航空发动机基本原理.ppt

2航空发动机基本原理与分类 对飞机来说 没有发动机技术的进步 再巧妙的设计都只能停留在地面上 航空发动机分类 1 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 活塞式发动机必须带动螺旋桨 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 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 小型民用飞机常用 火花塞通过高压电产生了电火花 将混合气体点燃 汽油和空气的混合气体 进气门 气缸 直列式发动机 4个汽缸肩并肩地排成一排 一般的车都用 水平对置发动机 V型发动机 6个汽缸排列在成一定角度的两个平面上 拉力式螺旋桨 推力式螺旋桨 飞机的星形发动机 喷气式发动机的基本原理是将空气吸入 与燃油混合 点火 爆炸膨胀后的空气向后喷出 其反作用力推动飞机向前飞行 2 脉动式喷气发动机 结构简单 体积小 但推力不稳定 不适合载人 一般导弹用 燃烧室 进气道 供油 节气活门 充气 节气活门打开 点火 节气活门关闭 喷管和推进喷口 3 冲压式喷气发动机 结构简单 体积小 推力大 加速快 必须吸入高速气流才能工作 所以必须与其它发动机组合使用 一般借助火箭发动机助推 不适合循环使用 超音速无人靶机和导弹用 燃油喷嘴 燃烧室 推进喷管 进气道 可调进气道 加力燃油喷嘴 燃烧室 供氧与供油 可调喷管 火箭 冲压组合式喷气发动机 4 涡轮喷气发动机 加速快 耗油大 战斗机用 进气道 加力式涡轮喷气发动机 可调进气道 大面积 可调进气道 大面积 进气口导流叶片 打开 进气口导流叶片 关闭 低马赫数 高马赫数 可调喷口 大面积 可调喷口 小面积 涡轮喷气发动机 美国F 22的发动机F119 PW 100 拥有二元矢量喷口 代表了世界最高水平 2007年 美国通用公司 英国罗罗公司 美国空军研究实验室开始开发第6代战机发动机 100千牛推力级高效可变循环发动机 要求 耗油率降低25 无加力推力增大5 加力推力增大10 2012年9月 美国普惠公司取代英国罗罗公司参与研制 通用公司研究可变循环发动机技术已经超过30年 预计新型发动机将于2020年投产 2028年和2032年第6代战斗机将分别在美国海军和空军服役 吴大观 中国航空发动机之父 吴大观 中国航空发动机之父 1937年 保送西南联大机械系 三年级转读航空系 1942年 大学毕业 被分配到当时国内唯一的航空发动机厂 贵州大定航空发动机厂 1944年 被工厂选送到美国来康明发动机厂和普惠公司学习深造 1946年 回国 在北京大学教授航空发动机设计 1956年 组建我国第一个喷气发动机设计室 1978年 领导对英国斯贝发动机专利的仿制工作 1985年 以吴大观为首的9位专家联名上书中央 小平同志亲自批示 太行发动机正式立项 2009年 吴大观在北京去世 5 涡轮风扇发动机 油耗低 难度高 大型民用客机用 中心轴 非加力式涡扇发动机 加力式涡扇发动机 6 涡轮轴发动机 功率大 直升机用 进气道 燃烧室 自由动力涡轮 普通涡轮 低压压气机 动力输出 高压压气机 回流燃烧系统 双轴涡轮轴发动机 带自由动力涡轮的 7 涡轮螺旋桨发动机 噪音小 寿命长 中低速飞机用 燃气发生器 动力输出 双轴轴流式涡轮螺桨发动机 单面进气双级离心式涡轮螺桨发动机 8 螺桨风扇发动机 可用速度高 低油耗 但是由于转速较高 产生的振动和噪音也较大 目前正处于研究和实验阶段 螺桨 风扇 燃气发生器 安 70采用的桨扇发动机 俄罗斯 带有外涵道的桨扇发动机 优点 涵道比大 省油 增加10 推力 减少噪音 缺点 造价提高 新型的HK 93涵道浆扇发动机 俄罗斯 9 真空能发动机 现代物理学认为 真空不是一无所有 真空是物质的凝聚态 李政道语 真空是能量海 蕴藏着极大的能量 有人说1立方厘米真空里面含有1095克的能量 通过质能互换定理 E mc2 可以把真空中的能量看成无穷大 我国科学家高歌在真空能发动机方面做了大量的研究 证明了真空能的存在和提取的可能性 也证实了在航空发动机上应用的可能性 火箭发动机通过燃烧室燃烧将燃料加热膨胀 使气体从喷嘴喷出产生反作用力 即推力 包括 液体火箭发动机 固体火箭发动机 等离子火箭发动机 研究中 火箭发动机 1 液体火箭发动机 液体燃油 燃烧室 推力喷管 推进剂喷嘴 氧 2 固体火箭发动机 点火药包 火药柱 保险装置 喷管 燃气通道 从地球到火星 传统液体火箭需要250天 而等离子火箭只需39天 3 等离子火箭发动机 奇妙的机械 椭圆规 马耳他十字机芯 用于控制时钟的秒针运动 圆锥齿轮的啮合图 缝纫机 斯特林发动机 斯特林发动机 采油机 舰炮弹药装填系统 弹药与战斗部分离 飞机螺旋桨与机枪互动图 优点 结构简单 体积小 重量轻 缺点 容易漏气 难维修 旋转活塞式发动机 转子发动机是内燃机的一种 把热能转为旋转运动而非活塞运动 如马自达RX8 奎西发动机 人类是否已经掌握了所有的飞行原理 对于飞碟 美国军方既不否认 也不承认 相关目击报告大部分被解密 但还有一小部分被列为绝密 你认为飞碟存在吗 1932年 罗马尼亚飞行工程师亨利 科安达发现 流体 水流或气流 有离开本来的流动方向 改为随著凸出的物体表面流动的倾向 这一规律叫做科安达效应 又叫做附壁作用 拿一把汤匙放在微微滴水的水龙头下 水会沿着汤匙表面流到汤匙的背面 匙羹 水龙头 水 波音公司的YC 14利用Coanda效应 将发动机置于机翼前缘上方 喷流直接吹拂由襟翼放下而弯度大增的机翼上表面 使上表面气流速度加快 不仅提供推力 还诱导周边的气流 一同产生增升效果 同年 科安达指出 如果将空气穿过一个圆形设备从上面吸到下面 将有效降低该圆形设备上面的气压 同时增加它底部的气压 这时它就能悬浮起来 这是一个至今仍被采用的飞行法则 它被称做 科安达飞行原理 1945年 科安达被迫为纳粹德国党卫军的飞碟机项目工程工作 飞碟原理实验器 1950年 加拿大和美国联合研制Avrocar碟形飞行器 1961年 由于振颤问题无法解决 工程下马 中央是进气的涵道风扇 周边是一圈小喷嘴 发动机产生高压排气 通过周边的喷嘴喷出 拉动上方气流 在上表面形成Coanda效应 沿上表面高速从中心向周边流动 在飞行器静止的时候就可以形成升力 达到垂直起飞 垂直起飞后 重新调整周边喷嘴的气流分布 可以实现喷气推进 一旦达到一定速度 飞碟本身的形状就可以产生气动升力 这时转入正常飞行 1940年末 纳粹德国成立了一个名为 爆破手研究室13 的秘密机构 专门研究 制造秘密飞行器 活动代号为 乌兰努斯行动 该秘密机构收罗了第三帝国最杰出 最优秀的空气动力学专家 工程师和试飞员等顶尖人才 在德国军方协助下 终于制造出了一种最先进的碟形飞行器 别隆采圆盘 1945年2月19日 直径50米的 柏罗湟女战神 飞碟进行了它的首次也是最后一次试飞 在短短3分钟内 就飞升到了1万5千米高空 83米 秒 平飞速度高达每小时2200公里 1 8倍音速 同时它还可以悬停在空中 无需转弯便能向前或向后任意飞行 它采用奥地利设计师弗 绍贝格尔发明的无烟无火焰爆炸式 绍贝格尔 型发动机驱动 只需用水和空气做燃料 这种发动机本身具有反磁力性能 借助反磁力漂浮升腾法使飞碟飞行和悬空 在飞行器的周围共装置了12台发动机靠吸入大量空气使其周围空间形成真空 飞碟便能在这一真空区内不费吹灰之力地任意运动 从1950年开始 美国所有主要的飞机生产商都在秘密研制碟状飞行物 有关进展只向美国中情局负责和汇报 至今也是美国的核心绝密计划之一 UFO工程学已成为国外新兴学科 2008年11月 美国研制成功飞碟飞行器 飞行高度3米 速度120公里 小时 可容纳2人乘坐 该飞行器使用8个小管道风扇 每个风扇装配旋转发动机 由飞行器稳定计算机控制 美国碟型飞行器 美国核飞碟设计图 2010年 俄罗斯制成直径为200米大型碟形飞行器模型 该飞行器设计计划可运载600吨货物或者最大载客量11000人 可垂直起降 能以每小时100公里的速度直线飞行 最大航程近5000公里 飞碟UFO 的12个主要特征直升悬停 光环围绕 强力旋风 强大磁场 电磁干扰 机体旋转 周身发光 核能辐射 无声飞行 折线进退 强光尾喷 外壳电场 雷达隐身 伸缩光束 烟雾遮体 空中离合 空中变形 极度加速 超高速度 三域通行 20马赫 光环 据说是高温高速高压的等离子体流 旋转 强电磁场 烟雾 太空 大气 水中都可飞行 电力中断 草木枯萎 雷达探不到 高炮击不落 1942年2月25日上午10时 美国洛杉矶东郊某炮兵连阵地上空 出现了列队的24个圆盘状不同飞行物 美国人以数十门高射炮开火 2000多发炮弹喷出一朵朵灿烂的火花 但UFO仍在空中有条不紊地编队 毫发未伤 1956年10月8日 日本冲绳岛附近突然出现一个UFO 恰好一架西方盟国的战斗机在附近实弹打靶 反应迅速的炮手立即向它开炮 令人不解的是炮弹爆炸后UFO纹丝未损 先下手为强 的战斗机却碎成残片 机毁人亡 1966年8月的一天 一艘UFO长时间滞留在美国西部某导弹基地附近 精明的美国人充分地拍摄了录像之后 启动了该基地的几乎所有的导弹发射装置 奇怪的是UFO安然无恙 而所有的装置却同时瘫痪 其中一套最先进的装置突然被一束神奇的射线 熔为一堆废铁 美国科学家闻讯赶来研究 他们的结论是 把先进的导弹发射装置还原为废铁的 可能