3.1发动机分类与特点及活塞式航空发动机
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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。
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。
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。