当代-航空发动机的发展历史和趋势
航空发动机发展历程和趋势
航空发动机发展历程和趋势航空发动机是现代航空技术的核心之一，它的发展经历了一个漫长而又充满挑战的历程。
本文将从航空发动机的起源开始，梳理其发展历程，并探讨未来的发展趋势。
一、航空发动机的起源航空发动机的起源可以追溯到19世纪末的内燃机发明。
德国工程师尼古拉斯·奥托发明了第一个四冲程内燃机，开创了航空发动机的先河。
随后，法国工程师尚·布鲁瓦雷成功将内燃机应用于飞行器，并于1908年获得了第一架飞机的专利。
二、早期航空发动机的发展早期的航空发动机以活塞式发动机为主，其工作原理类似于汽车发动机。
这种发动机通过活塞在气缸内往复运动，通过点火、燃烧混合物来产生推力。
然而，由于其结构复杂、体积庞大和重量较重，限制了飞机的速度和飞行高度。
三、涡轮喷气发动机的诞生20世纪30年代，涡轮喷气发动机的问世标志着航空发动机的重大突破。
涡轮喷气发动机利用燃烧室中的高温燃气推动涡轮旋转，从而驱动飞机前进。
与传统活塞式发动机相比，涡轮喷气发动机具有体积小、重量轻、推力大和燃油效率高等优点，为航空业带来了巨大的变革。
四、涡扇发动机的崛起20世纪50年代，随着涡扇发动机的问世，航空发动机进入了一个新的时代。
涡扇发动机是在涡轮喷气发动机的基础上发展而来，其特点是在喷气口外部增加了一个大风扇，进一步提高了推力和燃油效率。
涡扇发动机的出现使得喷气式飞机速度大幅提升，航程延长，为民航业的发展提供了强大的动力。
五、高温合金技术的应用为了提高发动机的效率和性能，航空发动机制造商开始研发和应用高温合金技术。
高温合金可以在极端高温下保持稳定性，使发动机能够承受更高的温度和压力，提高燃烧效率和推力。
此外，高温合金还具有抗腐蚀和抗磨损等优点，延长了发动机的使用寿命。
六、绿色环保技术的发展随着环境保护意识的增强，航空发动机也在不断追求更加环保和节能的技术。
绿色环保技术包括燃烧室设计的优化、燃料喷射和燃烧控制系统的改进，以及废气处理和噪音减少技术的应用。
航空发动机历史
航空发动机历史
航空发动机是飞机的心脏，是飞机能够在空中飞行的关键部件。
随着航空技术的不断发展，航空发动机也经历了多年的发展历程。
20世纪初，航空发动机还处于起步阶段，主要采用的是内燃机。
这种发动机的缺点是重量大、功率小、燃油消耗量大，无法满足飞机的高速、高空飞行需求。
随着航空技术的不断发展，涡轮发动机逐渐成为主流。
涡轮发动机采用了涡轮增压技术，可以在高空高速飞行时提供更大的推力，大大提高了飞机的性能。
20世纪50年代，喷气式发动机开始逐渐普及。
喷气式发动机采用了高速喷射燃料的方式，可以提供更大的推力，使飞机的速度和高度都得到了大幅提升。
同时，喷气式发动机还具有噪音小、燃油消耗少等优点，成为了现代航空发动机的主流。
近年来，随着环保意识的不断提高，航空发动机也在不断创新。
新一代航空发动机采用了更加先进的材料和技术，可以提供更高的推力，同时还具有更低的噪音和更少的排放。
例如，波音公司的787梦想飞机采用了先进的涡扇发动机，可以提供更高的推力和更低的噪音，同时还可以减少燃油消耗和排放。
航空发动机的发展历程是航空技术发展的缩影。
随着科技的不断进步，航空发动机也在不断创新，为人类的空中旅行提供了更加安全、舒适和环保的选择。
世界航空发动机发展趋势及经验述职报告
世界航空发动机发展趋势及经验述职报告
一、世界航空发动机的发展趋势
1、近年来，随着现代航空技术的发展，发动机性能要求越来越强，
全球航空发动机市场正向高空度、低排放、低噪音、高可靠性等优异性能
发展。
2、材料技术的发展，使发动机可以带来更高的效率、更低的排放物、减轻整体重量、提升性能等优异性能。
3、发动机控制技术也在不断改进，从传统的机械控制转向数字化控制，实现了更高精度的控制和调节。
4、发动机的燃油技术也在不断发展，新型的发动机燃烧室可以更有
效地利用燃料，减少排放。
5、综上所述，全球航空发动机市场正在向先进、低耗、绿色、安静
的高性能发展。
二、近年来参与航空发动机项目的工作经验
1、本人曾参与重新设计高效率、低排放和低噪音的大型航空发动机
项目。
2、在该项目中，本人担任总设计师，利用先进的软件和建模技术，
帮助完成航空发动机的整体性能和内部结构的设计。
3、我针对该项目中的各种问题，运用理论知识、计算机技术和工程
经验，分析设计、模拟计算和准确测试，以确保产品的可靠性、性能及最
佳状态。
4、在此项目中，我运用了新型的材料，测试了涡轮叶片的最佳动力性能。
航空发动机的发展历程
航空发动机的发展历程航空发动机是航空器飞行的动力装置，也是现代航空技术的核心之一。
它的发展历程可以追溯到19世纪末的内燃机时代。
本文将从早期的蒸汽动力到现代的高效涡轮发动机，为读者介绍航空发动机的发展历程。
一、蒸汽动力时代19世纪末，蒸汽机成为了最早的航空发动机。
法国工程师德尔夫尔提出了一种使用蒸汽推动的飞机设计，并于1884年成功试飞。
这标志着航空发动机的诞生。
然而，蒸汽动力的航空发动机存在着重量大、效率低等问题，无法满足航空器的需求。
二、内燃机时代20世纪初，内燃机的发明和发展推动了航空发动机的进一步发展。
德国工程师奥托·德尔夫尔斯于1892年发明了第一台四冲程汽油内燃机，为航空发动机的发展奠定了基础。
1903年，莱特兄弟的飞机首次成功飞行，他们采用了由自己改进的内燃机作为动力。
此后，内燃机逐渐成为了航空发动机的主流。
三、涡轮喷气发动机时代20世纪30年代，涡轮喷气发动机的出现彻底改变了航空发动机的格局。
1939年，德国工程师汉斯·冯·奥汉恩将涡轮技术应用于飞机发动机，成功研制出了世界上第一台喷气式发动机-HE S1。
涡轮喷气发动机以其高推力、高速度和高效率的特点成为了当时航空工业的宠儿。
四、涡扇发动机时代20世纪50年代，涡扇发动机的问世开创了航空发动机的新纪元。
涡扇发动机是在喷气发动机的基础上进一步发展而来的，它通过在喷气流前加装一个多级压气机和一个大直径的风扇来提高推力和效率。
涡扇发动机以其较低的噪音、较低的燃油消耗和较高的推力成为了现代喷气式飞机的首选发动机。
五、高温合金和复合材料的应用近年来，随着材料科学和工艺技术的进步，高温合金和复合材料在航空发动机中的应用越来越广泛。
高温合金能够承受高温和高压的环境，提高了发动机的工作效率和寿命。
复合材料的轻量化和高强度特性使得发动机更加节能环保。
六、研发新一代发动机当前，航空发动机的研发方向主要集中在提高推力、降低燃油消耗和减少噪音。
航空发动机发展史
航空发动机发展历程及趋势1、活塞式发动机时期早期液冷发动机居主导地位很早以前，我们的祖先就幻想像鸟一样在天空中自由飞翔，也曾作过各种尝试，但是多半因为动力源问题未获得解决而归于失败。
最初曾有人把专门设计的蒸汽机装到飞机上去试，但因为发动机太重，都没有成功。
到19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。
1903年，莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。
这台发动机只发出8.95 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为0.11kW/daN。
发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为2.6m的木制螺旋桨。
首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为36.6m。
但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。
以后，在飞机用于战争目的的推动下，航空特别是在欧洲开始蓬勃发展，法国在当时处于领先地位。
美国虽然发明了动力飞机并且制造了第一架军用飞机，但在参战时连一架可用的新式飞机都没有。
在前线的美国航空中队的6287架飞机中有4791架时法国飞机，如装备伊斯潘诺-西扎V型液冷发动机的"斯佩德"战斗机。
这种发动机的功率已达130~220kW, 功重比为0.7kW/daN左右。
飞机速度超过200km/h，升限6650m。
当时，飞机的飞行速度还比较小，气冷发动机冷却困难。
为了冷却，发动机裸露在外，阻力又较大。
因此，大多数飞机特别是战斗机采用的是液冷式发动机。
期间，1908年由法国塞甘兄弟发明旋转汽缸气冷星型发动机曾风行一时。
这种曲轴固定而汽缸旋转的发动机终因功率的增大受到限制，在固定汽缸的气冷星型发动机的冷却问题解决之后退出了历史舞台。
两次世界大战之间的重要技术发明在两次世界大战之间，在活塞式发动机领域出现几项重要的发明：发动机整流罩既减小了飞机阻力，又解决了气冷发动机的冷却困难问题，甚至可以的设计两排或四排汽缸的发动机，为增加功率创造了条件；废气涡轮增压器提高了高空条件下的进气压力，改善了发动机的高空性能；变距螺旋桨可增加螺旋桨的效率和发动机的功率输出；内充金属钠的冷却排气门解决了排气门的过热问题；向汽缸内喷水和甲醇的混合液可在短时内增加功率三分之一；高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸内燃烧前压力由2~3逐步增加到5~6，甚至8~9，既提高了升功率，又降低了耗油率。
航空发动机技术的发展及未来发展趋势
航空发动机技术的发展及未来发展趋势航空发动机技术是现代民航业的核心技术之一。
它的发展轨迹，除了反映了人类探究科技前沿的勇气和智慧，更体现了机械工业产业竞争的残酷和对未来需求的洞见。
本文旨在探讨航空发动机技术的发展历程以及未来发展趋势。
一、航空发动机技术的发展历程航空发动机的历史源远流长。
从最早的蒸汽机、内燃机，到现代的高压涡扇发动机和无人机电动发动机，发动机的技术不断创新，不断演进。
20世纪初期，飞机还使用的是螺旋桨、活塞式发动机。
随着航空工业的发展，1930年代引入了涡轮增压技术。
20世纪40年代，轴流涡扇发动机被认为是航空发动机技术发展历程中的重要一步。
1960年代，喷气式发动机的涡喷发动机逐步取代了活塞式发动机的市场份额。
80年代，高涵道比涡扇发动机诞生，大幅提高了发动机的效率。
目前，随着无人机市场的不断扩大，电动发动机也成为了航空发动机技术发展的新宠。
它不仅能够为无人机提供实现自主起降、远程飞行、近地观测等多项功能，还对环保产生了重要影响。
二、未来发展趋势未来，航空发动机技术的发展将面临更广泛、更复杂、更高效的需求。
为了应对未来的发展趋势，航空发动机技术将呈现出以下几种方向的趋势：1. 电动化：未来的航空发动机技术将更加电动化。
随着电池技术的进步，电动发动机已经逐步取代传统内燃机发动机，这一趋势在未来会愈加明显。
未来的电动发动机将更加高效、轻便、紧凑，使航空器更加环保、更加安全，同时也将为航空业带来新的机遇。
2. 数据化：未来的航空发动机技术将更加关注数据化技术的应用。
航空器通过智能化技术获得的数据将为航空发动机技术的研究和开发提供更多更精确的数据支持。
通过数据分析，可以让航空业更好地预判飞行姿态，增强远程自主控制能力，提高航空器的安全性和效率。
3. 材料升级：未来的航空发动机技术将重点推进新材料的研发和应用。
这些材料包括高温合金、复合材料、纳米材料等。
新材料能够更加轻便、更加耐用、更加高效，因此将在未来的航空发动机技术中占据重要的位置。
航空发动机的发展历史及工作原理
飞机开始用于军事用途，对航空发动机的需求增加。
活塞发动机时代
20世纪20年代至40 年代：活塞发动机成 为主流动力装置。
第二次世界大战期间： 活塞发动机的制造规 模和性能达到高峰。
20世纪30年代：随 着材料和制造技术的 进步，活塞发动机的 性能得到提升。
喷气发动机时代
01
02
喷气发动机
工作原理
喷气发动机通过高速喷射 燃料和空气混合物产生推 力，其工作原理与活塞发 动机截然不同。
高速飞行
喷气发动机适合高速飞行， 能够在短时间内加速至最 大速度，使飞机达到较高 的飞行速度。
广泛应用
喷气发动机广泛应用于现 代民航客机、战斗机和轰 炸机等。
涡轮发动机
工作原理
涡轮发动机利用燃气在涡轮中膨胀产生动力，驱 动压气机和风扇旋转，产生推力。
03
20世纪40年代
喷气发动机的发明，标志 着航空发动机进入新的时 代。
20世纪50年代
喷气发动机的制造技术和 材料取得突破，性能得到 显著提升。
冷战期间
喷气发动机成为军用飞机 和导弹的主要动力装置。
涡轮发动机的崛起
20世纪60年代至今
涡轮发动机在民航和军用领域得到广泛应用。
20世纪70年代
涡扇发动机的出现提高了燃油效率和推进效率。
活塞发动机
1 2
早期航空发动机类型
活塞发动机是早期飞机的主要动力来源，其工作 原理是通过燃料燃烧产生高压气体，推动活塞运 动，进而驱动螺旋桨旋转。
效率与功率
活塞发动机的效率与功率相对较低，且随着飞行 速度的增加，功率逐渐下降，限制了飞机的性能。
3
应用范围
目前活塞发动机主要用于轻型飞机、直升机和部 分小型公务机。
航空发动机的发展历史
涡扇发动机在燃油效率、推进效率和噪音控制方面具有明显优势，逐渐成为现代民航客机的主要动力来源。
涡扇发动机的崛起
现代涡轮发动机具有较高的推重比、燃油效率和可靠性，能够提供更好的飞行性能。
高性能
通过采用先进的材料和设计技术，现代涡轮发动机的油耗较低，有助于降低航空运输成本。
低油耗
现代涡轮发动机具有较长的使用寿命和维护周期，降低了运营成本和维护难度。
发展趋势
随着技术的不断进步，航空发动机的研发和生产成本也在不断增加，同时需要解决新型材料和制造工艺的可靠性和耐久性问题。
挑战
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早期喷气式发动机的挑战与突破
ห้องสมุดไป่ตู้
喷气式发动机的优势与影响
总结词：喷气式发动机的高推进效率和轻量化特点使其成为航空工业的主流发动机，对航空运输、军事和民用领域产生了深远的影响。
03
涡轮发动机的时代
喷气时代的开启
涡轮喷气发动机的出现，标志着航空工业进入喷气时代，实现了超音速飞行。
英国的领先地位
英国在涡轮喷气发动机的研发上处于领先地位，为世界航空工业的发展做出了重要贡献。
早期发展
起源与早期发展
活塞式发动机的进步
进步
随着技术的发展，活塞式发动机在功率和效率方面得到了显著提升，成为了早期航空器的主要动力装置。
应用
活塞式发动机广泛应用于飞机、直升机和无人机等领域，为航空器的起飞、巡航和降落提供了稳定可靠的动力。
早期航空发动机具有功率小、重量大、油耗高等特点，但随着技术的不断进步，这些缺点逐渐得到改善。
技术进步与挑战
随着技术的不断进步，涡轮喷气发动机的推力和效率得到显著提升，但同时也面临着燃油效率低、噪音大等挑战。
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航空发动机原理与构造
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一、课程教学大纲说明
本课程与其它课程的联系
主要先修课程：气体动力学、工程热力学 主要后续课程：专业英语、发动机机型 机务专业（ME）专业必修课
课程的性质
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航空发动机原理与构造
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一、课程教学大纲说明
课程的作用与任务
掌握航空发动机的基本工作原理和特性以及 基本结构 了解航空发动机各主要工作系统的组成、工 作原理 为今后从事相关飞机发动机维修工作打下理 论基础
第二个时期从第二次世界大战结束至今
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航空发动机原理与构造
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活塞式发动机时期
早期飞机动力源问题的解决过程
飞机动力源问题未解决导致屡次飞行失败 使用蒸气机作为动力源，质量过重 1810年，英国科学家凯利发现了飞行原理 1876年，德国工程师奥托试制成热效率高于 蒸汽机的四冲程煤气内燃机 人们试图采用内燃机作为飞机飞行的动力源
波音777-300ER大型双发旅客机
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航空发动机原理与构造
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航空发动机原理与构造
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活塞式发动机
2014-12-25 航空发动机原理与构造 47
喷气发动机的早期设想
2014-12-25 航空发动机原理与构造 48
航空发动机原理与构造 16
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补充：关于飞机发动机的知识
飞机的起飞过程
飞机的降落过程
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航空发动机原理与构造
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航空发动机发展历史
航空发动机百年历史可分为两个时期：
第一个时期从莱特兄弟的首次飞行开始到第 二次世界大战结束为止
活塞式发动机统治了40年左右
60年来，航空燃气轮机取代了活塞式发动机 航空燃气轮机开创了喷气时代，居航空动力的主 导地位
航空发动机原理与构造 43
90年代中期
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目前，普· 惠公司正在研制新一代涡扇发 动机PW8000齿轮传动涡扇发动机
推力为11 000～16 000daN 涵道比11，耗油率下降9%
罗罗公司生产的喘达系列发动机
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航空发动机原理与构造
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发动机GE90－115B
战后，美、苏、法通过买专利，或借助从德国 取得的资料和人员，陆续发展了本国第一代涡 轮喷气发动机：
美国通用电气公司的J47轴流式涡喷发动机 苏联克里莫夫设计局的RD-45离心式涡喷发动机 推力2650daN左右，推重比为2～3 它们分别在装在F-86和米格-15战斗机上服役。这 两种飞机在朝鲜战争期间展开了你死我活的空战
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关于民间神话传说
嫦娥奔月（图1） 舜帝的斗笠（图2） 风神演义中的雷震子 达· 芬奇笔下的“扑翼机”（图3） 事实证明：依靠人力飞行是不可能的
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航空发动机原理与构造
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图1 嫦娥奔月
图2 舜帝的斗笠
图3 达· 芬奇笔下的"扑翼机"
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补充：关于飞机发动机的知识
飞机的组成？
机身 机翼 尾翼 起落架 飞机动力装置-发动 机 飞机操纵系统 各种其它设备
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补充：关于飞机发动机的知识
飞机是如何产生升力？
对于忽略重力位能的定熵绝能不可压流 贝努利方程
p1 1 1 2 2 V1 p2 V2 2 2
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三、课程主要内容
航空发动机的历史回顾 热工气动基础 航空发动机原理部分 航空发动机构造部分
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1.1 人类的飞天之梦
两千多年前的风筝
世界上目前公认最早 的重于空气的飞行器 它是如何飞起来的
一千多年以前的 “孔明灯”
世界上最早的、最原 始的热气球 现代热气球的鼻祖
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燃气涡轮发动机时期
第二个时期:从第二次世界大战结束至今
60年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞 式发动机 开创了喷气时代，居航空动力的主导地位 喷气发动机的早期设想
1937年，英国的惠特尔和德国的奥海因 分别研制成功离心式涡轮喷气发动机WU 和He－S3B
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民用发动机的研制
20世纪70年代
第一代推力在20000daN以上的高涵道比 （4～6）涡扇发动机投入使用 开创了大型宽体客机的新时代 装备波音777投入使用的第二代高涵道比 （6～9）涡扇发动机的推力超35000daN 通用电气公司GE90-115B在2003年2月创 造了56900daN的发动机推力世界纪录。
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涡轮喷气发动机
50年代末至60年代初，各国研制了M2飞机的 一批涡喷发动机
如J79、J75、埃汶、奥林帕斯、阿塔9C、R-11和 R-13 推重比已达5～6
60年代中期用于M3飞机的J58和R-31 70年代初，用于“协和”超声速客机的奥林帕 斯593涡喷发动机定型 从此再没有重要的涡喷发动机问世
低涵道比的军用加力发动机 高涵道比的民用发动机
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音障
在物体的速度快要接近音速时，周边的空气受 到声波叠合而呈现非常高压的状态，因此一旦 物体穿越音障后，周围压力将会陡降。 在比较潮湿的天气，陡降的压力所造成的瞬间 低温可能会让气温低于它的露点（Dew Point） 温度，使得水汽凝结变成微小的水珠，肉眼看 来就像是云雾般的状态。 由于这个低压带会随着空气离机身的距离增加 而恢复到常压，因此整体看来形状像是一个以 物体为中心轴、向四周均匀扩散的圆锥状云团。
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活塞式发动机
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活塞式发动机时期
人类历史上首次 有动力、载人、 持续、稳定和可 操作的重于空气 飞行器的飞行 航空发动机从狭 义上是航空器飞 行的动力，从广 义上它也是航空 事业发展的推动 力
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世界上第一台实用的涡轮喷气发动机是德国的 尤莫-004
1942年7月18日德国工程师把He－S3B装在梅塞 施米特Me-262飞机上试飞成功 1944.9－1945.5， Me-262共击落盟军飞机613 架，自己损失200架（包括非战斗损失）
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航空发动机原理与构造
课程教学说明
归属单位 开课学期 学 分 3 课程编号 总学时数 适用专业 72学时 ME
首选教材
航空发动机原理与构造.中国民航大学校内讲 义
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活塞式发动机时期
活塞式发动机的发展
飞机用于战争目的推动航空蓬勃发展 早期液冷式、气冷发动机 两次世界大战推动发动机的性能提高：
单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右 螺旋桨飞机的V从16km/h提高到近800 km/h 飞行高度达到15000 m
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涡扇发动机
涡扇发动机的发展来自于民用发动机
1959年定型的英国康维
世界上第一台涡扇发动机 涵道比有0.3和0.6，推力为5730daN 耗油率比同时期的涡喷发动机低10%～20% 用于VC-10、DC-8和波音707客机
涡扇发动机两个发展方向
如美国的F100、F404、F110，西欧三国的 RB199，前苏联的RD-33和AL-31F 装备第三战斗机，如F-15、F-16、F-18、“狂 风”、米格-29和苏-27
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目前，推重比10涡扇发动机投入服役
美国F-22/F119、西欧EFA2000/EJ200 和法国的“阵风”/M88 F-22/F119具有第四代战斗机代表性特征-超声速巡航、短距起落、超机动性和隐身 能力 超声速垂直起飞短距着陆的JSF动力装置 F136正在研制之中，预计将于2010～ 2012年投入服役。
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航空发动机原理与构造
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