航空发动机简介
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航空发动机推进效率与燃料类型一、航空发动机概述航空发动机是飞机的心脏,它将燃料的化学能转化为机械能,为飞机提供前进的动力。
随着航空工业的不断发展,对航空发动机的性能要求也越来越高,其中推进效率是一个重要的性能指标。
推进效率不仅关系到飞机的燃油经济性,还直接影响到飞机的航程和载荷能力。
而燃料类型作为影响发动机效率的关键因素之一,其选择和使用对发动机性能有着直接的影响。
1.1 航空发动机的分类与工作原理航空发动机主要分为两大类:涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机。
涡轮喷气发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体,推动涡轮旋转,从而带动压气机吸入空气,完成整个循环。
涡轮风扇发动机则在涡轮喷气发动机的基础上增加了风扇,通过风扇吸入更多的空气,提高发动机的推力和效率。
1.2 航空发动机的性能指标航空发动机的主要性能指标包括推力、燃油消耗率、推重比、可靠性和维护性等。
其中,燃油消耗率是衡量发动机经济性的重要指标,它直接关系到飞机的运营成本。
推重比则是发动机推力与自身重量的比值,反映了发动机的轻量化水平和推力输出能力。
1.3 航空发动机发展的趋势随着科技的进步和环保要求的提高,现代航空发动机的发展趋势主要体现在以下几个方面:提高热效率、降低燃油消耗率、减少排放、提高可靠性和降低噪音等。
这些趋势对燃料的选择和使用提出了更高的要求。
二、燃料类型对航空发动机效率的影响燃料类型是影响航空发动机效率的重要因素之一。
不同类型的燃料具有不同的能量密度、燃烧特性和排放特性,这些特性直接决定了发动机的工作效率和环境影响。
2.1 航空燃料的分类与特性航空燃料主要分为两大类:煤油型燃料和合成燃料。
煤油型燃料是目前使用最广泛的航空燃料,具有较高的能量密度和良好的燃烧特性。
合成燃料则是通过化学合成方法生产的燃料,具有可再生、低排放等优点。
2.2 燃料的能量密度与燃烧特性能量密度是燃料单位质量所含有的能量,它直接影响到发动机的燃油消耗率和航程。
燃烧特性包括燃料的着火温度、燃烧速率和排放特性等,这些特性决定了发动机的燃烧效率和排放水平。
第一章概论航空发动机可以分为活塞式发动机(小型发动机、直升飞机)和空气喷气发动机两大类型。
P3空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单,推力大,适合高速飞行。
不能在静止状态及低速性能不好,适用于靶弹和巡航导弹)。
涡轮发动机包括:涡轮喷气发动机WP,涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ,涡轮桨扇发动机JS。
在航空器上应用还有火箭发动机(燃料消耗率大,早期超声速实验飞机上用过,也曾在某些飞机上用作短时间的加速器)、脉冲喷气发动机(用于低速靶机和航模飞机)和航空电动机(适用于高空长航时的轻型飞机)。
P4燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。
由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器,它不断输出具有一定可用能量的燃气。
涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼,它们的驱动力都来自燃气发生器。
按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同,对燃气涡轮发动机进行分类:将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机;将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨,就是涡桨发动机;将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出,就是涡轮轴发动机;将小于50%的机械能输出带动风扇,就是小涵道比涡扇发动机(涵道比1:1);将大于80%的机械能输出带动风扇,就是大涵道比涡轮风扇发动机(涵道比大于4:1)。
P5航空燃气涡轮发动机的主要性能参数:1.推力,我国用国际单位制N或dan,1daN=10N,美国和欧洲采用英制磅(Pd),1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N;2.推重比(功重比),推重比是推力重量比的简称,即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比,是无量纲单位。
对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比(功率重量比的简称)表示,即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比,KW/daN;3.耗油率,对于产生推力、的喷气发动机,表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说,它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h);4.增压比,压气机出口总压与进口总压之比,飞速较高增压比较低,低耗油率增压比较高;5.涡轮前燃气温度,是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温,也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示,发动机技术水平高低的重要标志之一;6.涵道比,是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比,又称流量比。
航空发动机基础知识:几种航空发动机简介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,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,飞行器发动机可分为两类,大约如下所示: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。
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直接反作用力发动机、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。
一、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。
航空发动机一、航空发动机概述发动机是动力装置的主要组成部分。
航空发动机是将燃料的热能或其他形式的能转变为机械能,为飞机或其他航空器提供飞行所需动力的装置。
航空发动机的性能是决定航空器性能的主要因素之—。
飞机的飞行速度、飞行高度、航程、载重量和机动作战能力的提高,在很大程度上取决于发动机的改进和发展。
现代航空发动机具有推重比大,迎风面积小,起动、加速快,适应机动飞行,使用维修简便,工作可靠等优点。
航空发动机是飞机的心脏,是飞机性能的决定因素之一。
其主要功用是提供飞机运动所需的动力一—“推力”或“拉力”,用以克服飞机的惯性和空气阻力。
从飞机问世以来的几十年中,发动机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,如今航天发动机已经发展成一个成员数目众多的大家族。
飞行器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,飞行器发动机可分为两类,即吸气式发动机和火箭喷气发动机。
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。
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。
现有的飞机基本都是采用吸气式发动机。
燃气涡轮发动机简称涡轮发动机是现代飞机和直升机的主要发动机。
这类发动机空气的压力提高,除了通过冲压作用外,主要依靠专门的增压部件---压气机来实现,由于都拥有核心部件---燃气发生器(压气机、燃烧室、涡轮),故统称为燃气涡轮发动机。
-有涡轮喷气式、涡轮风扇式、涡轮螺旋桨式和涡轮轴式。
空气喷气发动机分为有压缩器式和无压缩器式两类。
现代飞机应用的涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机属于燃气涡轮发动机。
航空发动机介绍基本介绍编辑航空发动机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。
航空发动机是飞机的心脏,是飞机性能的决定因素之一。
由于战斗机发动机要在高温、高压、高转速和高负荷的环境中长期反复地工作,而且还要求具有重量轻、体积小、推力大、使用安全可靠及经济性好等特点,因此,目前世界上真正具备独立研制发动机的国家只有美、俄、英、法、中等少数几个。
中国航空发动机的研制是在新中国成立后一片空白的基础上发展起来的,从最初的仿制、改进、改型到今天可以独立设计制造高性能航空发动机,走过了一条布满荆棘的发展道路。
2历史发展编辑活塞式发动机时期航空发动机早期液冷发动机居主导地位。
19世纪末,在内燃机开始用于汽车的同时,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,并着手这方面的试验。
1903年,美国莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后,成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。
这台发动机只发出8.95 kW的功率,重量却有81 kg,功重比为0.11kW/daN。
发动机通过两根自行车上那样的链条,带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。
首次飞行的留空时间只有12s,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。
在飞机用于战争目的的推动下,航空特别是在欧洲开始蓬勃发展,法国在当时处于领先地位。
美国虽然发明了动力飞机并且制造了第一架军用飞机,但在参战时连一架可用的新式飞机都没有。
在前线的美国航空中队的6287架飞机中有4791架是法国飞机,如装备伊斯潘诺-西扎V型液冷发动机的"斯佩德"战斗机。
这种发动机的功率已达130~220kW,推重比为0.7kW/daN左右。
第一章概论航空发动机可以分为活塞式发动机(小型发动机、直升飞机)和空气喷气发动机两大类型。
P3空气喷气发动机中又可分为带压气机的燃气涡轮发动机和不带压气机的冲压喷气发动机(构造简单,推力大,适合高速飞行。
不能在静止状态及低速性能不好,适用于靶弹和巡航导弹)。
涡轮发动机包括:涡轮喷气发动机WP,涡轮螺旋桨发动机WJ,涡轮风扇发动机WS,涡轮轴发动机WZ,涡轮桨扇发动机JS。
在航空器上应用还有火箭发动机(燃料消耗率大,早期超声速实验飞机上用过,也曾在某些飞机上用作短时间的加速器)、脉冲喷气发动机(用于低速靶机和航模飞机)和航空电动机(适用于高空长航时的轻型飞机)。
P4燃气涡轮发动机是由进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等主要部件组成。
由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的燃气发生器,它不断输出具有一定可用能量的燃气。
涡桨发动机的螺桨、涡扇发动机的风扇和涡轴发动机的旋翼,它们的驱动力都来自燃气发生器。
按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同,对燃气涡轮发动机进行分类:将燃气发生器获得的机械能全部自己用就是涡轮喷气发动机;将燃气发生器获得的机械能85%~90%用来带动螺旋桨,就是涡桨发动机;将获得的机械能的90%以上转换为轴功率输出,就是涡轮轴发动机;将小于50%的机械能输出带动风扇,就是小涵道比涡扇发动机(涵道比1:1);将大于80%的机械能输出带动风扇,就是大涵道比涡轮风扇发动机(涵道比大于4:1)。
P5航空燃气涡轮发动机的主要性能参数:1.推力,我国用国际单位制N或dan,1daN=10N,美国和欧洲采用英制磅(Pd),1Pd=0.4536Kg,俄罗斯/苏联采用工程制用Kg,1Kg=9.8N;2.推重比(功重比),推重比是推力重量比的简称,即发动机在海平面静止条件下最大推力与发动机重力之比,是无量纲单位。
对活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机则用功重比(功率重量比的简称)表示,即发动机在海平面静止状态下的功率与发动机重力之比,KW/daN;3.耗油率,对于产生推力、的喷气发动机,表示1daN推力每小时所消耗的燃油量单位Kg/(daN·h),对于活塞式发动机、涡桨发动机和涡轴发动机来说,它表示1KW功率每小时所消耗的燃油量单位Kg/(kw·h);4.增压比,压气机出口总压与进口总压之比,飞速较高增压比较低,低耗油率增压比较高;5.涡轮前燃气温度,是第一级涡轮导向器进口截面处燃气的总温,也有发动机用涡轮转子进口截面处总温表示,发动机技术水平高低的重要标志之一;6.涵道比,是涡扇发动机外涵道和内涵道的空气质量流量之比,又称流量比。
一、航空发动机行业概述航空发动机是指为航空器提供飞行所需动力的发动机。
航空发动机是飞机的心脏,它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性,是飞机的核心部件。
航空发动机的研制对结构力学、材料学、气体动力学、工程热力学、转子动力学、流体力学、电子学、控制理论等学科都有极高要求,世界上具备独立研制航空发动机能力的国家只有美、俄、英、法、中等少数几个。
独立研制发动机是一个国家成为航空强国的重要标志。
航空发动机可以分为活塞式和喷气式两大类。
其中,活塞式是飞机或直升机最早采用的动力形式,到第二次世界大战结束时发展到巅峰状态。
但是活塞式飞机不能超越音速,随着人们对飞机性能要求的不断提高,喷气式发动机产生了,这也为飞机突破“音障”提供了可能。
目前主流的发动机是燃气涡轮发动机。
图表:航空发动机的分类二、我国航空发动机行业现状1.航空发动机行业仍处朝阳期由于基础工业和材料技术的落后,加上制度性的桎梏,中国的航空发动机行业发展相对落后,即便是代表了中国航空发动机最高水平的“太行”发动机,其技术水平也仅仅相当于西方70年代末的航空发动机水平。
航空发动机作为飞机的“心脏”,其技术水平的落后,直接影响中国空军战斗机的作战能力,甚至作为中国21世纪主力歼击机机型歼-10目前所使用的发动机都是依靠从俄罗斯进口,发展航空工业,提高航空发动机技术水平已经迫不及待。
建立强大的航空工业同样也是确立大国地位的必然选择,2006年大型飞机项目列入《国家中长期科学和发展规划纲要》的重大专项,2007年国务院常务会议于批准了大型飞机研制重大科技专项正式立项,2008年11月按照国家战略决策中国航空工业也完成了历史性的重组整合,所有这一切都从国家战略上明确了中长期重点发展航空工业的方针,也充分体现了国家的意志和决心,航空工业的战略地位已经确立,作为航空工业的核心和最大的短板的航空发动机行业将借航空工业的东风,迎来其快速发展的朝阳期。
2、中国航空发动机研制提速中国从俄罗斯购进两种发动机:价值350万美元的AL-31(配备苏-27/30、歼-11、歼-10)和价值25.万美元的RD-93(一种米格-29战机所用RD-33发动机的升级版本),RD-93用于中巴联合研制的类似美国F-16级别的JF-17战机。
先进航空发动机介绍随着航空业的快速发展,先进航空发动机的研发和应用成为了航空业发展的重要方向。
先进航空发动机采用了先进的技术和材料,具备更高的推力、更低的燃料消耗以及更低的排放量,大大提升了飞机的性能和经济效益。
本文将对先进航空发动机的技术特点、应用领域以及未来发展进行介绍。
一、技术特点1. 先进材料应用:先进航空发动机采用了高温合金、陶瓷复合材料等先进材料,以提高发动机的耐热性和耐腐蚀性,同时降低发动机的重量,提高整机的推重比。
2. 高效燃烧技术:先进航空发动机采用了先进的燃烧技术,如超音速燃烧、双涡流燃烧等,提高了燃烧效率,减少了燃料消耗和排放物的产生。
3. 先进控制系统:先进航空发动机配备了先进的控制系统,能够实时监测和调整发动机的工作状态,提高了发动机的可靠性和稳定性。
二、应用领域先进航空发动机广泛应用于民用航空和军用航空领域。
1. 民用航空领域:先进航空发动机可应用于各类民航飞机,如大型客机、中小型客机以及商务飞机等。
其高效节能的特点能够降低航空公司的运营成本,同时减少对环境的污染。
2. 军用航空领域:先进航空发动机在军用航空领域具有重要意义。
高推力和高可靠性的先进发动机能够提高战斗机的作战能力,使其在空中作战中具备更高的机动性和突防能力。
三、未来发展随着科技的不断进步,先进航空发动机仍有进一步的发展空间。
1. 高温材料的应用:随着高温材料技术的不断发展,先进航空发动机将会采用更多的高温合金和陶瓷复合材料,以提高发动机的工作温度,进一步提高热效率。
2. 电动化技术的应用:随着电动化技术的快速发展,先进航空发动机有望采用电动化技术,减少对传统燃油的依赖,提高发动机的可持续性和环保性。
3. 智能化控制系统:随着人工智能技术的不断发展,先进航空发动机有望应用智能化控制系统,实现对发动机状态的自动监测和调整,提高发动机的自适应能力和安全性。
总结起来,先进航空发动机凭借其先进的技术和材料,以及高效的燃烧和控制系统,成为航空业发展的重要推动力。