飞行器发动机的分类及工作原理.
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航空发动机原理航空发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力,是飞行器的心脏。
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,还有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等,时至今日,航空发动机已经形成了一个种类繁多,用途各不相同的大家族。
航空发动机常见的分类原则有两种:按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。
按发动机是否须空气参加工作,航空发动机可分为两类1、吸空气发动机简称吸气式发动机,它必须吸进空气作为燃料的氧化剂(助燃剂),所以不能到稠密大气层之外的空间工作,只能作为航空器的发动机。
一般所说的航空发动机即指这类发动机。
如根据吸气式发动机工作原理的不同,吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气式发动机和脉动喷气式发动机等。
2、火箭喷气式发动机是一种不依赖空气工作的发动机,航天器由于需要飞到大气层外,所以必须安装这种发动机。
它也可用作航空器的助推动力。
按形成喷气流动能的能源不同,火箭发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。
按产生推进动力的原理不同,飞行器的发动机又可分为1、直接反作用力发动机直接反作用力发动机是利用向后喷射高速气流,产生向前的反作用力来推进飞行器。
直接反作用力发动机又叫喷气式发动机,这类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机,脉动喷气式发动机,火箭喷气式发动机等。
2、间接反作用力发动机两类。
间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气作功,使空气加速向后(向下)流动时,空气对螺旋桨(旋翼)产生反作用力来推进飞行器。
这类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨风扇发动机等。
而涡轮风扇发动机则既有直接反作用力,也有间接反作用力,但常将其划归直接反作用力发动机一类,所以也称其为涡轮风扇喷气发动机。
附图:活塞式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。
直升机的发动机直升机是一种垂直升降的飞行器,它的独特之处在于它们的发动机。
直升机发动机的设计和特点使其能够提供足够的动力来支持垂直升降和平稳的飞行。
本文将探讨直升机发动机的工作原理、分类和应用。
工作原理直升机发动机的工作原理和其他飞机发动机有很大的不同。
直升机需要能够提供足够的动力来驱动旋翼以产生升力,并且要能够改变旋翼的转速来实现垂直升降。
因此,直升机发动机通常采用柴油机、汽油机或涡轮发动机。
内燃机内燃机主要包括柴油机和汽油机。
柴油机是直升机中最常见的发动机类型之一。
它们具有高扭矩和低转速的特点,适合用于提供旋翼所需的动力。
与柴油机相比,汽油机通常更小巧轻便,但其功率输出较低。
内燃机通过燃烧燃料来产生高压气体,然后将其转化为机械能来驱动旋翼。
涡轮发动机涡轮发动机是直升机中更常见的发动机类型之一。
它们分为涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机两种类型。
涡轮螺旋桨发动机将湍流气流通过涡轮螺旋桨喷嘴进行加速,并利用加速的气流来产生升力。
涡轮轴发动机则将涡轮的旋转动力传递到传动系统中,以驱动旋翼。
分类根据直升机发动机的不同特点和工作原理,可以将其分为不同的分类。
单发和双发直升机可以分为单发和双发两种类型。
单发直升机只有一个发动机,它提供所有所需的动力。
双发直升机则有两个发动机,这样即使其中一个发动机发生故障,直升机仍然能够继续飞行。
活塞发动机和涡轮发动机根据发动机的工作原理,直升机发动机可以进一步分为活塞发动机和涡轮发动机两种类型。
活塞发动机主要包括柴油机和汽油机,它们通过往复运动的活塞来产生动力。
涡轮发动机包括涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机,它们通过涡轮来产生动力。
应用直升机发动机的应用范围非常广泛,主要分为军用和民用两类。
军用直升机在军事领域中起着至关重要的作用。
它们用于战场侦察、空中支援、救援任务和运输等各种任务。
军用直升机通常需要更强大的发动机来应对复杂的环境和任务需求。
民用在民用领域,直升机被广泛应用于空中救援、货物运输、旅游观光和警用任务等方面。
飞机的发动机的原理飞机的发动机是飞行器的重要部件,它负责提供动力来推动飞机飞行。
飞机发动机的原理可以分为喷气式发动机和螺旋桨发动机两种。
以下将分别介绍它们的工作原理。
1. 喷气式发动机原理:喷气式发动机利用喷出高速气流产生的反作用力来推动飞机。
它由进气系统、压气系统、燃烧系统和喷口系统组成。
- 进气系统:进气系统的作用是将外界空气引入发动机以供燃烧和压缩。
进气系统中有一个叶轮机,它利用高速旋转的叶片将空气压缩进入燃烧室。
- 压气系统:压气系统包括压气机和高压涡轮。
压气机通过旋转的叶片将空气进行进一步的压缩,使其具有足够的能量用以燃烧。
高压涡轮从燃烧室排出的废气中获得能量,进而驱动压气机。
- 燃烧系统:燃烧系统由燃烧室和燃烧器组成。
在燃烧室内,压缩后的空气与燃料混合后点燃,产生高温高压的气体。
燃烧过程中产生的废气会通过高压涡轮排出。
- 喷口系统:废气从高压涡轮排出后,会经过喷管,通过喷嘴以高速喷出。
当高速气流喷出时,产生的反作用力推动了飞机向前飞行。
2. 螺旋桨发动机原理:螺旋桨发动机通过螺旋桨的旋转产生推力。
它由气缸、曲轴和螺旋桨组成。
- 气缸:气缸是螺旋桨发动机的关键部件,它由一个或多个气缸组成。
每个气缸内都有活塞,活塞以往复运动形式压缩和释放燃气。
- 曲轴:曲轴连接活塞,将活塞来回的线性运动转化为旋转运动。
曲轴的旋转产生的动力被传递给螺旋桨,推动其旋转。
- 螺旋桨:螺旋桨由一系列叶片组成,它们形成螺旋状排列。
当发动机运转时,曲轴的旋转将动力传递给螺旋桨,引起其旋转。
螺旋桨的旋转会引起周围空气的流动,产生气流,进而产生推力,推动飞机向前飞行。
综上所述,喷气式发动机通过排出高速废气产生反作用力来推动飞机,而螺旋桨发动机则利用螺旋桨的旋转产生推力。
两种发动机各有优势,喷气式发动机通常用于大型喷气式客机,而螺旋桨发动机多用于小型飞机。
随着科技的发展,各种新型发动机的研发也在不断进行,以进一步提高飞机的性能和效率。
飞行器的动力和动力系统飞行器是一种能够在空中自由移动的交通工具。
它通过一系列的动力系统来提供动力,使得它能够在空中稳定地飞行,前进和改变方向。
本文将详细介绍飞行器的动力和动力系统的原理。
一、飞行器动力的类型飞行器的动力可分为内燃机动力和电力动力两大类。
内燃机动力主要是采用燃油作为燃料,通过烧燃油产生高温和高压气体,驱动发动机输出动力。
而电力动力则是采用电能作为动力,电能驱动电机直接产生动力。
常见的飞行器类型,如飞机、直升机、无人机、火箭等,它们的动力类型也是多种多样的。
二、飞行器动力的原理1. 内燃机动力的原理内燃机动力主要是以燃烧燃料生成高温和高压气体,进而驱动发动机输出动力。
内燃机的组成部分包括气缸、活塞、曲轴等,燃料在进气门、燃料进口、空气滤清器等部分混合后,在产生火花的电极激发下,在燃烧室内燃烧形成高温和高压气体,进而驱动活塞运动,通过曲轴输出动力。
内燃机动力的优点是功率大、质量轻等,常用于大型飞机、卫星、火箭等动力。
2. 电力动力的原理电力动力则是以电能直接驱动电机输出动力。
电力动力的优点是转速高、响应灵敏等特点,因此应用于无人机、航模等小型飞行器。
电力动力的组成部分包括电池、电机、电调等,电能储存于电池中,经过电调调整后输入电机,电机高速旋转输出动力,从而驱动整个飞行器飞行。
三、飞行器动力系统介绍1. 内燃机动力系统内燃机动力系统一般由燃料供应系统、点火系统、润滑系统、冷却系统等多个部分组成。
其中燃料供应系统是指将汽油、柴油等燃料送入燃烧室进行燃烧,点火系统则是指引发燃烧的火花塞,润滑系统是指给机械部分提供油脂润滑,冷却系统则是冷却发动机的冷却系统,有效地控制发动机高温而导致的劣化。
2. 电力动力系统电力动力系统主要是由电池、电机、电调等部分组成。
其中电池是储存电能的载体,电机通过电能驱动旋转,而电调则是对电机转速进行控制。
电力动力升级的主要是提高电池的性能,可以更好地提高其储能和输出功率,同时降低其自重,使得电力飞机可以达到更好的性能。
飞行器动力工程知识点总结一、飞行器动力系统概述飞行器动力系统是指驱动飞行器进行飞行的动力装置,是飞行器的重要组成部分,其性能直接影响着飞行器的飞行性能、经济性和安全性。
飞行器动力系统主要包括发动机、推进系统、燃料系统等部分。
1. 发动机发动机是飞行器动力系统的核心部件,其功能是将燃料燃烧产生的能量转化为机械能,推动飞行器进行飞行。
发动机根据其工作原理和结构,可以分为涡轮喷气发动机、涡桨发动机、活塞发动机、火箭发动机等几种类型。
2. 推进系统推进系统是将发动机产生的动力转化为推进力,推动飞行器进行飞行。
推进系统通常包括涡轮风扇、涡轮喷气发动机喷管、尾喷管等部分。
3. 燃料系统燃料系统是为发动机提供燃料和润滑油的系统,包括燃料供给系统、燃烧系统、排油系统等部分。
二、飞行器动力系统的基本原理和工作过程1. 动力系统的基本原理飞行器动力系统的基本原理是利用燃料的化学能转化为机械能,进而产生推进力,推动飞行器进行飞行。
不同类型的发动机有不同的工作原理,如涡轮喷气发动机是利用高速喷气产生的推进力进行推进,活塞发动机是通过活塞往复运动产生的机械能推动飞行器飞行。
2. 工作过程飞行器动力系统的工作过程通常包括燃烧室的燃烧过程、喷气和推进过程、涡轮的驱动过程等。
燃烧室的燃烧过程是将燃料燃烧产生高温高压气体,喷气和推进过程是将高温高压气体喷出产生推进力,涡轮的驱动过程是将喷出的气体推动涡轮转动,带动飞机前进。
三、飞行器动力系统的性能指标及影响因素1. 性能指标飞行器动力系统的性能指标主要包括动力性能、经济性能、可靠性等几个方面。
动力性能包括推力、功率、燃油效率等指标;经济性能包括单位功率燃油消耗、维护成本等指标;可靠性包括故障率、寿命等指标。
2. 影响因素影响飞行器动力系统性能的因素有很多,主要包括发动机结构和效率、燃料质量和供应、气温、气压等环境因素、飞行器的设计和载荷等因素。
四、飞行器动力系统的设计与发展1. 设计要求飞行器动力系统的设计要求主要包括实现足够的推力和功率、提高燃油效率、确保可靠性和安全性等几个方面。
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。
涡桨发动机的工作原理涡桨发动机(Turboprop Engine)是一种利用喷气推力和螺旋桨推力相结合的发动机,广泛应用于小型飞机、直升机、无人机等航空器上。
相比于喷气发动机,涡桨发动机在低速飞行和短距起降等方面具有更好的性能,因此被广泛使用。
涡桨发动机的工作原理可分为四个主要步骤:空气压缩、燃烧、喷气推力产生和桨叶推力产生。
1.空气压缩:涡桨发动机的工作始于空气的吸入。
飞行器前进时,空气通过发动机的进气道进入压气机。
在压气机的作用下,空气被一系列的旋转叶片加速和压缩,增加其压力和温度。
压气机通常采用多级压缩,每级都包括一对转子,通过旋转将空气压缩到更高的压力。
经过压缩后,空气流向燃烧室。
2.燃烧:在燃烧室中,燃料喷射器以精确的时间和速度将燃料喷入高压空气中。
然后,燃料与空气混合并点燃,产生高温和高压的燃烧气体。
这些燃烧气体在约2000摄氏度的高温下产生。
理想情况下,燃烧气体中的所有燃料都应完全燃烧,并且不产生过多的残留物。
3.喷气推力产生:燃烧室的高温高压燃烧气体通过喷嘴进入喷嘴中心的燃气轮机。
燃气轮机是一种旋转机构,由横向排列的多个前后相连的轮叶组成。
燃气发动机中,大部分能量都来自于燃烧气体流过和推动这些轮叶。
当燃气轮叶开始旋转时,其转动力矩通过轴向传递给压气机和其他附件,维持发动机的正常运转。
同时,燃气轮机的旋转力矩还通过减速器传递给螺旋桨。
4.桨叶推力产生:涡桨发动机的最后一步是利用涡桨及其驱动机构产生推力。
涡桨是计算机设计的航空桨叶,具有较高的效率。
涡桨由一系列相互连接的桨叶组成,类似于旋转的螺旋形翅膀。
螺旋桨的驱动机构通常由燃气轮叶通过减速器驱动。
燃气轮叶的旋转力矩通过减速器传递给桨叶,推动桨叶旋转。
桨叶的旋转通过空气的阻力产生推力,推动飞行器向前移动。
总结起来,涡桨发动机的工作原理是:空气经过压气机被压缩后,进入燃烧室与燃料混合并燃烧,产生高温高压的燃烧气体。
燃烧气体通过喷嘴进入燃气轮叶,驱动燃气轮叶旋转,并将旋转力矩传递给螺旋桨驱动机构。
航空发动机原理航空发动机是飞机的心脏,是飞机能够飞行的动力来源。
它的工作原理涉及到燃烧、推进和空气动力学等多个领域,是航空工程中的重要组成部分。
本文将从航空发动机的工作原理、结构组成和发展历程等方面进行介绍。
首先,我们来了解一下航空发动机的工作原理。
航空发动机的工作原理主要是利用燃料的燃烧产生高温高压气体,通过喷射和膨胀来产生推力,从而推动飞机飞行。
而这一过程涉及到燃烧室、涡轮、喷嘴等多个部件的协同作用。
通过这种方式,航空发动机能够将燃料的化学能转化为机械能,推动飞机前进。
其次,航空发动机的结构组成也是非常复杂的。
一般来说,航空发动机包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部件。
其中,压气机负责将空气压缩,提高空气的密度;燃烧室则是将燃料和空气混合并燃烧,产生高温高压气体;涡轮则是利用高温高压气体驱动,带动压气机和飞机的其他部件;喷管则是将高速高温气体喷出,产生推力。
这些部件相互协调,共同完成了航空发动机的工作。
最后,我们来看一下航空发动机的发展历程。
航空发动机的发展经历了蒸汽喷气机、涡轮喷气机、涡扇发动机等多个阶段。
随着科技的进步和工程技术的发展,航空发动机的性能不断提升,燃油效率不断提高,噪音和排放也得到了有效控制。
同时,航空发动机的结构也越来越复杂,材料和制造工艺也得到了极大的改进。
可以说,航空发动机的发展历程是航空工程领域的一部分历史,也是人类科技进步的重要标志之一。
总的来说,航空发动机是现代航空工程中的重要组成部分,它的工作原理、结构组成和发展历程都是非常值得深入研究的课题。
通过对航空发动机的深入了解,可以更好地把握航空工程的发展方向,推动航空技术的不断进步。
希望本文能够为读者对航空发动机有更清晰的认识,激发大家对航空工程的兴趣和热情。
直升飞机发动机工作原理一、引言直升飞机是一种垂直起降的飞行器,其发动机是实现飞行的关键部件。
本文将从直升飞机发动机的工作原理、构造和工作过程三个方面进行介绍。
二、直升飞机发动机的工作原理直升飞机发动机的工作原理主要包括热力循环原理和动力输出原理。
热力循环原理是指发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体,然后通过喷气口排出高速高温的尾气,产生推力以推动飞机运动。
而动力输出原理则是指发动机通过传动装置将高速旋转的发动机轴输出动力,驱动直升飞机的旋翼或尾旋翼进行升力的产生和控制。
三、直升飞机发动机的构造直升飞机发动机通常由燃烧室、喷气口、涡轮和压气机等组成。
燃烧室是发动机内燃烧燃料的区域,燃料在其中与空气混合并点燃,产生高温高压气体。
喷气口是燃烧室的出口,通过喷气口排出高速高温的尾气,产生推力。
涡轮是发动机内的旋转部件,由高温高压气体驱动旋转。
涡轮可分为高压涡轮和低压涡轮,高压涡轮通常驱动压气机,低压涡轮通常驱动传动装置。
压气机是发动机的压缩部件,主要由多级叶轮组成。
压气机通过旋转的叶轮,将空气压缩成高压气体,提供燃烧所需的高温高压环境。
四、直升飞机发动机的工作过程直升飞机发动机的工作过程通常包括进气、压缩、燃烧和喷气四个阶段。
进气阶段,发动机通过进气道吸入大量空气。
进气道通常位于飞机的前部,可以有效地捕获和压缩空气。
压缩阶段,进入发动机的空气被压缩成高压气体。
压缩过程中,空气经过多级叶轮的作用,逐渐增加气压和气温。
燃烧阶段,高压气体进入燃烧室与燃料混合并点燃。
燃烧产生的高温高压气体进一步增加气压和气温,并释放出大量的热能。
喷气阶段,高温高压气体通过喷气口排出,形成高速喷流。
喷气产生的反作用力推动直升飞机向上或向前运动。
五、总结直升飞机发动机是实现飞行的关键部件,其工作原理主要包括热力循环原理和动力输出原理。
发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体,并通过喷气口排出高速高温的尾气,产生推力以推动飞机运动。
同时,发动机也通过传动装置将高速旋转的发动机轴输出动力,驱动直升飞机的旋翼或尾旋翼进行升力的产生和控制。
飞行器的原理和分类飞行器是一种能够在大气中自由航行的交通工具,它依靠空气动力学原理以及各种动力系统来实现飞行。
本文将探讨飞行器的原理和分类。
一、飞行器的原理1. 空气动力学原理飞行器在空中飞行时依靠空气动力学原理,其中最重要的是气流和升力的作用。
气流是指空气在飞行器周围流动的状态,而升力是由于气流对飞行器产生的上升力量。
飞行器的翼面形状、机翼的攻角和飞行速度都会影响气流的流动和升力的大小。
2. 动力系统飞行器的动力系统是提供推进力量的关键,常见的动力系统包括螺旋桨、喷气发动机和火箭引擎等。
螺旋桨通过旋转提供向前的推力,喷气发动机则是通过喷射燃料燃烧产生的高速气流来推动飞行器前进,火箭引擎则是利用燃烧推进剂产生的反冲力来推动飞行器。
二、飞行器的分类根据不同的原理和用途,飞行器可以分为以下几类:1. 飞机飞机是一种以机翼产生升力并以螺旋桨或喷气发动机提供推进力的飞行器。
根据用途和结构,飞机可以进一步分为商用飞机、军用飞机和私人飞机等。
商用飞机主要用于民航运输,军用飞机则用于军事任务,而私人飞机则被一些富豪和高管用于个人交通。
2. 直升机直升机是一种通过旋转翅膀产生升力和提供推进力的飞行器。
它可以在垂直起降,并且能够悬停在空中。
直升机广泛应用于军事、医疗救援和警务等领域,其灵活性赋予了它独特的优势。
3. 无人机无人机是一种不需要人操控的自动飞行器,它可以通过远程控制或预设的路径进行飞行任务。
无人机的应用范围非常广泛,包括军事侦察、航拍摄影、快递物流等。
4. 高空飞行器高空飞行器是指能够在离地球大气层较远的高空进行飞行的飞行器。
典型的高空飞行器有卫星和航天飞机等。
卫星用于通信、导航和气象预报等领域,而航天飞机则可用于进行载人航天探索。
总结:飞行器的原理和分类涵盖了从飞机、直升机到无人机和高空飞行器的广泛范围。
它们通过理解空气动力学原理和不同的动力系统,实现了在大气中的自由飞行。
飞行器的不断发展和应用为人类带来了便利和进步,并在各个领域发挥着重要作用。
飞行器发动机的分类及工作原理飞行器发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力,是飞行器的心脏。
自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,还有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等。
时至今日,飞行器发动机已经形成了一个种类繁多,用途各不相同的大家族。
飞行器发动机常见的分类原则有两个:按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。
按发动机是否需要空气参加工作,飞行器发动机可分为两类:吸气式发动机和火箭喷气式发动机。
吸空气发动机简称吸气式发动机,它必须吸进空气作为燃料的氧化剂 (助燃剂,所以不能到稠密大气层之外的空间工作,只能作为航空器的发动机。
一般所说的航空发动机即指这类发动机。
根据吸气式发动机工作原理的不同,吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气发动机和脉动喷气发动机等。
火箭喷气发动机是——种不依赖空气工作的发动机。
航天器由于需要飞到大气层外,所以必须安装这种发动机。
它也可用作航空器的助推动力。
按形成喷气流动能的能源不同,火箭喷气发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。
按产生推进动力的原理不同,飞行器发动机又可分为直接反作用力发动机和间接反作用力发动机两类。
直接反作用力发动机是利用向后喷射高速气流,产生向前的反作用力来推进飞行器。
直接反作用力发动机又叫喷气式发动机,这类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机,脉动喷气式发动机,火箭喷气式发动机等。
间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气作功,使空气加速向后(向下流动时,空气对螺旋桨(旋翼产生反作用力来推进飞行器。
这类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨风扇发动机等。
而涡轮风扇发动机则既有直接反作用力,也有间接反作用力,但常将其划归直接反作用力发动机一类,所以也称其为涡轮风扇喷气发动机。
航空发动机工作原理航空发动机是飞机关键组成部分,它负责提供飞机推力以支撑飞行。
航空发动机的工作原理主要是采用吸气内燃机原理,将汽油、空气及其它燃料压缩成高温高压气体,再通过排气口推出,产生往复力牵引飞行器运动。
航空发动机的工作原理主要包括以下6种部分:1、进气系统:进气系统从发动机参数监控系统中获取运转参数,经过滤器进入发动机,经进气缸压缩、湿润,然后流入燃烧室。
2、喷油系统:液态燃料从燃料箱里被取出,经过燃油泵的送动,然后穿过燃油过滤器分别给每一排发动机的燃烧室每个排的燃油喷嘴喷油,也就是燃料的进入燃烧室的路径,主润滑系统同来统筹管理发动机系统润滑操作。
3、点火系统:点火系统采用电子式火花提供点火能力,由进气系统中传送至燃烧室的空气与喷油系统提供的燃料混合,再通过点火系统提供的电火花传送点火功能,以正常频率点火,电压从火花塞传输到每一台火花塞上,实现点火功能。
4、排气系统:排气系统把发动机内的燃烧的气体利用排气压力排出发动机,排气系统重要的部件主要有叶片、排气管及排气喷嘴等。
5、调节系统:调节系统 20 世纪末出现,它通过发动机参数监控系统连接各个部件,可获取发动机的状态、设定高度等。
6、控制系统:空中或地面的导航系统将发动机的操作信号送达发动机控制系统,根据操作要求高度控制发动机,使发动机运转在正常的频率下,调整推力值达到预定的状态。
总的来说,航空发动机的工作原理是汽油、空气及其它燃料压缩成高温高压气体,再通过排气口推出,产生往复力牵引飞行器运动,还利用各种系统进行调节和控制,达到预定的状态以驱动飞机飞行。
它包含进气系统、喷油系统、点火系统、排气系统、调节系统和控制系统等6大部分,合理配合运行才能提供可靠的发动机功能,为安全飞行提供保障。
飞机是一种重要的飞行工具,而飞机的发动机则是其动力来源。
在飞机发动机中,活塞式发动机是一种常见的类型。
本文将介绍飞机活塞式发动机的工作原理。
一、飞机活塞式发动机的概述飞机活塞式发动机,又称为内燃机,是一种热机,利用燃料在活塞缸内燃烧产生高温高压气体,推动活塞做往复运动,从而带动曲轴旋转,将热能转化为机械能。
这种发动机包括气缸、活塞、连杆、曲轴和缸盖等组成部分。
二、飞机活塞式发动机的工作原理1. 进气过程飞机活塞式发动机的工作原理首先是进气过程。
在每个活塞缸内,有一个进气门和一个排气门。
在进气行程中,进气门打开,活塞向下运动,气缸内的压力降低,大气压力将空气通过进气管道进入到气缸内。
2. 压缩过程接着是压缩过程。
当活塞到达底部时,进气门关闭,活塞开始向上运动,将进气压缩成高压气体,此时进气门关闭。
3. 点火爆炸压缩完成后,喷油嘴喷出燃料,燃料与空气混合形成可燃混合气体,点火系统产生火花点燃混合气体,使之爆炸,然后高温高压气体推动活塞快速向下运动,从而产生动力。
4. 排气过程最后是排气过程。
爆炸后的剩余废气,活塞再次向上运动,打开排气门,废气排出气缸,为下一个循环做好准备。
三、飞机活塞式发动机的特点飞机活塞式发动机的工作原理决定了它有一系列的特点。
活塞式发动机结构简单,维修容易,成本低,但是效率相对较低,输出动力不够强劲。
为了克服这些缺点,现在的飞机活塞式发动机在设计方面进行了改进,如提高进气效率、增加气缸数量、采用涡轮增压等方式,使活塞式发动机的性能有了很大提升。
飞机活塞式发动机的工作原理是其能够正常运行的基础。
了解其工作原理,有助于我们更好地理解飞机活塞式发动机的工作过程,也有利于我们对其进行日常维护和保养。
随着科技的不断进步,相信活塞式发动机在未来会有更多的发展和创新。
四、飞机活塞式发动机的发展飞机活塞式发动机作为飞机的动力来源,在飞行领域发挥着重要作用。
随着科学技术的不断进步,飞机活塞式发动机也在不断发展和改进中。
飞行器发动机的分类及工作原理飞行器发动机的主要功用是为飞行器提供推进动力或支持力,是飞行器的心脏。
自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,还有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等。
时至今日,飞行器发动机已经形成了一个种类繁多,用途各不相同的大家族。
飞行器发动机常见的分类原则有两个:按空气是否参加发动机工作和发动机产生推进动力的原理。
按发动机是否需要空气参加工作,飞行器发动机可分为两类:吸气式发动机和火箭喷气式发动机。
吸空气发动机简称吸气式发动机,它必须吸进空气作为燃料的氧化剂 (助燃剂,所以不能到稠密大气层之外的空间工作,只能作为航空器的发动机。
一般所说的航空发动机即指这类发动机。
根据吸气式发动机工作原理的不同,吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气发动机和脉动喷气发动机等。
火箭喷气发动机是——种不依赖空气工作的发动机。
航天器由于需要飞到大气层外,所以必须安装这种发动机。
它也可用作航空器的助推动力。
按形成喷气流动能的能源不同,火箭喷气发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。
按产生推进动力的原理不同,飞行器发动机又可分为直接反作用力发动机和间接反作用力发动机两类。
直接反作用力发动机是利用向后喷射高速气流,产生向前的反作用力来推进飞行器。
直接反作用力发动机又叫喷气式发动机,这类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机,脉动喷气式发动机,火箭喷气式发动机等。
间接反作用力发动机是由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋翼旋转对空气作功,使空气加速向后(向下流动时,空气对螺旋桨(旋翼产生反作用力来推进飞行器。
这类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨风扇发动机等。
而涡轮风扇发动机则既有直接反作用力,也有间接反作用力,但常将其划归直接反作用力发动机一类,所以也称其为涡轮风扇喷气发动机。
活塞式发动机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发动机与螺旋桨是不能分割的。
主要组成主要由气缸、活塞、连杆、曲气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。
气缸是混合气(汽油和空气进行燃烧的地方。
气缸内容纳活塞作往复运动。
气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴,以及进、排气门。
发动机工作时气缸温度很高,所以气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积。
气缸在发动机壳体(机匣上的排列形式多为星形或V形。
常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。
在单缸容积相同的情况下,气缸数目越多发动机功率越大。
活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动,并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。
连杆用来连接活塞和曲轴。
曲轴是发动机输出功率的部件。
曲轴转动时,通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。
除此而外,曲轴还要带动一些附件(如各种油泵、发电机等。
气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。
工作原理活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。
活塞式航空发动机大多是四冲程发动机,即一个气缸完成一个工作循环,活塞在气缸内要经过四个冲程,依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。
发动机开始工作时,首先进入“进气冲程”,气缸头上的进气门打开,排气门关闭,活塞从上死点向下滑动到下死点为止,气缸内的容积逐渐增大,气压降低——低于外面的大气压。
于是新鲜的汽油和空气的混合气体,通过打开的进气门被吸入气缸内。
混合气体中汽油和空气的比例,一般是1:15,即燃烧1公斤的汽油需要15公斤的空气。
进气冲程完毕后,开始第二冲程,即“压缩冲程”。
这时曲轴靠惯性作用继续旋转,把活塞由下死点向上推动。
这时进气门也同排气门一样严密关闭。
气缸内容积逐渐减少,混合气体受到活塞的强烈压缩。
当活塞运动到上死点时,混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。
这个小空间叫作“燃烧室”,这时混合气体的压强加到10个大气压,温度增加到摄氏400度左右。
压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量,使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高,以便增加它燃烧后的做功能力。
当活塞处于下死点时,气缸内的容积最大,在上死点时容积最小(后者也是燃烧室的容积。
混合气体被压缩的程度,可以用这两个容积的比值来衡量。
这个比值叫“压缩比”。
活塞航空发动机的压缩比大约是5到8,压缩比越大,气体被压缩得越厉害,发动机产生的功率也就越大。
压缩冲程之后是“工作冲程”,也是第三个冲程。
在压缩冲程快结束,活塞接近上死点时,气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花,将混合气体点燃,燃烧时间很短,大约0.015秒;但是速度很快,大约达到每秒30米。
气体猛烈膨胀,压强急剧增高,可达60到75个大气压,燃烧气体的温度达摄氏2000到2500度。
燃烧时,局部温度可能达到三四千度,燃气加到活塞上的冲击力可达150千牛。
活塞在燃气的强大压力作用下,向下死点迅速运动,推动连杆也门下跑,连杆便带动曲轴转起来了。
这个冲程是使发动机能够工作而获得动力的惟一冲程。
其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。
第四个冲程是“排气冲程”。
工作冲程结束后,由于惯性,曲轴继续旋转,使活塞由下死点向上运动。
这时进气门仍旧关闭,而排气门大开,燃烧后的废气便通过排气门向外排出。
当活塞到达上死点时,绝大部分的废气已被排出。
然后排气门关闭,进气门打开,活塞又由上死点下行,开始了新的一次循环。
从进气冲程吸入新鲜混合气体起,到排气冲程排出废气止,汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能,带动螺旋桨旋转而作功,这一总的过程叫做一个“循环”。
这是一种周而复始的运动。
由于其中包含着热能到机械能的转化,所以又叫做“热循环”。
活塞航空发动机要完成四冲程工作,除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等构件外,还需要一些其他必要的装置和构件。
辅助工作系统发动机除主要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才能工作。
主要有进气系统(为了改善高空性能,在进气系统内常装有增压器,其功用是增大进气压力、燃油系统、点火系统(主要包括高电压磁电机、输电线、火花塞、起动系统(一般为电动起动机、散热系统和润滑系统等。
涡轮喷气发动机在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力。
而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推动飞机前进。
这种活塞式发动机+螺旋桨的组合一直是飞机固定的推进模式,很少有人提出过质疑。
到了上世纪30年代末,尤其是在战中,由于战争的需要,飞机的性能得到了迅猛的发展,飞行速度达到每小时700~800公里,高度达到了lOOOO米以上,但人们突然发现,螺旋桨飞机似乎达到了极限,尽管工程师们将发动机的功率越提越高,从lOOO千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飞机的速度仍没有明显的提高,发动机明显感到“有劲使不上”。
问题就出在螺旋桨上,当飞机的速度达到每小时800公里,由于螺旋桨始终在高速旋转,桨尖部分实际上已接近了音速,这种跨音速流场的直接后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下降。
这几个因素合在一起,决定了活塞式发动机+螺旋桨的推进模式已经走到了尽头,要想进一步提高飞行性能,必须采用全新的推进模式,喷气发动机便应运而生。
喷气推进的原理大家并不陌生,根据牛顿第三定律,作用在物体上的力都有大小相等方向相反的反作用力。
喷气发动机在工作时,从前端吸人大量的空气,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。
事实上,这一原理很早就被应用于实践中,我们玩过的爆竹,就是依靠尾部喷出火药气体的反作用力飞上天空的。
早在1913年,法国工程师雷恩·洛兰就获得了一项喷气发动机的专利,但这是一种冲压式喷气发动机,在当时的低速下根本无法工作,而且也缺乏所需的高温耐热材料。
1930年,弗兰克·惠特尔取得了他使用燃气涡轮发动机的第一个专利,但直到11年后,他的发动机才完成其首次飞行。
惠特尔这种发动机的发明为现代涡轮喷气发动机的研制打下了基础。
现代涡轮喷气发动机的结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成,战斗机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。
涡轮喷气发动机仍属于热机的一种,因此其遵循热机的做功原则:在高压下输入能量,低压下释放能量。
因此,从产生输出能量的原理上讲,喷气式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4个阶段,不同的是,在活塞式发动机中这 4个阶段是分时依次进行的,但在喷气发动机中则是连续进行的,气体依次流经喷气发动机的各个部分,就对应着活塞式发动机的4个工作位置。
空气首先进入的是发动机的进气道,当飞机飞行时,可以看作气流以飞行速度流向发动机,由于飞机飞行的速度是变化的,而压气机适应的来流速度是有一定的范围的,因而进气道的功能就是通过可调管道,将来流调整为合适的速度。
在超音速飞行时,在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速,此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍,大大超过压气机中的压力提高倍数,因而产生了单靠速度冲压,不需压气机的冲压喷气发动机。
进气道后的压气机是专门用来提高气流压力的,空气流过压气机时,压气机工作叶片对气流做功,使气流的压力、温度升高。
在亚音速时,压气机是气流增压的主要部件。
从燃烧室流出的高温高压燃气,流过同压气机装在同一条轴上的涡轮。
燃气的部分内能在涡轮中膨胀转化为机械能,带动压气机旋转,在涡轮喷气发动机中,气流在涡轮中膨胀所做的功正好等于压气机压缩空气所消耗的功以及传动附件克服摩擦所需的功。
经过燃烧后,涡轮前的燃气能量大大增加,因而在涡轮中的膨胀比远小于压气机中的压缩比,涡轮出口处的压力和温度都比压气机进口高很多,发动机的推力就是由这一部分燃气的能量产生的。
从涡轮中流出的高温高压燃气,在尾喷管中继续膨胀,以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。
这一速度比气流进入发动机的速度大得多,使发动机获得了反作用的推力。
一般来讲,当气流从燃烧室出来时的温度越高,输入的能量就越大,发动机的推力也就越大。
但是,由于涡轮材料等的限制,目前温度只能达到1650K左右,现代战斗机有时需要短时间增加推力,就在涡轮后再加上一个加力燃烧室喷入燃油,让未充分燃烧的燃气与喷入的燃油混合再次燃烧,由于加力燃烧室内无旋转部件,温度可达 2000K,可使发动机的推力增加至1.5倍左右。