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文档简介

五、发动机的安装位置a安装在机翼上b吊装在机翼下(翼吊布局)c安装在机身尾部(尾吊布局)

1.活塞发动机和涡轮螺桨发动机的安装位置

活塞发动机和涡轮螺桨发动机在飞机上目前多为安装一台、两台或四台,一般多是拉进式(即螺旋在前)的,装在机头或机翼前缘,这样可以使机翼上所受的载荷降低,因为发动机的重力和举力的方向想反,减少了由这些外力所引起的弯矩。

另一种是推进式的,发动机装于机翼后沿或机身后段。这种安排使机翼位于螺旋桨的滑流之外,阻力会降低,但主起落架较高,重量增大;而且发动机在地面工作时冷却条件也较差。

目前也有一种轻型飞机将发动机安装在垂尾上,以降低机身离地面高度,可在起飞时充分利用地面效应。2.涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置和固定。

一台涡轮喷气发动机多装在机身后段或机身下部。这种方式有利于维护修理,只要将机身后段拆卸开就行了;同时还可让出机身短舱或前段的空间,以便容纳人员和武器装备。

这种发动机安排方式主要用于战斗机。歼10两台涡轮喷气发动机有几种安排方式。常见的一种是把两台发动机各装在一只短舱内,这种方式的优点是机身空间大,装载的人员和设备多;对机翼能起减少载荷的作用。

但其构造比较复杂,而且还会增大阻力和降低机翼的后掠作用。

"流星"双发单座战斗机

第二种双发的安排方式是把发动机装在机翼下的吊舱内。这种方式的好处是减少短舱和机翼的干扰,对提高最大举力系数有利;防火性能较好;可采用全翼展的襟翼。另外,由于短舱离地近,维护比较方便,但易于吸入尘土。

空客A320双发的第三种安排方式是把两台发动机并列在后机身外部的两侧,这种叫尾吊式。其优点是座舱内噪音小,机翼上没有东西(如短舱)干扰,气动性能较好;进气和排气通道较短,因而能量的损失较少。但这种安排的构造比较复杂;也比较重。

庞巴迪CRJ-700

双发的第四种安排方式是,把发动机左右并列(或上下叠置)安装在后机身的内部。某型后掠翼超音速歼击机就是这样,这种安排方式,在单发飞行时,由于两边推力不平衡而引起的使机头偏向一边的力矩比较小;但发动机所占机身的容积很大,不利于装载其他的设备。

f22三台喷气发动机多用于运输机。其安排方式有两种。一种是两台发动机并列装在机身后段,另一台装在垂直尾翼上。这种安装方式的优点是,如果发动机发生故障,涡轮损坏,被强大的离心力摔开的碎片不致破坏飞机的主要受力构件,比较安全。同时,并列的两台发动机也可固定于气密座舱之外。

法国达索猎鹰900另一种三发的安排方式是,把两台涡轮风扇发动机安装在机翼下的吊舱内,另一台安装在垂直尾翼内。其特点和安装情况和装有吊舱的及垂直尾翼中安装一台的情况相似。

麦道MD-11四台喷气发动机的安排方式比较常见的有四种。一种是四台发动机都置于机翼下的吊舱内,这种方式多用于运输机,但也有轰炸机采用这种形式的。

运20

四发的第二种安排方式是,把四台发动机都并列在机身后段外部的两侧(尾吊式),其特点两台发动机尾吊式相近。

vc10

四发的第三种安排方式是,把发动机安装在靠近机身的机翼内部,每边放两台,这种方式的构造复杂。但一台发动机停车时,却可减小偏航力矩,而且还可消除或削弱短舱和机身的干扰作用。

最后一种是把四台喷气发动机每两台成为一组,安装在机翼的底部,其特点是发动机短舱的剖面呈长方形的,上下表面形成飞机结构的一部分。机身吊装大翼吊装翼下和机尾安装七、附件系统燃油系统作用:给发动机提供适量的清洁燃油,并雾化燃油,便于与空气混合。滑油系统作用:润滑机件,减小摩擦,降低磨损;散热和冷却;防止机件腐蚀等。散热系统作用:使发动机工作的温度保持在一个适当的范围。点火系统功用:在发动机起动和正常工作时,使电嘴适时地产生电火花,可靠地点燃混合气。起动系统功用:利用外部动力,使发动机由静止状态进入慢车工作状态。第一章第页18为啥中国的航空发动机技术落后?中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?这个世界上

能自行制造第三代战斗机的国家/地区有12个(暂不算配套航发按中国战机世代划分美俄中瑞法欧韩日台印巴基斯坦和伊朗也算上了)能自行制造核武器的国家有9个(美俄中英法印巴以朝)能自行制造洲际弹道导弹的国家有5个(美俄中英法)能自行制造大推力军用涡扇发动机的国家有3个(美俄中)能自行制造大涵道大推力高性能民用涡扇发动机的国家则就只剩2个了(美英:GE罗罗普惠)可以很直观地看到在这个残酷竞争的人类金字塔上中国目前距离塔顶还真是有段距离的。一、航发为什么这么难?第一章第页21想象一下,苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨,2台AL-31可推动苏27以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米;基本物理学原理,力是相互作用的,也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。形象一点说,大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演,涡扇发动机也大概如此,只是壮汉推汽车是慢慢挪动,而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行,各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。第一章第页22另外,一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL-31为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系统等。所以,设计、制造一台高性能的涡扇发动机,可谓"螺蛳壳里做道场",难度极大。在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司,俄法两国都属于二流,这是一个真正的垄断行业。第一章第页第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K,而第四代F-22的F-119发动机将这个指标提高到了1977K;AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下,但F-119的已超出约200度。要在这样高的温度下正常工作,F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶片。,只能说一片面积仅几平方厘米的叶片具有大量自由曲面、复杂的内腔(用于进气冷却),还要控制合金晶体生产连续一致,这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片的工业化制造。二、中国航发水平为何与世界一流差距巨大?第一章第页24我国军事工业以苏联技术援助起家,擅长逆向仿制,在过去解决了多个领域的"有无"问题,甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备,逆向仿制即便"不知其所以然",也至少做到"知其然"。我们非常熟悉的CFM-56,其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上,是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一,但是拆解CFM-56的难度仍然很大,几平方厘米的叶片上分布着许多小孔,这些孔隙的作用是散热的,小孔的位置设置极为讲究,是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。你要仿制别人的新型发动机,所要花的时间可能比自己从零开始研发还要多,而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。这方面我国是有惨痛教训的,例如"太行"涡扇发动机,其核心机就源于CFM-56,太行发动机在05年完成设计定型,但8年过去了仍然问题不断,只用在双发的歼11战斗机上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高,直到歼10B量产,歼10系列战机都只能采用俄制AL-31FN发动机。从科研体制来看,我国以前航空发动机的研发是跟随型号的,即要研制一款飞机,才会去研发一款配套的发动机;飞机如果下马了,发动机也就随之下马了。但美英等发达国家,发动机与飞机研发基本是分开的,发动机核心机的研发提前很多。例如,美国F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机,但美国的核心机技术已发展到第六代,用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。第一章第页26三、别说中国毛子都落下一大截了苏(俄)的航空发动机制造理念不同。美国制造发动机,考虑了翻修期和寿命,因为一台发动机能更长时间的使用,就说明飞机能更少的更换发动机,这样比较经济。可是苏联根据卫国战争经验,发现坦克和飞机的实际战场寿命往往只有几十到一百多个小时,然后就被摧毁了,所以苏联设计武器就以简单、便宜、容易大规模生产为原则。而二战后苏联军队总是枕戈待旦准备打第三次世界大战,所以更认为航空发动机没有必要需要长寿命和翻修期。在这种指导思想下,苏联制造的发动机翻修和寿命要比美国的短得多。第一章第页27一次上课,北航老师给我们讲解毛系发动机和鹰系对比的时候,拿的老先生最得意的WP7,一个同学很细心的问燃烧室边上为什么会有两个像热水瓶胆容器,而美国发动机没有,老先生说,两个瓶子一个装的汽油,一个装的纯氧,大伙不解,老先生悠然自得地说,因为毛发有个毛病,容易熄火,加上J7的设计机头进气,导致每次导弹发完几乎必然熄火,然后老先生转而一脸得意,傲娇万丈启动:这个时候就打进雾化汽油混合纯氧,加上内燃装置2000K+打火,所以,我们的发动机虽然容易熄火,但是空中再点火成功率百分之百!同学们不要担心!”四、中美航空发动机技术的差距第一章第页2880年代,当F-15战斗机已经开始安装推重比达到8的F-110发动机,而同一时期的中国还在落后的涡喷发动机上苦苦挣扎,如今,即便我们在WS15发动机上取得了巨大成就,但是我们仍然与美国差距至少30年。中国涡扇-10“太行”涡扇发动机及其改进型的性能指标与美国普惠F100和通用电气F110相当,这两款发动机是目前美军F-15和F-16战机的动力装置。仍然有证据表明中航工业在扩大涡扇-10量产过程中质量稳定性控制存在问题,造成发动机可靠性不足,致使中国战机仍然严重依赖俄罗斯进口发动机。第一章第页29美国人认为中国的发动机发展差距巨大

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