【簡(jiǎn)介：】活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)
結(jié)構(gòu)和工作原理 航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是依靠活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣體工質(zhì)完成熱力循環(huán)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱力機(jī)械，它與一般汽車(chē)用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在

活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)
結(jié)構(gòu)和工作原理 航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是依靠活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使氣體工質(zhì)完成熱力循環(huán)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的熱力機(jī)械，它與一般汽車(chē)用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)與工作原理上基本相同，都是由曲軸、連桿、活塞、氣缸、進(jìn)氣閥、排氣|同等組成。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞則在連桿的驅(qū)動(dòng)下， 在氣缸內(nèi)做上、下移動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)曲軸的曲柄(曲軸上拐出的 部分)轉(zhuǎn)到最下位置時(shí)，相應(yīng)地活塞在氣缸中的位置也處于最下端，此時(shí)活塞所處的位置稱(chēng)下死點(diǎn);當(dāng)曲軸的曲柄轉(zhuǎn)到最上的位置時(shí)， 活塞在氣缸中也處于最上端的位置，此處稱(chēng)為上死點(diǎn)“發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸不斷地旋轉(zhuǎn)，活塞則在氣缸中在上、下死 點(diǎn)間來(lái)回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在氣缸頭上有一個(gè)進(jìn)氣門(mén)，一個(gè)排氣門(mén)，兩個(gè)氣門(mén)內(nèi)分別裝有可上、下移動(dòng)的進(jìn)、排氣閥。當(dāng)進(jìn)氣閥向下移動(dòng)時(shí)， 進(jìn)氣門(mén)被打開(kāi)，空氣與汽油的混合物進(jìn)入氣缸;同樣，當(dāng)排氣閥向下 移動(dòng)時(shí)，排氣門(mén)被打開(kāi)，氣缸內(nèi)的燃燒過(guò)的氣體排出缸外。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)：空氣在風(fēng)扇中增壓后，由風(fēng)扇出口流出時(shí)分為兩股向后流:一股流入核心機(jī)和帶動(dòng)風(fēng)扇的低壓渦輪，最后由尾噴管流出，這股氣流稱(chēng)為內(nèi)涵氣流;另一股則由 圍繞核心機(jī)機(jī)匣與外涵機(jī)匣間的環(huán)形 通道中流過(guò)，稱(chēng)為外涵氣流。由于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中有內(nèi)、外兩個(gè)涵道， 所以，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有時(shí)又稱(chēng)為內(nèi)外涵發(fā)動(dòng)機(jī)。
渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)： 在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，由高壓渦輪出來(lái)的燃?xì)庀仍诘蛪簻u輪中膨脹作功，然后再到尾噴管中膨脹加速，由于在低壓渦輪中已將高壓渦輪出來(lái)的燃?xì)饽芰坑玫艉芏?，因此，由低壓渦輪出來(lái)的燃?xì)?，溫度與壓強(qiáng)大大降低了。所以，由尾噴管排出的燃?xì)鉁囟?為 300~400°C)、速度(為350~450米/秒)均低于渦噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)由尾噴管排出的燃?xì)鉁囟群退俣龋?因此在渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)中，尾噴管的排氣能量損失小得多。當(dāng)然，由于排氣速度低，由內(nèi)涵道中流過(guò)的氣體所產(chǎn)生的推力也就比渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的要低些。但是，流過(guò)外涵道的空氣，在風(fēng)扇的作用下受到壓縮，壓強(qiáng)提高了，在尾噴管中膨脹加速，以一定的速度流出噴口，因而外涵道的空氣也產(chǎn)生一定的推力。兩股氣流產(chǎn)生的推力之和，即為渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，它大于純渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)推力大了，而能量損失又降低了，所以它的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)于渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其耗油率一般約為渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的2/3，說(shuō)明渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推進(jìn)效率高，經(jīng)濟(jì)性好。
渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī) :在燃?xì)獍l(fā)生器后，加裝一套渦輪 (一級(jí)或多級(jí))燃?xì)庠谶@后一渦輪(一般稱(chēng)為動(dòng)力渦輪或低壓渦輪)中膨脹，驅(qū)動(dòng)它高速旋轉(zhuǎn)并發(fā)出一定功率，動(dòng)力渦輪的前軸(稱(chēng)動(dòng)力軸)穿過(guò)核心機(jī)轉(zhuǎn)子，通過(guò)壓氣機(jī)前的減 速器驅(qū)動(dòng)螺旋槳，就組成了渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)，是將燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的大部分可用能量由動(dòng)力渦輪吸收并從動(dòng)力軸上輸出，用于帶動(dòng)飛機(jī)的螺旋槳旋轉(zhuǎn);螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)把空氣排向后面，由此產(chǎn)生向前的拉力使飛機(jī)向前飛行。渦輪出口的燃?xì)庠谖矅姽苤信蛎浖铀俨姵?，產(chǎn)生反作用推力。由于燃?xì)獾臏囟群退俣葮O低，所產(chǎn)生的反作用力(推力)一般比較少，這個(gè)推力轉(zhuǎn)化為推進(jìn)功率時(shí)，僅約占渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)功率的100/0，正因?yàn)榕懦霭l(fā)動(dòng)機(jī)的能量大大降低了，因此，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性好。 與航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)具有重量輕、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，特別是隨著飛行高度的增加，其性能更為優(yōu)越;與渦輪噴氣和渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它又具有耗油率低和起飛推力大的優(yōu)點(diǎn)。 但因螺旋槳特性的限制，裝渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)的飛行速度一般 不超過(guò)800千米/小時(shí)。所以，在大型遠(yuǎn)程旅客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)上，它已被高涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)所取代，但在中小型運(yùn)輸機(jī)和通用飛機(jī)上仍有廣泛的應(yīng)用。
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)
渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)。特點(diǎn)是完全依賴(lài)燃?xì)饬鳟a(chǎn)生推力。通常用作高速飛機(jī)的動(dòng)力。油耗比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)高。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)分為離心式與軸流式兩種，離心式由英國(guó)人弗蘭克·惠特爾爵士于1930年取得發(fā)明專(zhuān)利，但是直到1941年裝有這種發(fā)動(dòng)機(jī)的飛機(jī)才第一次上天，沒(méi)有參加第二次世界大戰(zhàn)，軸流式誕生在德國(guó)，并且作為第一種實(shí)用的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)Me-262的動(dòng)力參加了1945年末的戰(zhàn)斗。相比起離心式渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)，軸流式具有橫截面小，壓縮比高的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)均為軸流式。
　渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用噴氣推進(jìn)避免了火箭和沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)固有的弱點(diǎn)。因?yàn)椴捎昧藴u輪驅(qū)動(dòng)的壓氣機(jī)，因此在低速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)也有足夠的壓力來(lái)產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)按照“工作循環(huán)”工作。它從大氣中吸進(jìn)空氣，經(jīng)壓縮和加熱這一過(guò)程之后，得到能量和動(dòng)量的空氣以高達(dá)2000英尺/秒（610米/秒）或者大約1400英里/小時(shí)（2253公里/小時(shí)）的速度從推進(jìn)噴管中排出。在高速?lài)姎饬鲊姵霭l(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)壓氣機(jī)和渦輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，維持“工作循環(huán)”。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械布局比較簡(jiǎn)單，因?yàn)樗话瑑蓚€(gè)主要旋轉(zhuǎn)部分，即壓氣機(jī)和渦輪，還有一個(gè)或者若干個(gè)燃燒室。然而，并非這種發(fā)動(dòng)機(jī)的所有方面都具有這種簡(jiǎn)單性，因?yàn)闊崃蜌鈩?dòng)力問(wèn)題是比較復(fù)雜的。這些問(wèn)題是由燃燒室和渦輪的高工作溫度、通過(guò)壓氣機(jī)和渦輪葉片而不斷變化著的氣流、以及排出燃?xì)獠⑿纬赏七M(jìn)噴氣流的排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作造成的。

渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī): 渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)是航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種。在核心機(jī)或燃?xì)饧友b一套渦輪(1級(jí)或多級(jí)) ，燃?xì)庠谶@后一渦輪(一般稱(chēng)為動(dòng)力渦輪或低壓渦輪)中膨脹，驅(qū)動(dòng)它高速旋轉(zhuǎn)并發(fā)出一 定功率，動(dòng)力渦輪的前軸(稱(chēng)動(dòng)力軸)穿過(guò)核心機(jī)轉(zhuǎn)子，通過(guò)壓氣機(jī)前的減速器減速后由輸出軸輸出功率，就組成了渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。在渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的可用能量基本上全被動(dòng)力 渦輪吸收并從動(dòng)力軸輸出，通過(guò)直升機(jī)上的主減速器減速后驅(qū)動(dòng)直升機(jī)的旋翼和尾槳;由尾噴管中噴射出的燃?xì)獾臏囟群退俣葮O低，基本上不產(chǎn)生推力。大多數(shù)的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力渦輪與核心機(jī)的渦輪是分開(kāi)的，且以不同的轉(zhuǎn)速工作。由于動(dòng)力渦輪與核心機(jī)沒(méi)有機(jī)械地連成一體，因此也稱(chēng)它為自由渦輪，即為這種類(lèi)型的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。在有的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，動(dòng)力渦輪不是通過(guò)前軸穿過(guò)燃?xì)獍l(fā)生器向前輸出功率，而是由渦輪轉(zhuǎn)子的后軸向后輸出功率。

少數(shù)的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，將動(dòng)力渦輪與核心機(jī)的渦輪機(jī)械地連接在一起，成為定軸式或單軸式渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
一般，一架直升機(jī)上裝有1-3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于直升機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速極低，約為100轉(zhuǎn)/分，而渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸的轉(zhuǎn)速極高，一般為 10000 - 40000轉(zhuǎn)/分甚至更高(發(fā)動(dòng)機(jī)功率越小、輸出軸的轉(zhuǎn)速越 高) ，因此，在直升機(jī)上設(shè)有一主減速器，將兩臺(tái)或三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的功 率輸出軸水平地輸入減速器，經(jīng)減速后旋翼軸垂直向上地驅(qū)動(dòng)旋翼。 一般，發(fā)動(dòng)機(jī)距主減速器有一段距離，需通過(guò)功率輸出軸將發(fā)動(dòng)機(jī)的 功率傳至主減速器。為了不使主減速器的減速比太大，增加主減速器 的復(fù)雜性與重量，一般(除功率高達(dá)4000-5000馬力以外)不能將渦輪 軸直接與主減速器連接，而需在渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)前裝一減速器，先將渦輪軸的轉(zhuǎn)速減速后再通過(guò)功率輸出軸將功率輸至主減 速器，此減速器稱(chēng)為渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的體內(nèi)減速器。另外，功率輸出軸的轉(zhuǎn)速不能太小也不能太大，太小，功率輸出軸的直徑將會(huì)很 大，使重量加大(傳動(dòng)功率一定時(shí)，軸的轉(zhuǎn)速低則軸徑大，反之轉(zhuǎn)速 高則軸徑小) ;太大，雖然輸出軸直徑可以小，但卻使直升機(jī)主減速器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜、重量大，且輸出軸的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問(wèn)題難以解決。現(xiàn)有的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，大多數(shù)的功率輸出軸轉(zhuǎn)速為6000轉(zhuǎn)/分，少部分為8000轉(zhuǎn)/分。