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1、航空发动机知识大全飞行器发动机的重要功用是为飞行器提供推动动力或支持力,是飞行器的心脏。自从飞机问世以来的几十年中，发动机得到了迅速的发展，从初期的低速飞机上使用的活塞式发动机，到可以推动飞机以超音速飞行的喷气式发动机，尚有运载火箭上可以在外太空工作的火箭发动机等,时至今日，飞行器发动机已经形成了一种种类繁多,用途各不相似的人们族。 飞行器发动机常用的分类原则有两种：按空气与否参与发动机工作和发动机产生推动动力的原理。按发动机与否须空气参与工作，飞行器发动机可分为两类,大概如下所示：吸空气发动机简称吸气式发动机，它必须吸进空气作为燃料的氧化剂(助燃剂)，因此不能到稠密大气层之外的空间工作,只能
2、作为航空器的发动机。一般所说的航空发动机即指此类发动机。如根据吸气式发动机工作原理的不同，吸气式发动机又分为活塞式发动机、燃气涡轮发动机、冲压喷气式发动机和脉动喷气式发动机等。 火箭喷气式发动机是一种不依赖空气工作的发动机,航天器由于需要飞到大气层外,因此必须安装这种发动机。它也可用作航空器的助推动力。按形成喷气流动能的能源不同，火箭发动机又分为化学火箭发动机、电火箭发动机和核火箭发动机等。 按产生推动动力的原理不同,飞行器的发动机又可分为直接反作用力发动机、间接反作用力发动机两类。直接反作用力发动机是运用向后喷射高速气流，产生向前的反作用力来推动飞行器。直接反作用力发动机又叫喷气式发动机,此
3、类发动机有涡轮喷气发动机、冲压喷气式发动机,脉动喷气式发动机，火箭喷气式发动机等。 间接反作用力发动机是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（旋翼）产生反作用力来推动飞行器。此类发动机有活塞式发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨电扇发动机等。而涡轮电扇发动机则既有直接反作用力,也有间接反作用力，但常将其划归直接反作用力发动机一类,因此也称其为涡轮电扇喷气发动机。活塞式发动机 航空活塞式发动机是运用汽油与空气混合,在密闭的容器（气缸)内燃烧,膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推(拉)力。因此，作为飞机
4、的动力装置时,发动机与螺旋桨是不能分割的。(一)活塞式发动机的重要构成 重要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等构成。气缸是混合气（汽油和空气)进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞(俗称电嘴），以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高,因此气缸外壁上有许多散热片,用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体(机匣)上的排列形式多为星形或形。常用的星形发动机有5个、7个、9个、1个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相似的状况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动，并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活
5、塞和曲轴。 曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时，通过减速器带动螺旋桨转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动某些附件（如多种油泵、发电机等）。气门机构用来控制进气门、排气门定期打开和关闭。（二)活塞式发动机的工作原理活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、近来的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机，即一种气缸完毕一种工作循环,活塞在气缸内要通过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。发动机开始工作时,一方面进入“进气冲程”,气缸头上的进气门打开，排气门关闭,活塞从上死点向下滑动到下死点为止,气缸内的容积逐渐增大,气压减少低于外面
6、的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体,通过打开的进气门被吸入气缸内。混合气体中汽油和空气的比例,一般是 1比 15即燃烧一公斤的汽油需要5公斤的空气。 进气冲程完毕后，开始了第二冲程,即“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转,把活塞由下死点向上推动。这时进气门也同排气门同样严密关闭。气缸内容积逐渐减少，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时,混合气体被压缩在上死点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压强加到十个大气压。温度也增长到摄氏4OO度左右。压缩是为了更好地运用汽油燃烧时产生的热量，使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高,以便增长
7、它燃烧后的做功能力。当活塞处在下死点时，气缸内的容积最大，在上死点时容积最小(后者也是燃烧室的容积）。混合气体被压缩的限度,可以用这两个容积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”。活塞航空发动机的压缩比大概是5到8，压缩比越大,气体被压缩得越厉害，发动机产生的功率也就越大。压缩冲程之后是“工作冲程”,也是第三个冲程。在压缩冲程快结束,活塞接近上死点时，气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花，将混合气体点燃，燃烧时间很短，大概0.015秒;但是速度不久,大概达到每秒0米。气体剧烈膨胀，压强急剧增高,可达O到5个大气压，燃烧气体的温度到摄氏到250度。燃烧时,局部温度也许达到三、四千度,燃气加到活塞上
8、的冲击力可达5吨。活塞在燃气的强大压力作用下，向下死点迅速运动，推动连杆也门下跑，连杆便带动曲轴转起来了。 这个冲程是使发动机可以工作而获得动力的唯一冲程。其他三个冲程都是为这个冲程作准备的。第四个冲程是“排气冲程”。工作冲程结束后,由于惯性，曲轴继续旋转,使活塞由下死点向上运动。这时进气门仍旧关闭,而排气门大开，燃烧后的废气便通过排气门向外排出。 当活塞达到上死点时，绝大部分的废气已被排出。然后排气门关闭，进气门打开，活塞又由上死点下行,开始了新的一次循环。从进气冲程吸入新鲜混合气体起，到排气冲程排出废气止,汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能,带动螺旋桨旋转而作功，这一总的过程叫做
9、一种“循环”。这是一 种周而复始的运动。由于其中涉及着热能到机械能的转化，因此又叫做“热循环”。 活塞航空发动机要完毕四冲程工作,除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等构件外,还需要某些其她必要的装置和构件。 (三)活塞式航空发动机的辅助工作系统 发动机除重要部件外,还须有若干辅助系统与之配合才干工作。重要有进气系统（为了改善高空性能，在进气系统内常装有增压器，其功用是增大进气压力)、燃油系统、点火系统（重要涉及高电压磁电机、输电线、火花塞)、起动系统(一般为电动起动机）、散热系统和润滑系统等。冲压喷气发动机 冲压喷气发动机是一种运用迎面气流进入发动机后减速,使空气提高静压的一种空气喷气发动机。它一
10、般由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推动喷管三部构成。冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），因此又称为不带压气机的空气喷气发动机。 这种发动机压缩空气的措施，是靠飞行器高速飞行时的相对气流进入发动机进气道中减速，将动能转变成压力能（例如进气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍)。冲压发动机的工作时,高速气流迎面向发动机吹来，在进气道内扩张减速，气压和温度升高后进入燃烧室与燃油（一般为煤油)混合燃烧，将温度提高到一200甚至更高，高温燃气随后经推动喷管膨胀加速，由喷口高速排出而产生推力。冲压发动机的推力与进气速度有关，如进气速度为倍音速时，在地面产生的静推力可以超过2O千牛。冲压发
11、动机的构造简朴、重量轻、推重比大、成本低。但因没有压气机，不能在静止的条件下起动，因此不适宜作为一般飞机的动力装置，而常与别的发动机配合使用,成为组合式动力装置。如冲压发动机与火箭发动机组合,冲压发动机与涡喷发动机或涡扇发动机组合等。安装组合式动力装置的飞行器,在起飞时开动火箭发动机、涡喷或涡扇发动机,待飞行速度足够使冲压发动机正常工作的时,再使用冲压发动机而关闭与之配合工作的发动机;在着陆阶段,当飞行器的飞行速度减少至冲压发动机不能正常工作时，又重新起动与之配合的发动机。如果冲压发动机作为飞行器的动力装置单独使用时,则这种飞行器必须由其她飞行器携带至空中并具有一定速度时,才干将冲压发动机起动
12、后投放。冲压发动机或组合式冲压发动机一般用于导弹和超音速或亚音速靶机上。按应用范畴划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类。一、亚音速冲压发动机 亚音速冲压发动机使用扩散形进气道和收敛形喷管，以航空煤油为燃料。飞行时增压比不超过189,飞行马赫数不不小于 O5时一般不能正常工作。亚音速冲压发动机用在亚音速航空器上,如亚音速靶机。 二、超音速冲压发动机 超音速冲压发动机采用超音速进气道（燃烧室入口为亚音速气流）和收敛形或收敛扩散形喷管,用航空煤油或烃类燃料。超音速冲压发动机的推动速度为亚音速6倍音速，用于超音速靶机和地对空导弹(一般与固体火箭发动机相配合）。 三、高超音速冲压发动机 这种
13、发动机燃烧在超音速下进行,使用碳氢燃料或液氢燃料，飞行马赫数高达516，目前高超音速冲压发动机正处在研制之中。 由于超音速冲压发动机的燃烧室入口为亚音速气流，也有将前两类发动机统称为亚音速冲压发动机，而将第三种发动机称为超音速冲压发动机。脉动喷气发动机 脉动喷气发动机是喷气发动机的一种，可用于靶机,导弹或航空模型上。德国纳粹在第二次世界大战的后期，曾用它来推动-1导弹，轰炸过伦敦。这种发动机的构造如图所示,它的前部装有单向活门,之后是具有燃油喷嘴和火花塞的燃烧室,最后是特殊设计的长长的尾喷管。 脉动喷气发动机工作时，一方面把压缩空气打入单向活门，或使发动机在空中运动,这时便有气流进入燃烧室，然
14、后油咀喷油，火花塞点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，虽然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等，仍会继续向外喷,因此在燃烧室内导致空气稀薄的现象,使压强明显减少到不不小于大气压,于是空气再次打开单向活门流入燃烧室,喷油点火燃烧,开始第二个循环。这样周而复始，发动机便可不断地工作了。这种发动机由进气到燃烧、排气的循环过程进行得不久，一秒钟大概可达4050次。 脉动式发动机在原地可以起动，构造简朴,重量轻,造价便宜。这些都是它的长处。但它只适于低速飞行(速度极限约为每小时64OO0公里),飞行高度也有限,单向活门的工作寿命短，加上振动剧烈，燃油消耗率大等缺陷，使得它的应用受到限
15、制。火箭发动机火箭发动机是国内劳动人民一方面发明出来的。早在唐代初年(约在七世纪）火药就浮现了,南宋时代火药用来制造烟火，其中涉及“起花”。大概在十三世纪制成火箭。国内古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药。它们的工作原理和现代的固体燃料火箭是同样的。 同空气喷气发动机相比较,火箭发动机的最大特点是:它自身既带燃料，又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周边的大气层中汲取氧气。因此它不仅能在大气层内,也可在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都做不到的。目前发射的人造卫星、 月球飞船以及多种宇宙飞行器所用的推动装置，都是火箭发动机。现代火箭发动机重要分固体推动剂和液体推动剂发动机。所谓“推动剂”就是燃料（燃烧剂)加氧化剂的合称。一、固体火箭发动机固体火箭发动机为使用固体推动剂的化学火箭发动机。固体推动剂有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等构成。药柱是由推动剂与少量添加剂制成的中空圆柱体(中空部分为燃烧面,其横截面形状有圆形、星形等）。药柱置于燃烧室（一般即为发动机壳体）中。在推动剂燃烧时，燃烧室须承受O05O0度的高温和102107帕的高压力，因此须用高强度合金钢、钛合金或复合材料制造,并在药柱与燃烧内壁间装备隔热衬。点火装置用于点燃
