燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机01-基础知识
混流式涡轮发动机
总结词
混流式涡轮发动机是一种结合了轴流式和离心式特点的燃气涡轮发动机，具有较高的效率和较广泛的适用范围。
详细描述
混流式涡轮发动机的结构介于轴流式和离心式之间，其压气机采用轴流式设计，而涡轮机则采用离心式设计。这 种设计使得混流式涡轮发动机在低速和高速飞行时都能保持良好的性能。此外，混流式涡轮发动机的适用范围较 广，可以用于多种不同类型的飞行器。
清洁发动机外部和内部的灰尘、污垢等，保持发动机的清洁度。
紧固件检查
检查并紧固发动机上的螺栓、螺母等紧固件，确保其牢固可靠。
定期保养与维修
01
02
03
油液更换
定期更换发动机的润滑油、 燃油等油液，保证发动机 的正常运转。
滤清器更换
定期更换空气滤清器、机 油滤清器等滤清器，防止 杂质进入发动机，影响其 正常运转。
管路是否漏油等。
05
燃气涡轮发动机的发展趋势与未 来展望
技术创新与改进
材料工艺
采用更先进的材料和制造工艺，提高燃气涡轮发动机的性能和耐 久性。
冷却技术
研究和发展更有效的冷却技术，以应对高温、高压的工作环境。
控制系统
改进和优化燃气涡轮发动机的控制系统，提高其稳定性和可靠性。
应用领域的拓展
航空领域
部件检查与更换
定期检查发动机的部件， 如轴承、密封圈等，如有 损坏或磨损严重应及时更 换。
常见故障诊断与排除
发动机过热
01
检查冷却系统是否正常工作，散热器是否清洁，风扇是否正常
运转等。
发动机振动过大
02
检查发动机安装是否牢固，轴承、齿轮等部件是否磨损严重，
民用航空燃气涡轮发动机原理发动机推力燃油消耗率计算
民用航空燃气涡轮发动机原理发动机推力燃油消耗率计算民用航空燃气涡轮发动机是现代飞机上最常用的发动机之一、它的工作原理是利用燃油燃烧产生的高温高压气体来驱动涡轮，并通过涡轮的转动来带动飞机的前进运动。
下面我将详细介绍燃气涡轮发动机的工作原理、推力和燃油消耗率的计算方法。
首先，我们来了解燃气涡轮发动机的工作原理。
燃气涡轮发动机由三个主要部分组成：进气系统、燃烧室和涡轮。
当飞机在地面开始起飞时，空气从飞机前部进入进气系统，经过增压器增压后进入燃烧室。
在燃烧室中，燃油和压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的气体。
这些气体经过涡轮，驱动涡轮的转动。
同时，涡轮的转动通过轴传递给飞机的前进推进器，使飞机向前推进。
接下来，我们来了解燃气涡轮发动机的推力计算。
燃气涡轮发动机的推力与燃烧室内的燃气流速和喷射速度相关。
喷射速度实际上是燃气速度，它可以通过马赫数和声速计算得到。
具体计算公式如下：推力=燃料流量×(喷射速度-进气速度)其中，燃料流量表示燃油的消耗速率，单位为千克/秒；喷射速度和进气速度分别表示喷射出口和进气口的速度，单位为米/秒。
最后，我们来了解燃气涡轮发动机的燃油消耗率计算。
燃油消耗率与燃气涡轮发动机的推力和效率相关。
燃气涡轮发动机的效率可以通过喷气比来计算，喷气比表示喷射出口的质量流量与进气流量之比。
根据热力学理论，喷气比可以通过下面的公式计算得到：喷气比=1/(1+空气-燃料比)其中，空气-燃料比表示进入燃烧室的空气质量流量与燃料质量流量之比。
燃油消耗率可以通过以下公式计算：燃油消耗率=燃料流量/推力通过这些公式，我们可以计算燃气涡轮发动机的推力和燃油消耗率。
这些参数可以在设计和优化飞机性能、计划航程和决策燃油储备等方面提供指导意义。
综上所述，民用航空燃气涡轮发动机的工作原理涉及进气系统、燃烧室和涡轮三个主要部分。
推力和燃油消耗率的计算可以通过公式计算得到。
掌握这些知识有助于我们更好地理解飞机发动机的工作原理和性能计算方法。
燃气涡轮发动机实训报告
一、引言燃气涡轮发动机作为一种高效、清洁的动力装置，广泛应用于航空、船舶、发电等领域。
为了更好地了解燃气涡轮发动机的结构、工作原理以及性能特点，我们开展了燃气涡轮发动机实训。
本次实训旨在通过实际操作和理论分析，使学生掌握燃气涡轮发动机的基本知识和操作技能。
二、实训目的1. 了解燃气涡轮发动机的结构、工作原理和性能特点；2. 掌握燃气涡轮发动机的操作步骤和维护方法；3. 培养学生动手能力和团队协作精神。
三、实训内容1. 燃气涡轮发动机概述燃气涡轮发动机是一种热力发动机，主要由压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管等部件组成。
空气经过进气道进入压气机，被压缩成高压气体，随后与燃油混合燃烧，产生高温高压气体，推动涡轮旋转，带动压气机工作。
最后，高温气体通过尾喷管排出，产生推力。
2. 燃气涡轮发动机的结构与工作原理（1）压气机：压气机是燃气涡轮发动机的核心部件之一，其作用是将空气压缩成高压气体。
压气机通常采用轴流式结构，由静叶和动叶组成。
静叶固定不动，动叶随涡轮旋转。
（2）燃烧室：燃烧室是燃气涡轮发动机的燃烧场所，其主要作用是将燃油与空气混合燃烧，产生高温高压气体。
燃烧室通常采用火焰稳定器来保证燃烧稳定。
（3）涡轮：涡轮是燃气涡轮发动机的能量转换部件，其主要作用是将燃烧产生的热能转换为机械能。
涡轮通常采用轴流式结构，由静叶和动叶组成。
（4）尾喷管：尾喷管是燃气涡轮发动机的排气部分，其主要作用是将高温气体加速排出，产生推力。
3. 燃气涡轮发动机的操作步骤（1）启动前准备：检查发动机各部件是否完好，加注燃油，检查燃油供应系统，预热发动机。
（2）启动：按照操作规程启动发动机，观察发动机运行状态。
（3）运行：调整发动机转速和推力，观察发动机运行参数，确保发动机稳定运行。
（4）停机：按照操作规程停机，检查发动机各部件状态。
4. 燃气涡轮发动机的维护方法（1）定期检查：定期检查发动机各部件，如压气机、燃烧室、涡轮等，确保其正常运行。
航空燃气涡轮发动机原理,王琴芳
航空燃气涡轮发动机原理引言航空燃气涡轮发动机（Gas Turbine Engine）是一种利用燃烧产生的高温高压气体驱动涡轮，从而产生推力的发动机。
它广泛应用于现代航空领域，是飞机的主要动力装置之一。
本文将详细解释航空燃气涡轮发动机的基本原理，包括工作循环、组成部分以及运行过程。
工作循环航空燃气涡轮发动机的工作循环主要包括压缩、燃烧和膨胀三个过程。
1.压缩（Compression）：在这个过程中，来自外部的空气经过进气口进入发动机，并经过多级压缩器（Compressor）进行压缩。
压缩器由多个转子和定子组成，通过旋转运动将空气逐渐压缩，并提高其温度和压力。
2.燃烧（Combustion）：在这个过程中，经过压缩后的空气进入到燃烧室（Combustion Chamber），与喷入的燃料混合并点燃。
燃烧产生的高温高压气体通过喷嘴喷向涡轮（Turbine）。
3.膨胀（Expansion）：在这个过程中，高温高压气体经过涡轮的作用，使其旋转并释放出能量。
涡轮与压缩机共用一根轴，因此涡轮的旋转也会带动压缩机的旋转。
同时，涡轮还通过输出轴将剩余的能量传递给飞机的推进系统，产生推力。
组成部分航空燃气涡轮发动机由多个组成部分构成，下面将对每个部分进行详细解释。
1.进气系统（Inlet System）：进气系统负责将外界空气引入发动机内部，并通过滤清器去除杂质。
进气口通常位于飞机的前部，并采用特殊设计以确保稳定流量和适当压力。
2.压缩系统（Compression System）：压缩系统由多级压缩器组成，其中的转子和定子通过旋转运动将空气逐渐压缩。
这样做不仅提高了空气的密度和温度，也为燃烧提供了必要的条件。
3.燃烧室（Combustion Chamber）：燃烧室是将压缩空气与喷入的燃料混合并点燃的地方。
在燃烧过程中，释放出的能量会使气体温度和压力升高，为后续的膨胀提供动力。
4.涡轮（Turbine）：涡轮是航空燃气涡轮发动机中最重要的组成部分之一。
燃气涡轮喷气发动机喷管的实际落压比
燃气涡轮喷气发动机喷管的实际落压比燃气涡轮喷气发动机是现代航空工业中最重要的发动机类型之一。
喷管作为其关键部件之一，在发动机工作过程中起到了至关重要的作用。
实际落压比是喷管设计中一个关键参数，它直接影响发动机的性能表现和燃烧效率。
本文将深入探讨燃气涡轮喷气发动机喷管实际落压比的意义和影响，并分享关于这个主题的个人观点和理解。
1. 实际落压比的定义实际落压比是指燃气涡轮喷气发动机在喷管出口处的总压与大气静压之比。
它是静态部分和动态部分的压力损失的综合体现，代表了发动机内部流动的能量损失情况。
2. 实际落压比的影响因素（1）高温燃气流：燃气涡轮发动机工作时，燃烧后的高温燃气通过涡轮叶片加速流过喷管。
高温燃气对喷管材料的耐久性提出了极高的要求，因为喷管要能够承受高温和高压的冲击，同时保持稳定的工作状态。
（2）流量损失：由于喷管内部存在复杂的曲线和结构，流动会产生阻力。
而喷管中的阻力直接影响实际落压比的大小，因此优化喷管的设计可以减少压力损失，提高实际落压比，从而提高发动机的性能。
（3）航空器尺寸和用途：不同型号的航空器对发动机性能的要求各不相同，因此实际落压比的大小也会有所不同。
小型商用飞机和大型客机的喷管设计会有所区别，因为它们在速度、载荷和燃油消耗等方面存在差异。
3. 实际落压比的意义（1）燃烧效率：实际落压比直接影响发动机的燃烧效率。
较高的实际落压比可以提高燃烧过程的效率，使燃料更完全燃烧，减少废气排放和烟雾产生。
这对于环境保护和减少能源浪费都非常重要。
（2）推力性能：实际落压比对发动机的推力性能有着直接的影响。
较高的实际落压比可以提供更大的推力输出，使飞机在起飞、爬升和高空巡航等工况中表现更为出色。
对于商业航空公司来说，提高推力性能可以减少航班时间和燃油消耗，带来更好的经济效益。
4. 燃气涡轮喷气发动机喷管实际落压比的优化（1）材料选择：选择高温合金材料可以提高喷管的耐温性能，减少高温燃气对喷管的损伤。
燃气涡轮发动机工作原理
燃气涡轮发动机工作原理
燃气涡轮发动机是一种常见的航空发动机类型，它利用燃气的能量来产生推力。
该类型发动机主要由压气机、燃烧室、涡轮和喷管等部件组成。
首先，空气通过进气道进入压气机。
压气机中有一系列叶片，当空气经过叶片时，叶片将会加速并增加空气的压强。
这个过程使得空气被压缩，准备进入燃烧室。
接下来，被压缩的空气进入燃烧室，与燃料混合后点燃。
燃料的燃烧释放出高温和高压的燃气。
这些高温高压的燃气通过喷头喷到涡轮叶片上。
涡轮由高温高压燃气的冲击作用下开始旋转。
涡轮的旋转驱动压气机，使其能够继续向前压缩更多的空气。
同时，涡轮也驱动了喷气喷管（喷嘴），使得高速喷出的燃气产生向后的推力。
燃气涡轮发动机通过不断循环上述过程，使得发动机能够持续地产生推力。
更多的推力产生，取决于压气机的压缩效率、燃烧室的燃烧效率以及涡轮的性能。
此外，燃气涡轮发动机还通过调整喷气喷管的喷出速度和方向，实现飞行器的姿态控制。
总之，燃气涡轮发动机利用压气机将空气压缩，经过燃烧室的燃烧后释放出燃气，再通过涡轮的旋转驱动压气机和喷气喷管，产生推力。
这种工作原理使得燃气涡轮发动机成为现代航空业中最为重要的动力装置之一。
第一讲 燃气涡轮发动机概述
推力18000-22000 kg 耗油率比小涡扇低1/3 授课人 贾斯法
高涵道比涡扇发动机特点
起飞推力大 耗油率低 噪声低
授课人 贾斯法
第一代宽体客机
B747
1970年
L1011 (1972) DC-10 (1971)
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高涵道比涡扇发动机
已在现代民机上广泛采用 A300、A310、A320、A330、A340, B737、B747、B757、B767、B777, A3XX B747-500X、 B717、A318、湾流Ⅴ
授课人
贾斯法
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F-22用发动机－F119-PW-100
总压比 35 涵道比 ~0.2 涡轮前燃气温度 ~1850~1950 K 3+6___1+1 反向转动的双转子 推力 157.5 kN 推重比 10.0
授课人 贾斯法
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F119 与 F100 比较
级数 17---11 少 6 级 零件数少 40% 中间推力大 47% 可使战斗机超声速巡航 巡航耗油率低 11% 可靠性、维修性好
授课人
贾斯法
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加力式涡轮风扇发动机扇发动机 F-4“鬼怪”式战斗机 用涡扇(斯贝MK202)换装涡喷(J79)后 飞机性能的改进 最大M数 由 2.2→2.4 最大航程 ↑54% 加速到M=2的时间 ↓1/3 爬升到12000m的时间 ↓20%
授课人 贾斯法
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加力式涡轮风扇发动机
60年代后期采用高循环参数 总压比≈25、T3≈1600K 发展高性能核心机 研制成专为先进战斗机用的、推重比为8.0一 级8的发动机 F100-PW-100→F-15 (1974)
2006年3月
航空发动机结构设计
燃气涡轮发动机
燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机有四种基本类型，即涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。
在这些发动机中都有压气机、燃烧室和燃气涡轮，因此统称为燃气涡轮发动机。
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。
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。
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。
燃气发生器燃气发生器由压气机、燃烧室和燃气涡轮（简称涡轮）所组成。
燃气发生器用于提供高压、高温的燃气。
燃气发生器又称发动机的核心机。
压气机的功用：依靠其高速旋转的工作叶轮对空气作功，提高空气的压力和温度，供给发动机工作时所需要的压缩空气。
压气机的类型：轴流式压气机、心式压气机离心式压气机。
轴流式压气机的主要部件是转子和静子。
由一排固定在轮盘上的工作叶片组成的轮子叫做叶轮（也称工作轮）。
叶轮在涡轮的带动下高速旋转而工作。
成一个整流环，固定在机匣上。
式压气机的一“级”，燃气涡轮发动机都采用多级的型式以提高压气机的增压能力。
离心式压气机的级增压比较高，结构简单可靠，稳定工作范围较宽，因而在一些小型发动机上得到了广泛的应用。
离心式压气机主要由导风轮、离心叶轮、扩压器、集气管等组成。
燃烧室将燃料中所含的化学能转化为热能，燃料在燃烧过程中所释放的热量使流过燃烧室的空气的温度提高。
燃气涡轮发动机航空燃气涡轮发动机是一种利用气体工质,把燃烧的热能转换为机械能的热力机。
发动机在产生推力或拉力的过程中,不仅气体的状态在不断改变,而且气体的能量也在不断地转换。
第二次世界大战以前,飞机上的动力绝大多数是以汽油为燃料的活塞式航空发动机。
大战中,涡轮喷气发动机问世。
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选择启动之后，启动循环的工作是自动的， 应当监视发动机和涡轮燃气温度以保证不超出
发动机的限制，即监视EGT。 出现异常，通过关闭高压燃油开关和断开启动
主电门，启动操作能够停止。
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12.1 启动程序
冷转
• 不喷油，不点火，仅由启动机带动转子转动称为冷 转。
• 用于排除积油、积液、冷却发动机
交流点火装置 1. 交流点火装置接受交流电，通过变压器和整流
器对电容器充电。 2. 当电容器中的电压等于封严放电间隙的击穿值
时。电容器通过电嘴的端面释放能量。 3. 如同直流断续器工作的装置一样，它也装有安
全和放电电阻。
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点火系统-高压交流点火系统
高压交流点火系统的电路图
交流电源提供115伏400赫芝交流电。
点火系统
直流点火系统 交流点火系统
断续器式 晶体管式
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点火系统
直流点火装置
组成
• 断续器，
• 感应线圈， • 整流器， • 储能电容器， • 放电间隙， • 轭流圈， • 放电电阻， • 安全电阻， • 点火电嘴。
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点火系统
直流点火装置
典型的直流断续器操作装置有一个感应线圈，由断续器机 构操作，通过高压整流器给储能电容器充电。 当电容器中的电压等于封严放电间隙的击穿值时，能量通 过点火电嘴端面释放。 轭流圈以延长放电时间， 放电电阻用以保证在系统断开 1分钟内在电容器贮存的能 量被释放。 点火装置中安全电阻使装置安全工作，当高压导线断开和 绝缘时也能安全工作。
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点火系统-电嘴
电嘴检查和维修
电嘴应经常检查是否牢固、损坏、漏气和高压 导线连接可靠。
地面启动，空中再启动时提供高能高值电能; 起飞，着陆以及恶劣天气，连续提供高能低值
电能; 探测到压气机喘振，自动提供高能（低值）到
两个电嘴; 选择防冰时，提供高能低值电能。
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点火系统
组成：
电源 高能点火器（点火激励器）：接受来自飞机供
电系统的电源，由启动系统电路控制（通常由 FADEC控制）。 高压导线 点火电咀 冷却系统。
空气涡轮启动机
气源
• 地面气源车、 • 辅助动力装置 • 已启动的发动机。
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启动系统
民用航空发动机大多采用空气涡轮启动机。
优点：重量轻，扭矩大，结构简单，工作可靠， 使用方便经济。
缺点：不能独立工作，需要外界的气源。
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点火系统
功用: 产生电火花，点燃混合气。 工作：
假启动
• 只供油，不点火，启动机带转到一定转速（湿冷 转）。
• 用于检查燃油系统的工作。
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6
启动系统
组成
启动机 启动燃油系统 启动点火系统 自动装置
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启动系统
启动机
分类
• 电动启动机， • 空气涡轮启动机。 • 燃气涡轮启动机。 • 冲击启动机。
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点火系统-晶体管点火装置
晶体管点火装置 1. 晶体管点火装置的工作与直流断续器操作的装
置工作相似，除了断续装置由晶体管断续器电 路取代以外。 2. 优点：因为它没有运动零件因此其寿命长得多。 晶体管点火装置的尺寸减少和它的重量比断续 器操作装置更轻。
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点火系统
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点火系统
所以是复合点火系统：有高能高值输出和高能低 值输出。
所有喷气发动机采用高能点火，点火器的输出： 高能高值输出：10 — 12焦耳：地面，空中启动。 高能低值输出：3 — 6焦耳：在起飞，着陆或恶劣天气或在
不稳定的气流中。
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点火系统
燃气涡轮发动机的点火系统由两套系统组成
启动点火系统
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1
启动系统
启动过程：发动机从静止状态到慢车转速过程。
问题：发动机为什么需要启动系统才能工 作？
功用
在地面启动发动机时，与点火系统协调共同工 作，使发动机启动点火;
在飞行时，点火系统单独工作。
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2
启动系统
启动过程可分为3个阶段： 1、从启动机工作到燃烧室 喷油点火； 2、从燃烧室点燃到启动机 脱开； 3、仅涡轮功自行加速到慢 车转速。
组成
变压器、 整流器、 储能电容、 放电间隙、 扼流圈、 放电电阻、 安全电阻 电嘴。
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点火系统-电嘴
电嘴
功用：
• 产生电火花，点燃混合气。 电嘴有两种基本型：
• 空气间隙式 • 分路表面放电式。
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ห้องสมุดไป่ตู้24
点火系统-电嘴
电嘴
收缩或约束空气间隙式 • 空气间隙式与常规活塞式发动机的火花塞相似，但 其火花要击穿的电极和壳体之间空气间隙较大。 • 高的电压要求整个线路具有非常好的绝缘。
两个变压器， 两个电火激励器 两根高压导线， 两根中间导线 两个电嘴。
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点火系统
再点火
倘若飞行中燃烧室中的火 焰熄灭，喷气发动机需要 再点火设备。
再点火包线示出发动机得 到满 意的再点火的飞行条件。
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点火系统
点火器的分类
输入电源：直流电和交流电两种。
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3
启动系统
启动过程的三个阶段
第一阶段：驱动力来自启动机。 第二阶段：驱动力来自启动机和涡轮转子。
自维持转速np：涡轮转子力矩等于阻力力矩时的转速。 启动机脱开的转速n2=（1.2～2.0)np
第三个阶段：驱动力来自涡轮转子；
n • id＝0.5~0.6
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启动系统
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点火系统-电嘴
分路表面放电式
电嘴由壳体和中央电极组成, 在壳体和中央电极之间充有 绝缘材料,中央电极的前端为 钨电极头.
工作时,高能点火器的高压电 通过中央电极，半导体绝缘 材料（雷管）表面电离,形成 一条低电阻电路,使半导体材 料表面放电，存储在点火器 电容器内的电能形成高强度 的火花.
8
启动系统
电动启动机 组成:电源(24伏电瓶),一台直流电动机,减速齿 轮和棘轮机构，或离合器,输出轴。 使用电动启动机,当发动机达到自维持转速后能 自动脱机。 常用于APU和军用机
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启动系统
空气涡轮启动机
组成：单级涡轮，减速器，离合器，传动轴等。
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启动系统