飞机的动力装置
航空小科普飞机的动力装置，可不仅仅只有发动机
航空小科普飞机的动力装置，可不仅仅只有发动机来源：飞行二次元全文共1570字，阅读需要3分钟说到现代飞机的动力装置，大家首先想到的应该就是发动机吧！目前应用较广泛的有四种：一是活塞式航空发动机加螺旋桨推进器；二是涡轮喷气发动机；三是涡轮螺旋桨发动机；四是涡轮风扇发动机。
活塞式航空发动机用火花塞点火的汽油发动机。
从1903年世界第一架飞机到第二次世界大战末期，所有飞机都用活塞式航空发动机作为动力装置。
20世纪40年代中期以后，在军用飞机和大型民用飞机上燃气涡轮发动机逐步取代了活塞式航空发动机，但小功率活塞式航空发动机比燃气涡轮发动机经济，在轻型低速飞机上仍得到应用。
涡轮喷气发动机又称空气涡轮喷气发动机，是以空气为氧化剂，靠喷管高速喷出的燃气产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机，简称“涡喷”。
装备该发动机的飞机即为喷气飞机。
该发动机须由压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管几大部件构成。
涡轮螺旋桨发动机从涡喷发动机派生而来，是一种由螺旋桨提供拉力和喷气反作用提供推力的燃气涡轮航空发动机。
其主要部件比涡喷多了一组螺旋桨，它由涡轮驱动。
该发动机简称“涡桨”。
特点是推力大、耗油省，大多用于运输机，海上巡逻机等机种。
功率用当量马力表示。
涡轮风扇发动机从涡喷发动机派生而来，是一种由喷管排出燃气和风扇排出空气共同产生反作用推力的燃气涡轮航空发动机。
其主要部件比涡喷发动机多了一个风扇。
该发动机简称“涡扇”或“内外涵发动机”。
一部分推力靠喷管中高速喷出的燃气产生，另一部分推力由风扇推动的空气反作用力产生。
特点是推力大，耗油省。
常用于现代客机、运输机、战斗机、轰炸机。
动力装置除发动机外，其实还包括一系列保证发动机正常工作的系统。
1. 发动机固定装置：用于将发动机固定在飞机机体上。
2. 飞机燃油系统：用于存贮和向发动机的油泵供给燃油，保证发动机正常工作。
3. 飞机滑油系统：活塞式发动机和涡轮螺旋桨发动机减速器有许多转动机件，需要较多滑油用于散热和润滑。
航空发动机主要部件介绍
航空发动机主要部件介绍航空发动机是飞机的核心动力装置，它由许多主要部件组成。
这些部件的设计和功能各不相同，但它们协同工作，确保发动机正常运行，为飞机提供足够的推力。
在本文中，我们将介绍航空发动机的一些重要部件。
1. 压气机：压气机是航空发动机的关键组件之一。
它负责将大气中的空气压缩，以提高空气的密度和压力。
压缩后的空气将被送入燃烧室，与燃料混合并燃烧，产生高温高压的气体流。
2. 燃烧室：燃烧室是将燃料与压缩空气混合并点燃的地方。
在燃烧过程中，燃料释放的能量被转化为高温高压的气体，推动涡轮旋转，进一步增加压缩空气的温度和压力。
3. 涡轮：涡轮是发动机中的关键部件之一，由高温高压气体流推动旋转。
涡轮通常由压气机和涡轮机组成，它们通过一根轴相连。
压气机的旋转使空气被压缩和推送，而涡轮机则从高温高压气体中获得能量，推动压气机的旋转。
4. 推力装置：推力装置是将发动机产生的推力传递给飞机的装置。
在喷气式发动机中，推力装置通常是喷嘴。
高温高压的气体通过喷嘴喷出，产生反作用力，推动飞机向前飞行。
在螺旋桨发动机中，推力装置是螺旋桨，它通过旋转产生推力。
5. 空气滤清器：空气滤清器用于过滤进入发动机的空气，以防止杂质和颗粒物进入发动机内部。
这些杂质和颗粒物可能会损坏发动机的关键部件，影响发动机性能和寿命。
因此，空气滤清器对于发动机的正常运行非常重要。
6. 润滑系统：润滑系统用于减少发动机内部摩擦和磨损，确保发动机各部件的正常运转。
润滑系统通过向关键部件提供润滑油来形成润滑膜，减少摩擦和磨损。
这有助于延长发动机的使用寿命并提高其效率。
7. 点火系统：点火系统用于点燃燃料和空气混合物，开始燃烧过程。
它通常由点火塞和点火线组成。
点火塞通过产生电火花，在燃烧室内点燃燃料和空气混合物。
点火系统的可靠性对于发动机的正常运行至关重要。
8. 冷却系统：冷却系统用于冷却发动机的关键部件，如涡轮和燃烧室。
高温会导致这些部件的损坏，因此冷却系统通过循环冷却液体或空气来控制温度。
航空动力装置的基础知识
故障诊断与排除
故障识别
通过监测发动机性能参数、振动、声音等，及时发现 潜在故障并进行初步判断。
故障排除
根据故障识别结果，采取相应的措施进行故障排除， 如更换损坏部件、调整参数等。
寿命与大修计划
寿命评估
根据发动机的工作环境和运行状况，评估发动机的使 用寿命，制定合理的更换和维修计划。
大修计划
根据发动机的维修记录和性能状况，制定大修计划，包 括主要零部件的更换、全面检查和性能测试等。
06
航空发动机在飞机上的 应用
固定翼飞机发动机
固定翼飞机发动机是安装在固定翼飞 机上，为其提供飞行动力的装置。
固定翼飞机发动机需要具备高推力、 低油耗和可靠性等特性，以确保飞行 的安全和效率。
这类发动机通常采用涡轮喷气发动机、 涡轮风扇发动机或活塞发动机等类型， 根据飞机的飞行速度、高度和载重需 求进行选择。
这类发动机通常采用活塞发动机、电动机或燃料电池等类型，根据无人机的任务需 求和轻型飞机的飞行需求进行选择。
无人机与轻型飞机发动机需要具备低成本、高效率和可靠性等特性，以确保无人机 和轻型飞机的安全和性能。
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涡轮螺旋桨发动机
总结词
通过涡轮驱动螺旋桨来产生推力，具有较高的燃油效率和较低的噪音。
详细描述
涡轮螺旋桨发动机适合低速飞行和短途飞行，但结构复杂，维护成本较高。
火箭发动机
总结词
通过燃烧燃料和氧化剂来产生推力，不需要外界空气。
详细描述
火箭发动机结构简单，推力大，但燃料消耗量大，效率低，适用于航天器和导弹等应用。
尾喷管与排气系统
尾喷管
排气系统
尾喷管是航空发动机中的排气系统，它负责 将涡轮出口的高温高压燃气导向尾部并喷出。 尾喷管的设计必须能够减小阻力和噪音，同 时保证燃气能够均匀地喷出。
第六章 飞行器动力装置
第六章 飞行器动力装置
发动机安装布局
螺旋桨推进飞机的发动机一般安装位置 ➢ 螺旋桨推进飞机的发动机，一般装在机身前段和机翼上的发动短舱之内。 ➢ 单发动机的活塞式飞机的发动机都装在机头部分。 ➢ 多发动机的螺旋桨飞机的发动机都对称地装在两翼上，这样既改善了驾驶舱的视野， 又使两边螺旋桨产生的反作用扭矩平衡。
第六章 飞行器动力装置
螺旋桨基本工作原理
➢ 桨叶迎角：桨叶弦线和相对气流速度的夹角。 ➢ 桨叶角：桨叶剖面的弦线与螺旋桨旋转平面的夹角 ➢ 桨距：螺旋桨旋转一周桨上点向前移动的距离。
第六章 飞行器动力装置
螺旋桨基本工作原理
变距螺旋桨，就是桨叶角可改变的螺旋桨。 ➢ 对于飞行速度较低的小型飞机，由于速度变化范围不大，一般采用定距螺旋桨。 ➢ 对于速度较高的大中型螺旋桨飞机，采用变距螺旋桨能够使飞机的效率大为提高。 ➢ 顺桨：当不需要螺旋桨产生拉力时（降落或发动机失效），为减少阻力可以使桨叶 角调到90 度附近，这时的阻力最小。 ➢ 逆桨：桨叶角变为负值，使螺旋桨产生反方向的拉力，阻止飞机前进，以利于缩短 着陆距离。
合气体时所产生的更大的动力输出。 ➢ 做功行程：当油气混合物被点燃的时候，这导致气缸内部压力极大增加并迫使活塞离开气缸头向下
运动，从而产生了推动曲轴转动的动力。 ➢ 排气行程：当排气阀门打开的时候排气行程开始，此时活塞开始再次的向气缸头运动，用来排除气
缸内的废气。
第六章 飞行器动力装置
螺旋桨基本工作原理
第六章 飞行器动力装置
燃气涡轮发动机
Байду номын сангаас 涡轮轴发动机
➢ 在直升机和其它工业应用上需要一种只输出轴功率而不需要喷气动力的涡轮发动机。 ➢ 涡轮轴发动机都采用两套涡轮，一套带动压气机，而另一套则是专门输出功率的自
民用航空器飞机的动力装置课件
04
民用航空器飞机动力装置 的试验与验证
试验内容与方法
发动机性能试验
测试发动机的推力、功率和燃油消耗 等性能参数，以确保发动机在各种飞 行条件下的性能表现。
发动机结构完整性试验
对发动机的结构进行测试，以验证其 在各种飞行条件下的结构完整性和稳 定性。
各种民用航空器飞机 的特点和应用范围
课程目标
掌握民用航空器飞机的动力装 置的基本概念、原理和结构
理解不同类型民用航空器飞机 的动力装置的特点和应用范围
熟悉动力装置的维护、保养和 故障排除技能
课程安排
第一部分：民用航空器飞机的动力装置概述 课程时间：1小时
内容：介绍民用航空器的发展历史、现状和动力装置的基本概念、原理和结构。
VS
噪音污染控制
飞机起降时的噪音对周边环境产生的影响 是一个重要的环保问题。为降低噪音污染 ，需对飞机起降过程进行优化，如采用先 进的起降技术和飞行轨迹控制策略。
THANKS
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03
鸟击与外来物损伤
鸟击和外来物损伤是常见的安全挑战。为减少这类事件的影响，机场应
配备高效的驱鸟设备和防护措施，同时加强对飞行器的检查和维护。
环保挑战与应对策略
碳排放减少
随着全球对环境保护的重视，减少碳排 放成为民用航空器飞机动力装置的重要 发展趋势。降低碳排放的方法包括提高 燃油效率、使用替代燃料以及采用混合 动力技术等。
课程安排
• 第二部分：不同类型的民用航空器飞机的动力装置特点和 应用范围
课程安排
课程时间：2小时
内容：介绍不同类型的民用航空器（如客机、货机、直升机等）的动力装置的特点、应用范 围和技术参数。
飞行器动力装置
3D演示
航空燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机分类 由燃气涡轮出来的燃气，仍具有一定的能量，正 是这股具有能量的燃气，才产生了发动机的推力或输 出功率。 利用这股燃气能量的方式不同，就相应地产生了 不同类型的燃气涡轮发动机。 • 涡轮喷气发动机 • 涡轮风扇发动机
• 涡轮螺旋桨发动机
• 涡轮轴发动机
航空燃气涡轮发动机
涡轮喷气发动机
涡轮喷气发动机的组成： 进气道
压气机 燃烧室 涡轮
尾喷管
涡轮喷气发动机
进气道 进气道是发动机的进气通道。
涡轮喷气发动机
进气道 进气道的主要作用是：
整理进入发动机的气流，消除旋涡，保证在 各种工作状态下都能供给发动机所需的空气量；
降低高速气流的速度，将动能转变为压力势能。
航空燃气涡轮 发动机仍属于热机 的一种，因此从产 生输出能量的原理 上讲，燃气涡轮发 动机和活塞式发动 机是相同的，都需 要有进气、加压、 燃烧和排气这四个 阶段。
航空燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机工作流程 在航空燃气涡轮发动机中，进入发动机的空气经 压气机压缩后，流入燃烧室与喷入的燃油混合后燃烧， 形成高温、高压的燃气，再进入燃气涡轮中膨胀作功， 使涡轮高速旋转并输出功率。
轴流式压气机
涡轮喷气发动机
离心式压气机
离心式压气机主要由导 流器、离心叶轮、扩压器、集 气管等组成。
涡轮喷气发动机
进入压气机的空气首先 进入导流器进行预旋，增加空 气流入离心叶轮的流速；高速 旋转的离心叶轮使空气获得动 能，相对速度和压力都增大； 在惯性离心力的作用下，气流 以很高的速度离开叶轮，进入 扩压器和集气管；高速气流在 静止的扩压器和集气管的扩散 形通道中流速降低，压力进一 步提高。 增压比一般小于10。
飞机辅助动力装置(APU)—APU工作系统
APU的工作系统-滑油系统
APU滑油系统 滑油箱、供油泵、滑油滤、供油
管道、滑油喷嘴、回油泵、滑油冷却 器、回油管道
APU的工作系统-启动系统
APU启动系统 APU控制电门、APU
控制组件、APU启动机、 APU启动继电器、飞机电 瓶、导线
✓ 启动时由飞机电瓶供 电的电动启动机带动 发动机转子旋转。
✓ 在有的机型中，由独 立的APU启动机电瓶 供电或电源车。
✓ 点火系统为高能点火， 通过离心电门控制。
APU的工作系统-点火系统
APU点火系统 APU控制组件、点火激励器、
点火导线、点火电嘴
✓ 直流电瓶供直流电给点火激励 器，转换成高压电供给点火电 嘴。
APU的工作系统-指示
空客APU指示 APU转速、APU排气温度、
APU工作系统
APU的工作系统-燃油系统
组成： 高压燃油系统 低压燃油系统
将燃油从飞机油箱输送到APU燃油控制组件，左主油箱为 APU供应燃油，其他油箱通过燃油交输导管可为APU供应燃油。
组成： APU燃油增压泵、燃油关断活门、供油管路、压力电门
APU的工作系统-燃油系统
组成： 低压燃油系统 高压燃油系统
✓ APU的启动 1）将驾驶舱内APU控制面板上的主控开关置于启 动位， 2）进气门打开， 3）启动机带转发动机到燃油和点火系统能够投 入工作的转速， 4）点火燃烧后发动机加速。 5）转速达到35%至50%时，启动机被离心电门自 动断开，启动机停止工作。 6）发动机继续加速至控制转速如95%，离心电门 断开点火电路。 7）到达稳定工作状态（如95%转速）以后，APU 可以进行供电和供气。 ✓ APU的恒速控制 ✓ APU的关断 正常关车、自动关车、人工紧急关车
2.4飞机的动力装置
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。
四、发动机性能参数
1.发动机压力比
发动机压力比是指低压涡轮的出口总压与低压压气机进 口总压之比，同气流通过发动机的加速成比例，对于轴 流式压气机的涡扇发动机它表征推力，用 EPR 表示
2.发动机涵道比
发动机涵道比：涡扇发动机通过外涵的空气质量流量与通 过内涵的空气质量流量之比。 涵道比为： 1 左右是低涵道比； 2-3 左右是中涵道比； 4 以上是高涵道比。
（1）转子由涡轮带动高速旋转，空气被连续不断地吸入压气机；
（2）旋转的转子的叶片使空气加速，增加能量使压力升高； （3）在随后的静子通道中减速（扩压）并将动能转换成压力。
（2）压气机
离心式压气机
轴流式压气机
ห้องสมุดไป่ตู้
压气机喘振
定义 当发动机工作状态严重偏离了设计值，气流在叶片 通道内发生严重的气流分离，引起气流在压气机中忽断 忽续的、轴向的、周期性的，低频高幅的振荡现象。 危害 轻微的喘振对飞行安全不会有影响，但会影响发动 机寿命。 严重的喘振会使性能恶化、振坏、烧坏机件，引起 发动机熄火、停车，甚至直接使发动机报废，危及飞行 安全。
四、发动机性能参数
3.排气温度
排气温度：涡轮进口总温是发动机最重要、最关键的一 个参数， 也是涡轮发动机的重要限制参数，用EGT表示。
4.风扇转速
高涵道比涡扇发动机，常用风扇转速n1表征推力。
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• 航空发动机分类P39
一、活塞式发动机
二、空气喷气发动机
• 原理：和活塞式发动机一样通过燃油在发 动机内部的燃烧使燃料的化学能转变为机 械能。利用反作用力把气体排向后方产生 推力。 • 例：封口气 ，一旦放气，则气 本身会 向放气的相反方向运动。
Байду номын сангаас
• 两套涡轮：一套工作涡轮和压气机相连， 以高转速工作，另一套独立涡轮在工作涡 轮之后，转速较低，通过单独的轴和螺旋 桨相连，称做自由涡轮。 • 涡轮螺旋桨发动机产生的动力以螺旋桨的 拉力为主，占90%，喷气产生的推力只占 10%。 • 应用中小型飞机。
• 两套涡轮：一套带动压气机，而另一套则是专门 输出功率的自由涡轮（动力涡轮）。自由涡轮带 动减速箱，再带动旋翼，为直升机提供了动力。 • 优点：重量轻，功率大，耗油下降，它燃烧是低 价的航空煤油。 • 缺点：制造困难，技术复杂。 • 应用：在直升机中占大部分，是直升机的主要动 力形式。
发动机的性能和安装
• 性能：P54 • 安装及位置：