮盘推动连杆和摇臂，定时将进气活门和排气活门 开启和关闭的系统。
典型结构：
▪ (5)加力燃烧室
功用：加力燃烧室位于涡轮的后面，流经 涡轮的燃气中还有不少氧气，因此 可以在加力燃烧室再次喷油燃烧， 以提高喷管出口燃气的喷射速度而 加大推力。
▪ (6)尾喷管 功用：燃气膨胀加速产生反推力、抑制噪 音和红外辐射。 典型结构：
涡轮螺桨发动机
1-螺旋桨；2-减速齿轮；3-进气道；4-压气机；5-燃烧室；6-涡轮；7-尾喷管
飞行器动力系统
飞行器的心脏
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3.1 发动机的分类及特点 3.2 活塞式发动机 3.3 空气喷气发动机 3.4 火箭发动机 3.5 组合式发动机 3.6 非常规推进系统
3.1 发动机的分类及特点
▪ 飞行器发动机的种类很多，其用途也各不相同。通常可以按发动机产生 推力原理的不同和发动机工作原理的不同将发动机分为如下4大类，如 图示。
▪ (2)压气机
功用：提高进入发动机燃烧室的空气压 力。它是利用高速旋转的叶片对空气做功 的。
分类：压气机有离心式和轴流式两种类型。
轴流式压气机组成
▪ (3)燃烧室
功用：是燃料与从压气机出来的高压空气混合燃烧 的地方。燃料(航空煤油)燃烧后，燃料的化 学能转变为内能，气体温度和压力升高。高 温、高压的气体冲向涡轮，驱动涡轮旋转而 发出功率。
3．4 火箭发动机
▪ 如前所述，空气喷气发动机燃料的燃烧需要利用大气中的氧气作为氧化 剂，因此只能作为航空器飞行的动力。而火箭发动机的特点是不仅自带 燃烧剂，而且自带氧化剂，它既能在大气层内工作，也可在大气层外的 真空中工作。因此可作为火箭、导弹和航天器飞行的主要动力。
▪ 按加速工作介质(气流)的能源的不同，火箭发动机可分为化学能火箭发 动机与非化学火箭发动机(如电能火箭发动机、核能火箭发动机等)。目 前使用最多的是化学能火箭发动机。化学能火箭发动机的工作原理是将 燃烧剂和氧化剂在燃烧室进行燃烧，将化学能转变成内能， 生成高温燃 气，经尾喷管喷出而产生推力。
▪ 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 (3)推重比 (4)单位耗油率
两种典型的冷却方式：
▪ 3．2．3 活塞式发动机的辅助系统
(1)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。
(2)燃料系统 燃料系统由燃料泵、气化器或燃料喷射装置等组成。燃料泵将汽油压人气化
器，汽油在此雾化并与空气混合进入气缸。 (3)点火系统
点火系统由磁电机产生的高压电在规定的时间产生电火花，将气缸内的混合 气体点燃。 (4)冷却系统
涡轮风扇发动机
1-风扇；2-压气机；3-燃烧室；4-高压涡轮；5-低压涡轮；6-尾喷管
涡轮桨扇发动机
涡轮轴发动机
垂直起落发动机
可转喷口的涡轮风扇发动机
升力风扇发动机
▪ 3．3 .3 冲压喷气发动机
冲压发动机的组成
▪ 3．3．4 涡轮喷气发动机的工作状态 发动机规定的工作状态通常有 起飞状态： 最大状态： 额定状态： 巡航状态： 慢车状态：
基本结构形式：由火焰筒、喷嘴、涡流器和燃烧室 外套组成 。
典型结构： 单管燃烧室 联管燃烧室 环管燃烧室
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。
活塞发动机一般都用汽油作为燃料，它的每一循环包括四个行程 (即活塞在气缸中上下运动各两次)，即进气行程、压缩行程、膨胀行 程和排气行程，如图3—3所示。
在进气行程，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人气缸内。 在压缩行程，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。在膨胀行程，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，并由连杆传给曲轴，成为带动螺旋 桨转动的动力。所以膨胀行程也叫做功行程。在排气行程，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，此时就完成了四个行程的循环。