动力装置课件

航空活塞动力装置,飞机的动力装置,飞机之所以能够飞行是因为它有了向前运动的推力，从而产生飞机与气流的相对运动，这才有了升力。因而飞机的动力装置是飞机的核心部分，可以说发动机是飞机的心脏。,动力装置是指为飞机飞行提供动力的整个系统，包括发动机、螺旋桨及其他附件，而其中最主要的部分是发动机。,航空发动机供分为两大类：活塞式发动机和喷气式发动机。航空用的活塞式发动机主要是四冲程的汽油内燃机，它首先用于汽车上，他的重量轻、功率大，莱特兄弟选用它作为飞机的动力，是他们飞行成功的重要原因。,飞机的动力装置,现代高速飞机都使用了喷气式发动机，只有在小型、低速飞机上，由于经济性能好，易于维护，活塞式发动机还在大量使用，在飞机上使用的发动机分类如下：,飞机的动力装置,一、活塞式发动机,1、活塞式发动机的工作原理,飞机的动力装置,活塞式发动机工作原理动态图,飞机的动力装置,压缩比：活塞在下止点时的容积与燃烧室的容积之比，称为压缩比。,压缩比越大产生的功率越大，航空汽油发动机的压缩比在5-8之间。点火嘴用电火花点火，混合气体燃烧，这时温度接近2500度，压力为50-75个大气压，活塞在这个强大的压力下迅速向下移动，它带动了连杆，连杆带动曲轴运动，这时汽油燃烧的热能变成机械能，从而做功，四个冲程中只有这个冲程是做功的。,飞机的动力装置,2.活塞式发动机的机构和系统,活塞式发动机要工作下去必须有一系列的系统来配合工作，单个气缸功率不够，因为气缸通常由于材料强度的限制不能做得太大，一个气缸的工作也不均衡，震动很大，因而发动机都作成是多气缸的，多汽缸的工作时间错开就使得振动变得均匀，功率越大，气缸就越多，一般航空发动机都在5缸以上，最多28缸，功率达到4000马力。,飞机的动力装置,发动机的燃料系统,油箱,进气系统,导管,汽化器式,直接喷射式,使燃油雾化，在气缸外与空气混合再进入气缸。,燃油通过喷射装置直接进入气缸，在气缸内与空气混合。,飞机的动力装置,点火系统,磁电机,分配器,火花塞,磁电机产生的高压电通过分配器按顺序时刻分送到各个气缸的火花塞。,火花塞及时发出电火花点燃混合气体。,润滑系统,滑油箱,滑油泵,管道,滑油通过滑油泵被强制送到各个摩擦面上去润滑这些接触面，减少摩擦阻力，然后流回滑油箱。,飞机的动力装置,冷却系统,优点：发动机截面可以做得比较小，阻力较小。,气冷式,用气缸外流动的冷却液来吸收热量，然后冷却液在散热器上由迎面来的气流带走热量。,液冷式,缺点：结构复杂重量增加。,气缸外壁有很多散热片，气缸迎风成星型布置，迎面气流吹过散热片带走热量。,优点：结构较轻。,缺点：为了提高冷却效率，迎风面积较大，阻力较大。,飞机的动力装置,启动系统,气动,电动,用压缩气体冲入气缸使发动机启动。,用一个启动电动机带动启动机使曲轴旋转。,那么，有了以上各个系统的相互配合，航空活塞式发动机就可以正常工作了。,飞机的动力装置,3.活塞式发动机的性能,航空活塞发动机的性能指标，除了功率、重量等直接指标外，还有两个评价它的性能好坏的重要指标。一个是燃油消耗率，即每马力一小时内消耗的燃油重量，这个指标越低，说明这个发动机的经济性能越好。另一个指标则是重量功率比，重量用公斤表示，功率使用马力。这个比值越低说明发动机重量轻而马力大。第一架飞机上的活塞发动机的重量马力比为6.4公斤马力，而到了20世纪40年代末则达到0.5公斤/马力，耗油率也从1公斤马力小时降到0.2-0.25公斤马力小时，这个指标比喷气发动机低，所以在低速飞行时，活塞发动机的经济性能很好。活塞发动机在50年代初已经达到成熟期，工作可靠，大修期提高到2000-3000小时一次，因而它目前仍在小型飞机和轻型直升机上广为应用。,飞机的动力装置,二、螺旋桨,活塞式发动机单独不能驱动飞机，它必须驱动螺旋桨才能使飞机运动，因而活塞发动机和螺旋桨在一起才构成了飞机的推进系统。螺旋桨是在流体中产生拉力的机构，它用于液体中也用于气体中，严格地讲，飞机上的螺旋桨应该称为空气螺旋桨。,螺旋桨的功用螺旋桨的功用是产生拉力或负拉力。将发动机传给的功率转变为拉动飞机前进的拉力。当飞机落地后还可以利用桨叶产生较大的负拉力,起到制动的作用,以缩短飞机着陆后的滑跑距离。,飞机的动力装置,1.螺旋桨的结构,螺旋桨的桨叶前缘桨叶的前部边缘；后缘桨叶的后部边缘；叶尖桨叶距桨觳最远的部分，通常规定为叶片最后6英寸；叶柄桨叶靠近螺旋桨中心较厚的部分；,飞机的动力装置,螺旋桨旋转时，桨叶各部分运动的切向速度是不相同的。叶根部速度低，叶尖处速度最高。,只有将螺旋桨桨叶的迎角从根部到尖部逐渐减小，才能保证叶尖不受过大的力，这是螺旋桨扭曲的主要原因。,飞机的动力装置,2.螺旋桨的工作原理,螺旋桨的弦线与桨叶旋转平面间的夹角称为桨叶角，又叫安装角。,桨叶弦线和空气流过桨叶的相对速度方向间的夹角，叫桨叶迎角。,如果飞机不动，螺旋桨旋转时，桨叶迎角就等于桨叶角。,飞机的动力装置,桨叶的空气动力,气动拉力当空气以相对速度流过桨叶时,将空气压缩,使螺旋桨桨叶位于发动机一侧产生的气动压力大于大气压力,因而产生拉力,称该拉力为气动拉力。叶形拉力桨叶的形状也产生拉力：空气流过叶背时,流速增大,压力降低;空气流过桨面时,流速降低,压力升高。空气流近前缘时,气流受阻,流速减慢,压力提高;空气流近后缘时,气流分离,形成涡流,压力下降。这样在桨叶的前后桨面和前后缘均形成压力差。,飞机的动力装置,每个桨叶都有独自的空气动力，那么，桨叶数越多，功率也就越大，螺旋桨的桨叶从2个起可以多达6个，甚至更多，一般通用小型飞机上多用两叶螺旋桨，而在大中型运输机上使用四叶到六叶的螺旋桨。,飞机的动力装置,飞机的动力装置,3.螺旋桨的变距,在飞行中随着飞行速度的提高，螺旋桨的翼面的合成速度向叶弦靠拢，使迎角变小，这样拉力就会减小，那么通过改变螺旋桨的桨叶角，就可以