2航空发动机基本原理.ppt

1、2航空发动机基本原理航空发动机基本原理与分类与分类对飞机来说对飞机来说,没有发动机没有发动机技术的进步技术的进步,再巧妙的设再巧妙的设计都只能停留在地面上计都只能停留在地面上.航空发动机分类航空发动机分类类型类型应用应用1.活塞式发动机活塞式发动机小型民用机小型民用机2.脉动式喷气发动机脉动式喷气发动机导弹导弹3.冲压式喷气发动机冲压式喷气发动机导弹导弹4.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机战斗机战斗机5.涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机大型民用运输机大型民用运输机6.涡轮轴发动机涡轮轴发动机直升机直升机7.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机中低速运输机中低速运输机8.螺桨风扇发动机螺桨风扇发动机研究实验

2、中研究实验中9.真空能发动机真空能发动机研究中研究中1.活塞式发动机活塞式发动机 航空活塞式发动机是利用汽油与航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合空气混合,在密闭的容器在密闭的容器(气缸气缸)内燃烧内燃烧,膨胀作功的机械膨胀作功的机械.活塞式发动机必须带活塞式发动机必须带动螺旋桨动螺旋桨,活塞承受燃气压力在气缸内活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动作往复运动,并通过连杆将这种运动转并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动变成曲轴的旋转运动.曲轴是发动机输曲轴是发动机输出功率的部件出功率的部件.曲轴转动时曲轴转动时,通过减速器通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力带动螺旋桨转动而产生拉力.小型民用小型

3、民用飞机常用飞机常用.火花塞通过高压电产生了电火花火花塞通过高压电产生了电火花,将混合气体点燃，将混合气体点燃，汽油和空气的混合气体汽油和空气的混合气体进气门进气门气缸气缸直列式发动机直列式发动机(4个汽缸肩并肩地排成一排个汽缸肩并肩地排成一排,一般的车都用一般的车都用)水平对置发动机水平对置发动机 V 型发动机型发动机(6个汽缸排列在成一定角度的个汽缸排列在成一定角度的两个平面上两个平面上)拉力式螺旋桨拉力式螺旋桨 推力式螺旋桨推力式螺旋桨 飞机的星形发动机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喷气式发动机的基本原理是将空气吸入,与燃油混合与燃油混合,点火点火,爆炸膨胀后的空气向

4、爆炸膨胀后的空气向后喷出后喷出,其反作用力推动飞机向前飞行。其反作用力推动飞机向前飞行。2.脉动式喷气发动机脉动式喷气发动机(结构简单结构简单,体积小体积小,但推力不但推力不 稳定稳定,不适合载人不适合载人,一般导弹用一般导弹用)燃烧室燃烧室进气道进气道供油供油节气活门节气活门充气充气(节气活门打开节气活门打开)点火点火(节气活门关闭节气活门关闭)喷管和推进喷口喷管和推进喷口3.冲压式喷气发动机冲压式喷气发动机(结构简单、体积小、推力大、结构简单、体积小、推力大、加速快加速快,必须吸入高速气流才能工作必须吸入高速气流才能工作,所以必须与所以必须与其它发动机组合使用其它发动机组合使用(一般借助火

5、箭发动机助推一般借助火箭发动机助推,不适合循环使用不适合循环使用,超音速超音速无人无人靶机靶机和和导弹导弹用用)燃油喷嘴燃油喷嘴燃烧室燃烧室推进喷管推进喷管进气道进气道可调进气道可调进气道加力燃油喷嘴加力燃油喷嘴燃烧室燃烧室供氧与供油供氧与供油可调喷管可调喷管 火箭火箭/冲压组合式喷气发动机冲压组合式喷气发动机4.涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机(加速快加速快,耗油大耗油大,战斗机战斗机用用)进气道进气道加力式涡轮喷气发动机加力式涡轮喷气发动机可调进气道可调进气道 (大面积大面积)可调进气道可调进气道 (大面积大面积)进气口导流叶片进气口导流叶片(打开打开)进气口导流叶片进气口导流叶片(关闭关闭)

6、低马赫数低马赫数高马赫数高马赫数可调喷口可调喷口(大面积大面积)可调喷口可调喷口(小面积小面积)涡轮喷气发动机涡轮喷气发动机美国美国F-22的发动机的发动机F119-PW-100(拥有二元矢量喷口拥有二元矢量喷口,代表了世界最高水平代表了世界最高水平)2007年年,美国通用公司美国通用公司,英国罗罗公司英国罗罗公司,美国空军研究实验室开始开发第美国空军研究实验室开始开发第6代代战机发动机战机发动机 100千牛推力级高效千牛推力级高效可变循环发动机可变循环发动机。要求：耗油率降低要求：耗油率降低25%，无加力推力增大无加力推力增大5%，加力推力增大加力推力增大10%.2012年年9月月,美国普惠

7、公司取代英国罗罗美国普惠公司取代英国罗罗公司参与研制公司参与研制,通用公司研究可变循环通用公司研究可变循环发动机技术已经超过发动机技术已经超过30年年.预计新型发动机将于预计新型发动机将于2020年投产年投产,2028年和年和2032年第年第6代战斗机将代战斗机将分别在美国海军和空军服役。分别在美国海军和空军服役。吴大观，吴大观，“中国航空发动机之父中国航空发动机之父”吴大观，吴大观，“中国航空发动机之父中国航空发动机之父”1937年年,保送西南联大机械系保送西南联大机械系,三年级转读航空系。三年级转读航空系。1942年年,大学毕业大学毕业,被分配到当时国内唯一的航空被分配到当时国内唯一的航空

8、 发动机厂发动机厂贵州大定航空发动机厂。贵州大定航空发动机厂。1944年年,被工厂选送到美国来康明发动机厂和普惠被工厂选送到美国来康明发动机厂和普惠 公司学习深造。公司学习深造。1946年年,回国回国,在北京大学教授航空发动机设计。在北京大学教授航空发动机设计。1956年年,组建我国第一个喷气发动机设计室。组建我国第一个喷气发动机设计室。1978年年,领导对英国斯贝发动机专利的仿制工作。领导对英国斯贝发动机专利的仿制工作。1985年年,以吴大观为首的以吴大观为首的9位专家联名上书中央位专家联名上书中央,小平同志亲自批示小平同志亲自批示,太行发动机正式立项。太行发动机正式立项。2009年年,吴大

9、观在北京去世。吴大观在北京去世。5.涡轮风扇发动机涡轮风扇发动机(油耗低油耗低,难度高难度高,大型民用客机用大型民用客机用)冷却引擎冷却引擎,降降低引擎噪音低引擎噪音靠涡轮驱动靠涡轮驱动靠涡轮驱动靠涡轮驱动中心轴中心轴非加力式涡扇发动机非加力式涡扇发动机 加力式涡扇发动机加力式涡扇发动机 6.涡轮轴发动机涡轮轴发动机(功率大功率大,直升机用直升机用)进气道进气道燃烧室燃烧室自由动力涡轮自由动力涡轮普通涡轮普通涡轮低压压气机低压压气机动力输出动力输出高压压气机高压压气机回流燃烧系统回流燃烧系统双轴涡轮轴发动机双轴涡轮轴发动机(带自由动力涡轮的带自由动力涡轮的)7.涡轮螺旋桨发动机涡轮螺旋桨发动机

10、(噪音小噪音小,寿命长寿命长,中低速飞机用中低速飞机用)燃气发生器燃气发生器动力输出动力输出双轴轴流式涡轮螺桨发动机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单面进气双级离心式涡轮螺桨发动机8.螺桨风扇发动机螺桨风扇发动机 可用速度高可用速度高,低油耗低油耗,但是由于转速较高但是由于转速较高,产生的振动和噪产生的振动和噪音也较大音也较大,目前正处于研究和实验阶段。目前正处于研究和实验阶段。螺桨螺桨-风扇风扇燃气发生器燃气发生器安安-70采用的桨扇发动机采用的桨扇发动机(俄罗斯俄罗斯)带有外涵道的桨扇发动机带有外涵道的桨扇发动机优点：涵道比大优点：涵道比大,省油省油;增加增加10%

11、推力推力;减少噪音。减少噪音。缺点：造价提高。缺点：造价提高。新型的新型的HK-93涵道浆扇发动机涵道浆扇发动机(俄罗斯俄罗斯)9.真空能发动机真空能发动机 现代物理学认为：真空不是一无所有现代物理学认为：真空不是一无所有,“真空真空是物质的凝聚态是物质的凝聚态”(李政道语李政道语),真空是能量海真空是能量海,蕴藏蕴藏着极大的能量。有人说着极大的能量。有人说1立方厘米真空里面含有立方厘米真空里面含有1095克的能量克的能量,通过质能互换定理通过质能互换定理(E=mc2),可以可以把真空中的能量看成无穷大。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我国科学家高歌在真空能发动机

12、方面做了大量的研究大量的研究,证明了真空能的存在和提取的可能证明了真空能的存在和提取的可能性性,也证实了在航空发动机上应用的可能性。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火箭发动机通过燃烧室燃烧将燃料加热膨胀,使使气体从喷嘴喷出产生反作用力气体从喷嘴喷出产生反作用力,即推力即推力.包括：液体火箭发动机；包括：液体火箭发动机；固体火箭发动机；固体火箭发动机；等离子火箭发动机（研究中）等离子火箭发动机（研究中）.火箭发动机火箭发动机 1.液体火箭发动机液体火箭发动机液体燃油液体燃油燃烧室燃烧室推力喷管推力喷管推进剂喷嘴推进剂喷嘴 氧氧2.固体火箭发动机固体火箭发

13、动机点火药包点火药包火药柱火药柱保险装置保险装置喷管喷管燃气通道燃气通道 从地球到火星从地球到火星,传统液体火箭需要传统液体火箭需要250天天,而而等离子火箭只需等离子火箭只需39天。天。3.等离子火箭发动机等离子火箭发动机 奇妙的机械奇妙的机械椭圆规椭圆规马耳他十字机芯马耳他十字机芯(用于控制时钟的秒针用于控制时钟的秒针运动运动)圆锥齿轮的啮合图圆锥齿轮的啮合图缝纫机缝纫机斯特林发动机斯特林发动机斯特林发动机斯特林发动机采油机采油机舰炮弹药装填系统舰炮弹药装填系统(弹药与战斗部分离弹药与战斗部分离)飞机螺旋桨与机枪互动图飞机螺旋桨与机枪互动图优点优点:结构简单结构简单,体积小体积小,重量轻重

14、量轻.缺点缺点:容易漏气容易漏气,难维修难维修.旋转活塞式发动机旋转活塞式发动机转子发动机是内燃机的一种转子发动机是内燃机的一种,把热能转为旋转运动把热能转为旋转运动而非活塞运动而非活塞运动,如马自达如马自达RX8.奎西发动机奎西发动机人类是否已经掌握了人类是否已经掌握了所有的飞行原理？所有的飞行原理？对于飞碟对于飞碟,美国军方既不否认美国军方既不否认,也不也不承认承认,相关目击报告大部分被解密相关目击报告大部分被解密,但还有一小部分被列为绝密但还有一小部分被列为绝密,你认为你认为飞碟存在吗？飞碟存在吗？1932年年,罗马尼亚飞行工程师亨利罗马尼亚飞行工程师亨利科安达科安达发现发现:流体流体(

15、水流或气流水流或气流)有离开本来的流动有离开本来的流动方向方向,改为随著凸出的物体表面流动的倾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这一规律叫做科安达效应,又叫做附壁作用。又叫做附壁作用。拿一把汤匙放在微微滴水的水龙头下拿一把汤匙放在微微滴水的水龙头下,水会水会沿着汤匙表面流到汤匙的背面。沿着汤匙表面流到汤匙的背面。匙羹匙羹水龙头水龙头水水波音公司的波音公司的YC-14利用利用Coanda效应效应,将发动机将发动机置于机翼前缘上方置于机翼前缘上方,喷流直接吹拂由襟翼放下而喷流直接吹拂由襟翼放下而弯度大增的机翼上表面弯度大增的机翼上表面,使上表面气流速度加快使上表面气流速度加

16、快,不仅提供推力不仅提供推力,还诱导周边的气流还诱导周边的气流,一同产生增一同产生增升效果升效果.同年同年,科安达指出科安达指出:如果将空气穿过一个圆形如果将空气穿过一个圆形设备从上面吸到下面设备从上面吸到下面,将有效降低该圆形设将有效降低该圆形设备上面的气压备上面的气压,同时增加它底部的气压同时增加它底部的气压,这时这时它就能悬浮起来它就能悬浮起来.这是一个至今仍被采用的这是一个至今仍被采用的飞行法则飞行法则,它被称做它被称做“科安达飞行原理科安达飞行原理”。1945年年,科安达被迫为纳粹德国党卫军的科安达被迫为纳粹德国党卫军的飞碟机项目工程工作。飞碟机项目工程工作。飞碟原理实验器飞碟原理实

17、验器1950年年,加拿大和美国联合研制加拿大和美国联合研制Avrocar碟形碟形飞行器飞行器.1961年年,由于振颤问题无法解决由于振颤问题无法解决,工程工程下马下马.中央是进气的涵道风扇中央是进气的涵道风扇,周边是一圈小喷嘴。周边是一圈小喷嘴。发动机产生高压排气发动机产生高压排气,通过周边的喷嘴喷出通过周边的喷嘴喷出,拉动上方气流拉动上方气流,在上表面形成在上表面形成Coanda效应，效应，沿上表面高速从中心向周边流动沿上表面高速从中心向周边流动,在飞行器在飞行器静止的时候就可以形成升力静止的时候就可以形成升力,达到垂直起飞达到垂直起飞.垂直起飞后垂直起飞后,重新调整周边喷嘴的气流分布重新调

18、整周边喷嘴的气流分布,可以实现喷气推进可以实现喷气推进,一旦达到一定速度一旦达到一定速度,飞碟飞碟本身的形状就可以产生气动升力本身的形状就可以产生气动升力,这时转入这时转入正常飞行。正常飞行。1940年末年末,纳粹德国成立了一个名为纳粹德国成立了一个名为“爆破手研究室爆破手研究室13”的秘密机构的秘密机构,专门专门研究、制造秘密飞行器研究、制造秘密飞行器,活动代号为活动代号为“乌兰努斯行动乌兰努斯行动”.该秘密机构收罗了该秘密机构收罗了第三帝国最杰出、最优秀的空气动力第三帝国最杰出、最优秀的空气动力学专家、工程师和试飞员等顶尖人才学专家、工程师和试飞员等顶尖人才,在德国军方协助下在德国军方协助

19、下,终于制造出了一种终于制造出了一种最先进的碟形飞行器最先进的碟形飞行器“别隆采圆盘别隆采圆盘”.1945年年2月月19日日,直径直径50米的米的“柏罗湟女战神柏罗湟女战神”飞碟飞碟进行了它的首次也是最后一次试飞进行了它的首次也是最后一次试飞.在短短在短短3分钟分钟内内,就飞升到了就飞升到了1万万5千米高空千米高空(83米米/秒秒),平飞速度高平飞速度高达每小时达每小时2200公里公里(1.8倍音速倍音速).同时它还可以悬停同时它还可以悬停在空中在空中,无需转弯便能向前或向后任意飞行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它采用奥地利设计师弗绍贝格尔发明的无烟无绍贝格尔发明的无烟无

20、火焰爆炸式火焰爆炸式“绍贝格尔绍贝格尔”型发动机驱动型发动机驱动,只需用水只需用水和空气做燃料和空气做燃料.这种发动机本身具有反磁力性能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借助反磁力漂浮升腾法使飞碟飞行和悬空.在飞行在飞行器的周围共装置了器的周围共装置了12台发动机靠吸入大量空气使台发动机靠吸入大量空气使其周围空间形成真空其周围空间形成真空,飞碟便能在这一真空区内不飞碟便能在这一真空区内不费吹灰之力地任意运动费吹灰之力地任意运动.从从1950年开始年开始,美国所有主要的飞机美国所有主要的飞机生产商都在秘密研制碟状飞行物生产商都在秘密研制碟状飞行物,有有关进展只向美

21、国中情局负责和汇报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工程学已成为国外新兴学科.2008年年11月月,美国研制成功飞碟飞行器美国研制成功飞碟飞行器,飞行飞行高度高度3米米,速度速度120公里公里/小时小时,可容纳可容纳2人乘坐人乘坐.该飞行器使用该飞行器使用8个小管道风扇个小管道风扇,每个风扇装配每个风扇装配旋转发动机旋转发动机,由飞行器稳定计算机控制。由飞行器稳定计算机控制。美国碟型飞行器美国碟型飞行器美国核飞碟设计图美国核飞碟设计图2010年年,俄罗斯制成直径为俄罗斯制成直径为200米大型碟形飞行器米大

22、型碟形飞行器模型模型.该飞行器设计计划可运载该飞行器设计计划可运载600吨货物或者最吨货物或者最大载客量大载客量11000人人,可垂直起降可垂直起降,能以每小时能以每小时100公公里的速度直线飞行里的速度直线飞行,最大航程近最大航程近5000公里公里.“飞碟飞碟UFO”的的12个主要特征个主要特征直升悬停、光环围绕、强力旋风、强大磁场、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、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、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、雷达隐身、伸缩光束、烟

23、雾遮体、空中离合、空中变形、极度加速、超高速度、三域通行。空中变形、极度加速、超高速度、三域通行。(20马赫马赫)光环光环(据说是据说是高温高速高压的等离子体流高温高速高压的等离子体流)旋转旋转气流气流强电磁场强电磁场烟雾烟雾超高速飞行超高速飞行太空、大气、太空、大气、水中都可飞行水中都可飞行喷有长度喷有长度的光束的光束.电力中断电力中断,草木枯萎草木枯萎雷达探不到雷达探不到,高炮击不落高炮击不落.1942年年2月月25日上午日上午10时时,美国洛杉矶东郊美国洛杉矶东郊某炮兵连阵地上空某炮兵连阵地上空,出现了列队的出现了列队的24个圆盘个圆盘状不同飞行物状不同飞行物.美国人以数十门高射炮开火美

24、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多发炮弹喷出一朵朵灿烂的火花.但但UFO 仍在空中有条不紊地编队仍在空中有条不紊地编队,毫发未伤毫发未伤.1956年年10月月8日日,日本冲绳岛附近突然出现日本冲绳岛附近突然出现一个一个UFO,恰好一架西方盟国的战斗机在附恰好一架西方盟国的战斗机在附近实弹打靶近实弹打靶,反应迅速的炮手立即向它开炮反应迅速的炮手立即向它开炮,令人不解的是炮弹爆炸后令人不解的是炮弹爆炸后UFO纹丝未损纹丝未损,“先先下手为强下手为强”的战斗机却碎成残片的战斗机却碎成残片,机毁人亡机毁人亡.1966年年8月的一天月的一天,一艘一艘UFO长时间滞留在长时间滞

25、留在美国西部某导弹基地附近美国西部某导弹基地附近,精明的美国人充精明的美国人充分地拍摄了录像之后分地拍摄了录像之后,启动了该基地的几乎启动了该基地的几乎所有的导弹发射装置所有的导弹发射装置,奇怪的是奇怪的是UFO安然无安然无恙恙,而所有的装置却同时瘫痪而所有的装置却同时瘫痪.其中一套最先其中一套最先进的装置突然被一束神奇的射线进的装置突然被一束神奇的射线“熔为一堆熔为一堆废铁！废铁！”美国科学家闻讯赶来研究美国科学家闻讯赶来研究,他们的结他们的结论是论是,把先进的导弹发射装置还原为废铁的把先进的导弹发射装置还原为废铁的,可能是一种类似于人类的高脉冲的东西可能是一种类似于人类的高脉冲的东西.麦田

26、怪圈麦田怪圈外星飞船的临时交通信号灯外星飞船的临时交通信号灯飞碟的这些异常特征显示了令人惊叹的高度飞碟的这些异常特征显示了令人惊叹的高度科技水平科技水平,表明绝对不是当代地球人所能制造表明绝对不是当代地球人所能制造出来的出来的,合乎逻辑的推理只能解释为合乎逻辑的推理只能解释为:飞碟是飞碟是由比地球人具有更高度智能的生物所制造和由比地球人具有更高度智能的生物所制造和控制的控制的.人类在经历无数次失败之后人类在经历无数次失败之后,那些对那些对UFO进行研究的科学家们发出忠告进行研究的科学家们发出忠告:当你有幸当你有幸或不幸遇上或不幸遇上UFO时时,不要试图不要试图“先下手为强先下手为强”,因为你是在用弹弓向一辆坦克显示你的勇敢因为你是在用弹弓向一辆坦克显示你的勇敢,那将是无谓的那将是无谓的,甚至会丢掉生命！甚至会丢掉生命！