第4章 航空动力1--概述

航空发动机的工作（推力）状态
最大连续推力（MCT） 指发动机能够连续保持的最大推力，正常情况不 用这种推力。 使用条件：在发动机一发失效时，根据情况决定 是否使用 。 • 一发故障后继续起飞 工作，发动机使用起飞推力 达到规定时间限制后改用此状态； • 航路中一发故障飞机，但前方有较高障碍物需要 保持尽可能高的高度越障，可采用最大连续推力 状态进行飘降。
航空发动机的工作（推力）状态
最大推力
• 又名起飞（复飞）推力状态 （TO/GA）。 属于全加力状态即100%的发动机推力状态， 是工作条件最恶劣的状态。 • 特点：涡轮入口的温度可达1450摄氏度 ， 一般只允许使用5min，有的允许10min 。 • 为了延长发动机寿命，节省维修费用， 要 求使用时间越短越好。
发动机在飞机上的安装位置
两台涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置 第三种方法：两台发动机并列在后机身外部的两侧，即尾 吊式。多用于运输机或轰炸机。 。 • 优点：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。 • 局限：构造比较复杂；比较重。 第四种方法：动机左右并列（或上下叠置）安装在后机身 的内部 。 • 优点：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；多用于战斗机。 。 • 局限：发动机所占机身的容积很大，不利于装载其他的设 备 。
航空动力装置—分类2
航空动力装置—分类2
吸气（活塞式）发动机 • 组合发动机 • 冲压喷气发动机 • 活塞式发动机
国产大飞机发动机“长江”CJ-1000A
航空动力装Байду номын сангаас--分类2
燃气涡轮发动机 • 涡轮风扇发动机 • 涡轮喷气发动机 • 涡轮轴发动机 • 涡轮螺旋桨发动机 • 桨扇发动机
航空动力装置—发展简史
发动机在飞机上的安装位置
四台涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置 方法1：四台发动机都置于机翼下的吊舱内，多用于运输 机，偶尔用于轰炸机。 方法2：四台发动机都并列在机身后段外部的两侧(尾吊 式)，特点与两台发动机尾吊式相近。 方法3：发动机安装在靠近机身的机翼内部，每边放两台。 • 局限：构造复杂。 • 优点：一台发动机停车时，可减小偏航力矩，还可消除或 削弱短舱和机身的干扰作用。 方法4：四台喷气发动机每两台成为一组，安装在机翼的 底部，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。
• 涡轮喷气发动机
航空动力装置—分类1
间接反作用力动力装置 • 涡轮轴发动机 • 涡轮螺旋桨发动机 • 桨扇发动机 • 活塞式发动机 • 航空电动机
航空动力装置—分类1
• 涡轮轴发动机
英、法合作生产的装有两台 涡轮轴发动机的“山猫”多 用途直升机
航空动力装置—分类1
• 涡轮轴螺旋桨发动机
运-7
航空发动机的地位与作用
• 航空运营：地位仅次于飞机机型； • 航空技术：发动机的研发最具难度的。 • 国民经济：一个国家发动机水平体现该国 的航空技术水平，航空发动机对航空运营 的安全性、经济性影响巨大，油耗影响公 司盈利能力，可靠性决定出勤率和事故发 生概率，直接影响公司的声誉，甚至决定 公司的生存与发展。
航空发动机的工作（推力）状态
推力： • 发动机对空气进行加速，而产生的反作用 力，即发动机的推力。 • 增大推力的方法：增大空气流量或增大排 气速度。 • 运输机大约是起飞重量的0.25倍，战斗机 大约是0.8-1.0倍 。
航空发动机的工作（推力）状态
推重比/功重比 • 发动机推力与发动机重量(力)或飞机重量(力)之 比，表示发动机或飞机单位重量(力)所产生的推 力。 • 发动机在海平面静止条件下於最大推力状态(加力 发动机为全加力状态)所产生的推力与发动机结构 重量(力)之比称为发动机推重比，是发动机的重 要性能指标之一。 • 飞机推重比越大 油耗越少 或者说能量消耗越少
发动机在飞机上的安装位置
发动机在飞机上的安装位置
三台涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位 置（多用于运输机） 方法1：两台发动机并列装在机身后段（也可固定 于气密座舱之外），另一台装在垂直尾翼上。 • 优点：在发动机发生故障，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。 方法2：两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。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。
航空动力装置—分类1
• 桨扇发动机
安-70
航空动力装置—分类1
• 活塞式发动机
初教-6
航空动力装置—分类1
• 航空电动机
德国Microdrones公司 研制的 MD4-200四旋翼飞行器系统
航空动力装置—分类2
按空气是否参加发动机工作来分：吸气 （活塞）式发动机、火箭喷射式发动机。
• 吸气（活塞）式发动机：活塞式、冲压喷 气式和燃气涡轮（组合）式发动机； • 火箭喷射式发动机：化学火箭、核火箭和 电火箭发动机。
航空发动机的工作（推力）状态
• 海平面的最大爬升率：305米 ／秒； • 高度1000米时：283米／秒； • 高度10000米时：100米／秒； • 高度17000米时：12米／秒。
F-16战斗机
航空发动机的工作（推力）状态
最大巡航工作状态 • 巡航：飞机完成起飞阶段进入预定航线后 的飞行状态。 • 巡航速度：飞机在发动机每公里消耗燃料 最少情况下的飞行速度。 • 经济巡航速度：飞机巡航过程中消耗燃料 最小的可持续速度。狭义来说，就是飞机 的任务高度或一般飞行高度（速度）
第4章 航空动力
概述
航空动力系统
• 作用：为航空器提供动力，推动航空 器前进的装置，也称航空推进系统。 • 组成：航空发动机及所必需的系统和 附件，如燃油系统、滑油系统、点火 系统、启动系统和防火系统等。
航空动力装置---分类1
按作用力原理： 直接反作用力动力装置 • 利用向后喷射高速气流产生向前的反作 用力来推进飞行器，又叫喷气式发动机。 间接反作用力动力装置 • 由发动机带动飞机的螺旋桨、直升机的旋 翼旋转对空气作功使空气加速向后、向 下流动时，空气对螺旋桨产生反作用力来 推进飞行器。
航空动力装置—发展简史
燃气涡轮发动机 • 涡喷：最早的燃气涡轮发动机, 早期广泛 用于军用飞机和巡航导弹以及民用客机。 目前，中型涡喷发动机仍在一些轻型战斗/ 攻击机和教练机上继续使用，小型的涡轮 喷气发动机则用于巡航导弹、靶机和无人 机上。
航空动力装置—发展简史
燃油涡轮发动机 •为了使喷气式飞机能在高亚音速中实现低油 耗飞行，20 世纪60年代出现了涡轮风扇发动 机，目前广泛用于大型民航运输飞机的唯一动 力装置。
发动机在飞机上的安装位置

中国尾吊式预警机（涡桨/喷气复合式推进）
发动机在飞机上的安装位置
• B－52亚音速 战略重型轰炸 机装有八台喷 气发动机，每 两台成一组， 装在机翼下面 的4只吊舱中， 安装位置和固 定的特点与四 个吊舱的飞机 相似。
航空发动机的工作（推力）状态
以波音-737为例： • TO/GA（起飞/复飞推力） • 最大连续推力 • 最大爬升推力 • 最大巡航工作状态 • 慢车工作状态 简单的说：最大状态、过渡状态（中间状态）、 巡航状态、慢车状态。
地效飞机：将发动机安装在垂尾，降低机身离地 面高度，可在起飞时充分利用地面效应。
发动机在飞机上的安装位置
一台涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置 • 装在机身后段或机身下部。 • 优点：有利于维护修理，还可让出机身短舱或前段 的空间，容纳人员和武器装备。常用于战斗机。
发动机在飞机上的安装位置
两台涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机的安装位置 常见方法：两台发动机各装在一只短舱内。 • 优点：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。运输机或轰炸机 • 局限：构造比较复杂，增大阻力和降低机翼的后掠作用。 第二种方法：发动机装在机翼下的吊舱内。 • 有点：减少短舱和机翼的干扰，有利提高最大举力系数； 防火性能较好；可采用全翼展的襟翼。另外，由予短舱离 地近，维护比较方便。运输机或轰炸机 • 局限：易于吸入尘土。
航空动力装置—发展简史
燃油涡轮发动机 • 1936年，德国人汉斯.冯.奥海因 博士完成研制界 上第一台离心式喷气发动机 HeS-3A 。该发动机 的发展型 HeS-3B 装在首架喷气式飞机亨克尔He178 上，1939年8月27日完成首飞，飞行速度达到 700 km/h。 • 1942年，德国人海尔伯特 • 瓦格纳 (Herbert Wagner) 教授完成世界上第一台轴流燃气涡轮发 动机的研制，最终设计定型为容克 Jumo 004 涡 喷发动机，推力882daN，用作二战时期德国著名 的Me-262双发喷气式战斗机的动力。
航空动力装置—分类1
• 火箭发动机
火箭工作时间短、控制困难等原因，不适于作飞 机的动力
航空动力装置—分类1
• 组合发动机
航空动力装置—分类1
• 冲压喷气发动机
协和号飞机的继任者---洛克希德-马丁公司设计的超音速绿色飞机
航空动力装置—分类1
• 涡轮风扇发动机
F404涡扇发动机
航空动力装置—分类1
航空发动机的工作（推力）状态
慢车工作状态 发动机维持连续运转的最低转速，仅产生 非常小的推力。相当于汽车发动机的怠速 状态，但需要保持刹车。 • 地面滑行慢车状态：转速、推力最小，最 省油； • 下滑降落慢车状态：转速稍高，稍费油， 保证当降落失败，需要立即复飞时，能以 最快的速度让发动机达到最大推力状态。
航空发动机的工作（推力）状态
最大爬升推力 飞机在某一高度上，以最大油门状态，按不同爬 升角爬升，能达到的最大的爬升率称为该高度上 的“最大爬升率”。此时的飞行速度为“快升速 度”。以快升速度爬升，所需爬升时间最短。 爬升率：又称爬升速度或上升串，是各型飞机， 尤其是战斗机的重要性能指标之一。它是指定常 爬升时，飞行器在单位时间内增加的高度，计量 单位为米／秒。