航空概論-9發(fā)動機全.ppt

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航空工程與技術概論 第九章航空發(fā)動機 活塞式發(fā)動機渦輪噴氣發(fā)動機渦槳發(fā)動機渦輪風扇發(fā)動機渦軸發(fā)動機槳扇發(fā)動機 航空發(fā)動機 aero engine 是為航空器提供推動力或支持力的裝置 是航空器的心臟 自從飛機問世以來的幾十年中 發(fā)動機得到了迅速的發(fā)展 從早期的低速飛機上使用的活塞式發(fā)動機 到可以推動飛機以超音速飛行的噴氣式發(fā)動機 航空發(fā)動機已經形成了一個種類繁多 用途各不相同的大家族 從發(fā)展歷程來說 航空發(fā)動機經歷了兩個顯著的發(fā)展時期 即 活塞式發(fā)動機時期和燃氣渦輪發(fā)動機時期 航空發(fā)動機分類 在過去的一個航空百年里 人類所使用的主要的航空發(fā)動機 可分為兩大類 1 活塞式發(fā)動機冷卻方式 液冷式 氣冷式 氣缸排列方式 星形 V形 直列式 對列式 X形 2 空氣噴氣式發(fā)動機無壓氣機 沖壓式噴氣發(fā)動機 脈動式噴氣發(fā)動機 有壓氣機 渦輪噴氣發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機 渦輪螺旋槳發(fā)動機 渦輪軸發(fā)動機 螺槳風扇發(fā)動機 與航空器的發(fā)展史一樣 航空發(fā)動機也經歷了百余年的發(fā)展 飛行者1號的活塞發(fā)動機 從二十世紀初到二十世紀四十年代中期 所有帶動力的飛行器都毫無例外的以活塞式發(fā)動機 螺旋槳為動力裝置 1935年 德國人漢斯 馮 奧海因 HansvonOhain 博士開始世界上第一臺離心式噴氣發(fā)動機HeS 3A的設計 于1936年完成研制 1942年 另一位德國人海爾伯特 瓦格納 HerbertWagner 教授完成了世界上第一臺軸流燃氣渦輪發(fā)動機的研制 從20世紀40年代末到21世紀初 與噴氣戰(zhàn)斗機的發(fā)展歷程類似 噴氣發(fā)動機的發(fā)展也大致經歷了四次更新換代 第一代航空燃氣輪發(fā)動機 20世紀40年代末到50年代中 第二代航空燃氣輪發(fā)動機 20世紀50年代中使用到70年代 第三代典型發(fā)動機 從1974年到21世紀初期 裝有第三代噴氣發(fā)動機的戰(zhàn)斗機都是戰(zhàn)斗機中的主力 第四代典型發(fā)動機 第四代戰(zhàn)斗機要求發(fā)動機的推重比要在10以上 采用矢量推力噴管 有良好的隱身能力等 活塞式發(fā)動機 為航空器提供飛行動力的往復式內燃機 發(fā)動機帶動空氣螺旋槳等推進器旋轉產生推進力 小功率活塞式航空發(fā)動機比燃氣渦輪發(fā)動機經濟 在輕型低速飛機上仍得到應用 活塞式發(fā)動機的主要組成 活塞式發(fā)動機主要由汽缸 活塞 連桿 曲軸 分氣機構 螺旋槳減速器和機匣等部件組成 活塞式發(fā)動機的工作原理 1 氣缸 2 活塞 3 進氣門 4 進氣閥 5 排氣門 6 排氣閥 7 連桿 8 曲軸 活塞式發(fā)動機的工作原理 活塞式發(fā)動機的工作原理 進氣沖程 進氣門打開 排氣門關閉 活塞從上死點向下滑動到下死點為止 氣缸內的容積逐漸增大 氣壓降低 低于外面的大氣壓 新鮮的汽油和空氣的混合氣體 通過打開的進氣門被吸入氣缸內 活塞式發(fā)動機的工作原理 壓縮沖程 曲軸靠慣性作用把活塞由下死點向上推動 進氣門和排氣門關閉 氣缸內容積逐漸減少 混合氣體受到活塞的強烈壓縮 被壓縮在 燃燒室 壓強到十個大氣壓 溫度到攝氏4OO度左右 活塞航空發(fā)動機的壓縮比大約是5到8 壓縮比越大 氣體被壓縮得越厲害 發(fā)動機產生的功率也就越大 活塞式發(fā)動機的工作原理 工作沖程 壓縮沖程結束 活塞接近上死點時 氣缸頭上的火花塞通過高壓電產生了電火花 將混合氣體點燃 燃燒時間很短 大約0 015秒 但是速度很快 大約達到每秒30米 壓強可達6O到75個大氣壓 溫度達攝氏2000到250O度 燃氣加到活塞上的沖擊力可達15噸 工作沖程是使發(fā)動機能夠工作而獲得動力的唯一沖程 其余三個沖程都是為這個沖程作準備的 活塞式發(fā)動機的工作原理 排氣沖程 工作沖程結束后 由于慣性 曲軸繼續(xù)旋轉 使活塞由下死點向上運動 這時進氣門仍關閉 排氣門大開 燃燒后的廢氣便通過排氣門向外排出 然后排氣門關閉 進氣門打開 活塞又由上死點下行 開始了新的一次循環(huán) 這是一種周而復始的運動 由于其中包含著熱能到機械能的轉化 又叫做 熱循環(huán) 活塞式發(fā)動機的輔助工作系統(tǒng) 進氣系統(tǒng)進氣系統(tǒng)內常裝有增壓器來增大進氣壓力 以此改善高空性能 燃料系統(tǒng)燃料系統(tǒng)由燃料泵 氣化器或燃料噴射裝置等組成 燃料泵將汽油壓人氣化器 汽油在此霧化并與空氣混合進入氣缸 發(fā)動機除主要部件外 還須有若干輔助系統(tǒng)與之配合才能工作 活塞式發(fā)動機的輔助工作系統(tǒng) 點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)由磁電機產生的高壓電在規(guī)定的時間產生電火花 將氣缸內的混合氣體點燃 冷卻系統(tǒng)發(fā)動機內燃料燃燒時產生的熱量除轉化為動能和排出的廢氣所帶走的部分內能外 還有很大一部分傳給了氣缸壁和其他有關機件 冷卻系統(tǒng)的作用就是將這些熱量散發(fā)出去 以保證發(fā)動機的正常工作 活塞式發(fā)動機的輔助工作系統(tǒng) 啟動系統(tǒng)將發(fā)動機發(fā)動起來 需要借助外來動力 通常用電動機帶動曲軸轉動使發(fā)動機動 定時系統(tǒng)定時系統(tǒng)是由曲軸帶動凸輪盤推動連桿和搖臂 定時將進氣活門和排氣活門開啟和關閉的系統(tǒng) 活塞式發(fā)動機的兩種典型的冷卻方式 V形排列 星形排列 熱機 活塞式發(fā)動機是熱機但本身不能產生推力 只能從軸上輸出功率帶動螺旋槳 由螺旋槳產生推力 所以螺旋槳稱為推進器 活塞式發(fā)動機 熱機 加螺旋槳 推進器 稱為活塞式動力裝置 螺旋槳的構造與工作原理 活塞式發(fā)動機必須帶動螺旋槳 由螺旋槳產生推 拉 力 作為飛機的動力裝置 發(fā)動機與螺旋槳是不能分割的 螺旋槳的構造與工作原理 螺旋槳的型式 螺旋槳的構造與工作原理 螺旋槳從構造上分為 定矩螺旋槳和變距螺旋槳 定矩螺旋槳是槳葉角固定的螺旋槳 它應用在飛行速為200km h以下的小飛機上 變矩螺旋槳是槳葉角可改變的螺旋槳 它應用在飛行速大于200km h的大飛機上 螺旋槳的構造與工作原理 航空活塞式發(fā)動機主要性能指標 活塞式發(fā)動機的主要要求是重量輕 功率大 尺寸小和耗油省等 因此活塞式發(fā)動機的主要性能指標有以下幾個 1 發(fā)動機功率 2 功率重量比 3 燃料消耗率 活塞式航空發(fā)動機發(fā)展階段 逐步退出主要航空領域 廣泛應用在輕型低速飛機和直升機上 氣冷發(fā)動機發(fā)展迅速 發(fā)動機的性能提高很快 達到其發(fā)展的頂峰 液冷發(fā)動機居主導地位 早期 兩次世界大戰(zhàn)期間 噴氣時代 活塞式航空發(fā)動機的發(fā)展 活塞式航空發(fā)動機發(fā)展早期 法國處于領先地位 當時裝備伊斯潘諾 西扎V型液冷發(fā)動機的 斯佩德 戰(zhàn)斗機的功率已達130 220kW 功重比為0 7kW daN左右 飛機速度超過200km h 升限6650m 在兩次世界大戰(zhàn)的推動下 發(fā)動機的性能提高很快 單機功率從不到10kW增加到2500kW左右 功率重量比從0 11kW daN提高到1 5kW daN左右 升功率從每升排量幾千瓦增加到四五十千瓦 耗油率從約0 50kg kW h 降低到0 23 0 27kg kW h 翻修壽命從幾十小時延長到2000 3000h 到第二次世界大戰(zhàn)結束時 活塞式發(fā)動機已經發(fā)展得相當成熟 以它為動力的螺旋槳飛機的飛行速度從16km h提高到近800km h 飛行高度達到15000m 渦輪噴氣發(fā)動機的發(fā)明開創(chuàng)了噴氣時代 活塞式發(fā)動機逐步退出主要航空領域 但功率小于370kW的水平對缸活塞式發(fā)動機仍廣泛應用在輕型低速飛機和直升機上 如行政機 農林機 勘探機 體育運動機 私人飛機和各種無人機 活塞式航空發(fā)動機舉例 飛行者1號的活塞發(fā)動機 R 2800 普 惠公司生產的雙排 雙黃蜂 屬于氣冷星型發(fā)動機 這種發(fā)動機在航空史上占有特殊的地位 活塞式航空發(fā)動機舉例 P 47 綽號 雷電 裝備R 2800發(fā)動機 是美國共和飛機公司研制的戰(zhàn)斗機 該種機型產量達到15683架 是美國戰(zhàn)斗機史上生產量最大的飛機之一 活塞式航空發(fā)動機舉例 R 3350 萊特公司生產的雙排氣冷星型發(fā)動機 1941年投入使用 開始時功率為2088kW 主要用于著名的B 29 空中堡壘 戰(zhàn)略轟炸機 活塞式航空發(fā)動機舉例 B 29戰(zhàn)略轟炸機 裝備萊特公司的R 3350發(fā)動機 世稱 超級空中堡壘 史上最強的轟炸機 在轟炸東京等二戰(zhàn)及之后的戰(zhàn)場都可以看到他的身影 廣島和長崎的兩次原子彈襲擊 B 29也是空中平臺 活塞式航空發(fā)動機舉例 由于渦輪噴氣發(fā)動機的發(fā)明而開創(chuàng)了噴氣時代 活塞式發(fā)動機逐步退出主要航空領域 但功率小于370kW的水平對缸活塞式發(fā)動機發(fā)動機仍廣泛應用在輕型低速飛機和直升機上 如行政機 農林機 勘探機 體育運動機 私人飛機和各種無人機 美國NASA已經實施了一項通用航空推進計劃 為未來安全舒適 操作簡便和價格低廉的通用輕型飛機提供動力技術 方案是用狄塞爾循環(huán)活塞式發(fā)動機 用它的飛機有4個座位 速度偏低 對發(fā)動機的要求為 功率為150kW 耗油率0 22kg kW h 滿足未來的排放要求 制造和維修成本降低一半 到2000年 該計劃已經進行了500h以上的發(fā)動機地面試驗 功率達到130kW 耗油率0 23kg kW h 噴氣時代的活塞式發(fā)動機 燃氣渦輪發(fā)動機 原理 空氣噴氣發(fā)動機 牛頓第三定律 作用力等于反作用力噴氣發(fā)動機在工作時 從前端吸入大量的空氣 燃燒后高速噴出 在此過程中 發(fā)動機向氣體施加力 使之向后加速 氣體也給發(fā)動機一個反作用力 推動飛機前進 噴氣發(fā)動機的推重比 推力和發(fā)動機的凈重之比 稱為發(fā)動機的推重比 推重比是一個綜合性的性能指標 它不僅體現噴氣發(fā)動機在氣動熱力循環(huán)方面的水平 也體現了結構方面的設計水平 目前 高性能的加力式渦輪風扇發(fā)動機的推重比可達8 10 噴氣發(fā)動機的熱效率 噴氣發(fā)動機是熱機的一種 熱機是連續(xù)不斷地將熱能轉換為機械能的動力裝置 熱機的熱效率為輸出的機械能與輸入的熱能的比值 根據熱力學第二定律 這個比值應小于1 獲得機械能的過程是通過氣體膨脹做功 但是 膨脹是有限度的 必須在膨脹后使其恢復到初始狀態(tài) 才能進行下一次做功 以獲得連續(xù)的機械能輸出 對于航空噴氣發(fā)動機來講 雖然其循環(huán)并非嚴格卡諾循環(huán) 但這一原則同樣有效 因為發(fā)動機的燃氣直接排到空氣中 低溫熱源溫度很難降低 只有提高高溫熱源的溫度 即提高燃氣從燃燒室進入到渦輪前的溫度 這樣才能提高發(fā)動機的熱效率 噴氣發(fā)動機的推進效率 噴氣發(fā)動機既是發(fā)動機又是推進器 因此就存在一個推進效率的問題 所謂推進效率 就是指發(fā)動機傳遞給飛行器的推進功率與其產生的總機械功率之比 即 推進效率 傳給飛行器的推進功率 進排氣的機械能之差根據計算可知 發(fā)動機的推進效率僅與進氣速度 等于飛機飛行速度 和排氣速度有關 推進效率 2 1 排氣速度 進氣速度 由此可見 噴氣發(fā)動機的推進效率由排氣速度和飛行速度的比值決定 比值越大 推進效率越低 航空燃氣渦輪發(fā)動機的基本類型按照做功方式分五種基本類型渦輪噴氣發(fā)動機 渦噴 WP 渦輪螺漿發(fā)動機 渦漿 WJ 渦輪風扇發(fā)動機 渦扇 WS 渦輪軸發(fā)動機 渦軸 WZ 螺漿風扇發(fā)動機 漿扇 JS 燃氣渦輪發(fā)動機時期從第二次世界大戰(zhàn)結束至今 60年來 航空燃氣渦輪發(fā)動機取代了活塞式發(fā)動機 開創(chuàng)了噴氣時代 居航空動力的主導地位 在技術發(fā)展的推動下 渦輪噴氣發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機 渦輪螺旋槳發(fā)動機 槳扇發(fā)動機和渦輪軸發(fā)動機在不同時期在不同的飛行領域內發(fā)揮著各自的作用 使航空器性能跨上一個又一個新的臺階 燃氣渦輪發(fā)動機時期概況 燃氣渦輪發(fā)動機是目前應用最廣泛的航空發(fā)動機 它主要由壓氣機 燃燒室和渦輪組成 按核心機出口燃氣可用能量的利用方式不同 燃氣渦輪發(fā)動機分為渦輪噴氣發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機 渦輪螺槳發(fā)動機 渦輪槳扇發(fā)動機 渦輪軸發(fā)動機和垂直起落發(fā)動機等 渦輪噴氣發(fā)動機 WP 渦輪噴氣發(fā)動機 WP 渦輪噴氣發(fā)動機仍屬于熱機的一種 因此 從產生輸出能量的原理上講 噴氣式發(fā)動機和活塞式發(fā)動機是相同的 都需要有進氣 加壓 燃燒和排氣這四個階段 不同的是 在活塞式發(fā)動機中這4個階段是分時依次進行的 但在噴氣發(fā)動機中則是連續(xù)進行的 氣體依次流經噴氣發(fā)動機的各個部分 就對應著活塞式發(fā)動機的四個工作位置 工作原理 主要部件 進氣裝置 壓氣機 燃燒室 燃氣渦輪 尾噴管 加力燃燒室 核心發(fā)動機 燃氣發(fā)生器 壓氣機 燃燒室 燃氣渦輪特點 1 渦輪只帶動壓氣機壓縮空氣 2 發(fā)動機的全部推力來自高速噴出的燃氣所產生的反作用力 渦輪噴氣發(fā)動機結構 進氣道壓氣機燃燒室渦輪尾噴管加力燃燒室 渦輪和尾噴管之間 F 110發(fā)動機 進氣道系統(tǒng) 根據飛行速度的不同 分為亞聲速進氣道和超聲速進氣道 壓氣機 壓氣機 離心式壓氣機工作葉輪 軸流壓氣機 壓氣機工作葉片 軸流壓氣機的轉子和靜子 燃燒室 功用 是燃料與從壓氣機出來的高壓空氣混合燃燒的地方 燃料 航空煤油 燃燒后 燃料的化學能轉變?yōu)閮饶?氣體溫度和壓力升高 高溫 高壓的氣體沖向渦輪 驅動渦輪旋轉而發(fā)出功率 基本結構形式 由火焰筒 噴嘴 渦流器和燃燒室外套組成 典型結構 單管燃燒室 聯管燃燒室 環(huán)管燃燒室 燃燒室的組成和工作原理 渦輪 功用 是將燃燒室出口的高溫 高壓氣體的能量轉變?yōu)闄C械能 燃氣從燃燒室流出后 沖擊渦輪使其高速旋轉產生機械能 渦輪的機械能以軸功率的形式輸出 驅動壓氣機 風扇 螺旋槳和其他附件轉動 燃氣經過渦輪后 溫度及壓力驟然下降 速度漸增 從渦輪流出的燃氣流向尾噴管 由尾噴管噴出產生推力 渦輪典型結構 渦輪 渦輪葉片散熱 加力燃燒室 尾噴管 功用 燃氣膨脹加速產生反推力 抑制噪音和紅外輻射 典型結構 尾噴管 尾噴管內部 后燃器的火焰環(huán) SU 27尾噴管 國產渦噴 7發(fā)動機及剖視圖 He 178 世界上第一架試飛成功的噴氣式飛機 開創(chuàng)了噴氣推進新時代和航空事業(yè)的新紀元 該飛機裝配了德國奧海因研制成功的離心式渦輪噴氣發(fā)動機HeS3B 發(fā)動機推力為490daN 推重比1 38 奧林帕斯593渦噴發(fā)動機 最大推力達到17000daN 是英國羅爾斯 羅伊斯公司布里斯托爾分公司和法國SNECMA公司為 協和 號飛機共同研制的 1965年首次運轉 1968年開始調試 1973年定型 1976年1月投入使用 協和式飛機 英國和法國聯合研制的超音速客機 最大飛行速度2 04馬赫 巡航高度18000米 1969年 第一架協和超音速客機誕生 1976年1月21日投入商業(yè)飛行 2003年10月24日 協和式飛機執(zhí)行了最后一次飛行 全部退役 隨著航空燃氣渦輪技術的進步 人們在渦輪噴氣發(fā)動機的基礎上 又發(fā)展了多種噴氣發(fā)動機 如根據增壓技術的不同 有沖壓發(fā)動機和脈動發(fā)動機 根據能量輸出的不同 有渦輪螺旋槳發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機 渦輪軸發(fā)動機和螺槳風扇發(fā)動機等 噴氣發(fā)動機盡管在低速時油耗要大于活塞式發(fā)動機 但其優(yōu)異的高速性能使其迅速取代了后者 成為航空發(fā)動機的主流 渦扇發(fā)動機的發(fā)展源于第二次世界大戰(zhàn) 世界上第一臺運轉的渦輪風扇發(fā)動機是德國戴姆勒 奔馳研制的DB670 或109 007 于1943年4月在實驗臺上達到840千克推力 第一種批量生產的渦扇發(fā)動機是1959年定型的英國康維 推力為5730daN 以后 渦扇發(fā)動機向低涵道比的軍用加力發(fā)動機和高涵道比的民用發(fā)動機的兩個方向發(fā)展 在低涵道比軍用加力渦扇發(fā)動機方面 英美研制出斯貝 MK202和TF30 分別用于英國購買的 鬼怪 F 4M K戰(zhàn)斗機和美國的F111 在70 80年代 各國研制出推重比8一級的渦扇發(fā)動機 裝備在一線的第三戰(zhàn)斗機 如F 15 F 16 F 18 狂風 米格 29和蘇 27 具備第四代戰(zhàn)斗機特征的戰(zhàn)機 如美國的F 22 F119等 裝備的則是推重比10一級的渦扇發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機 WS 主要部件 風扇 外涵道 內涵道 壓氣機 燃燒室 渦輪 尾噴管特點 發(fā)動機的推力是內外涵道氣流反作用力的總和 涵道比 流量比 外 內涵道空氣質量流量之比 依據涵道比劃分 渦扇發(fā)動機分為低涵道比 1 0以下 中等涵道比 1 0 3 0 和高涵道比 3 0以上 三類 渦輪風扇發(fā)動機的涵道比 渦輪風扇發(fā)動機是在渦輪噴氣發(fā)動機的的基礎上增加了幾級渦輪 并由這些渦輪帶動一排或幾排風扇 風扇后的氣流分為兩部分 一部分進入壓氣機 內涵道 另一部分則不經過燃燒 直接排到空氣中 外涵道 內外涵道的協同作用可以很好的解決熱效率和推進效率之間的矛盾 依據排氣方式劃分 渦扇發(fā)動機分為分開排氣和混合排氣兩類 依據轉子數目劃分 分為單軸 雙軸和三軸三類 按是否帶加力燃燒室 分為加力與不加力渦扇發(fā)動機 現役的第三代戰(zhàn)斗機采用的都是低涵道比雙軸混合排氣加力渦輪風扇發(fā)動機 大型運輸機和遠程轟炸機多采用大涵道比雙軸分開排氣渦扇發(fā)動機 不加力渦輪風扇發(fā)動機 主要用于高亞音速運輸機 加力式渦輪風扇發(fā)動機 主要用于殲擊機 涵道比等于5的高涵道比渦輪風扇發(fā)動機 GP7000大涵道比渦輪風扇發(fā)動機 渦輪風扇發(fā)動機實例 F22 猛禽 戰(zhàn)斗機 蘇 27 綽號 側衛(wèi) 波音747 100寬體客機 裝備普惠公司JT9D 3渦扇發(fā)動機 涵道比為5 2 渦輪風扇發(fā)動機實例 渦輪螺旋槳發(fā)動機 WJ 第一臺渦輪螺旋槳發(fā)動機為匈牙利于1937年設計 1940年試運轉的JendrassikCs 1 美國在1956年服役的渦槳發(fā)動機T56 501 裝于C 130運輸機 P3 C偵察機和E 2C預警機 它的功率范圍為2580 4414kW 是世界上生產數量最多的渦槳發(fā)動機之一 至今還在生產 螺旋槳在吸收功率 尺寸和飛行速度方面的限制 在大型飛機上渦輪螺旋槳發(fā)動機逐步被渦輪風扇發(fā)動機所取代 但在中小型運輸機和通用飛機上仍有一席之地 渦輪螺旋槳發(fā)動機的結構 渦輪螺旋槳發(fā)動機由螺旋槳和燃氣發(fā)生器組成 螺旋槳由渦輪帶動 工作原理與渦輪風扇發(fā)動機近似 但產生動力方面卻有著很大的不同 渦輪螺旋槳發(fā)動機的主要功率輸出方式為螺旋槳的軸功率 渦輪螺旋槳發(fā)動機的螺旋槳后的空氣流就相當于渦輪風扇發(fā)動機的外涵道 由于螺旋槳的直徑比發(fā)動機大很多 氣流量也遠大于內涵道 因此這種發(fā)動機實際上相當于一臺超大涵道比的渦輪風扇發(fā)動機 渦輪螺旋槳發(fā)動機的工作原理 渦輪螺旋槳發(fā)動機實例 美國C 130運輸機 美國E 2C預警機 渦輪軸發(fā)動機是用于直升機的 它與旋翼配合 構成了直升機的動力裝置 半個世紀以來 渦軸發(fā)動機已成功地發(fā)展了四代 功重比已從2kW daN提高到6 8 7 1kW daN 渦輪軸發(fā)動機 WZ 米 26直升機 渦輪軸發(fā)動機的結構 渦輪軸發(fā)動機的工作原理 在構造上 渦輪軸發(fā)動機也有進氣道 壓氣機 燃燒室和尾噴管等燃氣發(fā)生器基本構造 但它一般都裝有自由渦輪 前面的是兩級普通渦輪 它帶動壓氣機 維持發(fā)動機工作 后面的二級是自由渦輪 燃氣在其中作功 通過傳動軸專門用來帶動直升機的旋翼旋轉 使它升空飛行 渦軸發(fā)動機原理圖 RTM322型渦輪軸發(fā)動機 NH90直升機 槳扇發(fā)動機 JS 螺槳風扇發(fā)動機是一種介于渦扇發(fā)動機和渦槳發(fā)動機之間的一種發(fā)動機形式 它既可看作帶除去外涵道的大涵道比渦扇發(fā)動機 又可看作高速先進螺槳的渦槳發(fā)動機 因而兼有前者飛行速度高和后者耗油率低的優(yōu)點 槳扇發(fā)動機的概念研究始于70年代中期 80年代后半期已完成地面和飛行驗證試驗 基本達到預期目標 1988年蘇聯開始研制以漿扇發(fā)動機為動力的安 70中程軍用運輸機 后由俄羅斯和烏克蘭聯合研制 1995年12月首飛 是世界上第一種成功采用漿扇發(fā)動機的飛機 裝有4臺D 27無外涵道的漿扇發(fā)動機 單臺發(fā)動機功率為10400千瓦 安 70中型軍用運輸機 無外涵道的槳扇發(fā)動機簡圖 有外涵道的槳扇發(fā)動機 可轉噴口的渦輪風扇發(fā)動機 升力風扇發(fā)動機 垂直起落發(fā)動機 燃氣渦輪發(fā)動機發(fā)展綜述 60年來 航空渦輪發(fā)動機已經發(fā)展得相當成熟 為各種航空器的發(fā)展作出了重要貢獻 其中包括M3一級的戰(zhàn)斗 偵察機 具有超聲速巡航 隱身 短距起落和超機動能力的戰(zhàn)斗機 亞聲速垂直起落戰(zhàn)斗機 滿足180min雙發(fā)干線客機延長航程 ETOPS 要求的寬體客機 有效載重大20t的巨型直升機和速度超過600km h的傾轉旋翼機 同時 還為各種航空改型輕型地面燃氣輪機打下基礎 我國航空發(fā)動機發(fā)展現狀 我國航空發(fā)動機的研制是在新中國成立后一片空白的基礎上發(fā)展起來的 從最初的仿制 改進 改型到今天可以獨立設計制造高性能航空發(fā)動機 走過了一條布滿荊棘的發(fā)展道路 一個國家 沒有獨立自主研制發(fā)展的航空發(fā)動機事業(yè) 就沒有獨立自主發(fā)展的航空工業(yè) 沒有先進的航空發(fā)動機事業(yè) 就沒有先進的航空工業(yè) 改革開放三十年 我國航空工業(yè)以 太行 發(fā)動機研制成功為標志 實現了我國軍用航空發(fā)動機從第二代向第三代 從渦噴向渦扇 從中等推力向大推力的跨越 這 三大跨越 標志著我國已具備自主研制大推力軍用發(fā)動機的能力 配裝我軍主戰(zhàn)機種的發(fā)動機開始擺脫受制于人的被動局面 渦噴5發(fā)動機是我國根據前蘇聯BK 1 發(fā)動機的技術資料仿制的第一種渦噴發(fā)動機 由沈陽航空發(fā)動機廠研制 渦噴5是一種離心式 單轉子 帶加力式航空發(fā)動機 單臺最大推力為25 5千牛 加力推力為32 5千牛 重量為980千克 主要用于國產殲 5戰(zhàn)斗機 殲 5 沈飛制造 裝備國產渦噴5發(fā)動機 渦噴6發(fā)動機是我國根據前蘇聯提供的P 9B型發(fā)動機技術資料制造的一種加力式渦噴發(fā)動機 主要用于裝備國產殲 6戰(zhàn)斗機及稍后研制的強 5強擊機 同渦噴5發(fā)動機相比 渦噴6在性能上有了很大的提高 由亞音速發(fā)展到了超音速 壓氣機的結構也從離心式發(fā)展為軸流式 其最大推力為25 5千牛 加力推力為31 8千牛 雖與渦噴5相差不大 但重量卻減輕了23 只有708千克 直徑也縮短了48 大大減少了飛機的迎風面積 適合殲 6超音速飛行 渦噴7發(fā)動機是按前蘇聯提供的P 300發(fā)動機的技術資料制造的 主要用于當時研制的2倍音速殲 7飛機 渦噴7發(fā)動機性能較渦噴6有了很大的提高 其最大推力為38 2千牛 加力推力達55 9千牛 分別比渦噴6提高了50 和77 并且為軸流式雙轉子結構 帶有6級低壓氣機和2級渦輪組成高壓和低壓兩個轉子 渦噴13系列發(fā)動機的研制使我國結束了不能研制生產高性能渦噴發(fā)動機的歷史 雖然其性能及技術還不是特別先進 但卻是我國從仿制改型向自行設計制造的重要轉變 發(fā)動機的推力也提高到了43 1千牛 加力推力則達到了64 7千牛 分別比渦噴7提高了50 和15 發(fā)動機的翻修間隔也達到了350小時 80年代末 經過改進的渦噴13A發(fā)動機前渦輪溫度提高了50度 發(fā)動機的加力推力提高到了64 7千牛 后又相繼研制了渦噴13F發(fā)動機 渦噴13F 型發(fā)動機以及渦噴13A 和渦噴13B等型號 昆侖 發(fā)動機 又稱渦噴14發(fā)動機 是我國第一種完全自行設計 研制的國產渦噴發(fā)動機 具有完全的 自主知識產權 其所使用的技術 材料 工藝等完全立足國內 1987年正式立項 開始進入原型機的研制階段 最后在2001年12月通過了國家測試 于2002年正式設計定型 歷經18年的時間 后來 我國又先后推出 昆侖 昆侖 型發(fā)動機 尤其是 昆侖 型發(fā)動機 其最大推力和加力推力分別比 昆侖 型發(fā)動機提高到了53 9千牛和76 4千牛 最大推力和加力推力時的耗油率則下降到0 093千克 牛 小時和0 18千克 牛 小時 推重比為7 昆侖 發(fā)動機是國內目前最先進的中等推力級的軍用渦噴發(fā)動機 可用于殲7和殲8系列飛機 國產昆侖發(fā)動機 殲八F戰(zhàn)斗機 太行發(fā)動機 也叫渦扇10系列發(fā)動機 太行發(fā)動機的研制始于上世紀八十年代末 2005年12月28日完成設計定型審查考核 歷時18年 太行發(fā)動機是中國首個具有自主知識產權的高性能 大推力 加力式渦輪風扇發(fā)動機 它結束了國產先進渦扇發(fā)動機的空白 太行發(fā)動機由中國606所研制 是國產第三代大型軍用航空渦輪風扇發(fā)動機 采用大推力函比及全自動數字化控制系統(tǒng) 最大推力不超過12000公斤 目前主要用于裝備中國第三代高性能殲 10戰(zhàn)斗機 國產太行發(fā)動機 殲十戰(zhàn)斗機 殲20 中國第四代隱身重型殲擊機 成都飛機制造廠研制 采用兩臺國產渦扇10B發(fā)動機 DSI兩側進氣道 全動垂尾 鴨式布局 該機于2010年10月14日完成組裝 2010年11月4日進行首次滑跑試驗 2011年1月11日12時50分 殲20在成都實現首飛 歷時18分鐘 殲二十 殲二十 航空發(fā)動機是一個復雜的系統(tǒng) 它的發(fā)展成熟同樣也是較為復雜的過程 并非一朝一夕就能夠得以順利完成 相信以踏實認真的態(tài)度 刻苦鉆研的精神 一定會讓我國的航空發(fā)動機工業(yè)一步步走向成熟 也讓中國不再只是一個航空大國 而成為一個航空強國 俄羅斯水陸兩用飛機B 200 噴口可轉向的渦輪風扇發(fā)動機 英國鷂式戰(zhàn)斗機