【簡介:】飛機發(fā)動機有很多種形式,最早的是活塞螺旋槳飛機,其發(fā)動機和汽車的發(fā)動機沒什么區(qū)別,也有直4、直6、V6、V8、V12等形式,通過輸出軸連接螺旋槳。
后來出現(xiàn)了星形發(fā)動機,也是活塞螺
飛機發(fā)動機有很多種形式,最早的是活塞螺旋槳飛機,其發(fā)動機和汽車的發(fā)動機沒什么區(qū)別,也有直4、直6、V6、V8、V12等形式,通過輸出軸連接螺旋槳。
后來出現(xiàn)了星形發(fā)動機,也是活塞螺旋槳發(fā)動機的一種,其特點是發(fā)動機呈星形中心對稱排列,發(fā)動機工作的時候振動小,而且比直列和V型的散熱要好(直列發(fā)動機和V型發(fā)動機只有最前面的氣缸散熱最好,后面的氣缸被前面的擋住了,所以必須要用復雜的水冷散熱系統(tǒng),散熱系統(tǒng)損壞就要立即迫降,不然發(fā)動機一會兒就過熱損壞了,星形發(fā)動機所有氣缸散熱條件都很好,可以用簡單的風冷冷卻,特別適合飛機使用)。
如果要飛機飛得更快,除了飛機機身、翼型的設計上要改變之外,發(fā)動機輸出功率也要加大。對于活塞發(fā)動機,增大功率要么增加發(fā)動機缸數(shù),要么增加發(fā)動機轉速。但是發(fā)動機缸數(shù)增加會增加機頭重量,影響重心分布,增加發(fā)動機轉速,活塞往復運動極限較低,所以對于高速發(fā)動機,活塞發(fā)動機有很多先天不足。
后來發(fā)明了噴氣發(fā)動機,1928年奧匈帝國的Albert Fonó在德國注冊了沖壓發(fā)動機的專利并在1932年獲得通過。沖壓發(fā)動機的原理非常簡單:飛行時迎面氣流在通過涵道的過程中將動能轉變?yōu)閴毫δ?,?jīng)壓縮后的空氣進入燃燒室與燃料混合進行等壓燃燒,生成的高溫燃氣在噴管中膨脹加速后排出,產(chǎn)生推力。沖壓發(fā)動機結構簡單,非常適合高速飛行,但是沖壓發(fā)動機的問題是不能從初速為0的狀態(tài)啟動,因為空氣沒辦法壓縮,所以必須要有別的方式先讓飛機向前動起來才行。如SR71就是低速用渦噴,高速用沖壓。
同樣1928年,英國克倫威爾皇家空軍學院的弗蘭克·惠特爾提出了新的噴氣發(fā)動機設計,在1932年獲得了專利,就是后來的渦輪噴氣發(fā)動機,其原理是發(fā)動機啟動(可以使用電啟動)后,前面的壓氣機將空氣壓縮,然后進入燃燒室點火燃燒,后面跟著的是渦輪,渦輪受燃燒室氣體膨脹推動的作用高速旋轉,為前面的壓氣機提供動力。如米格17、F4等飛機。
渦噴的高速性能不錯,但是比較費油,不太經(jīng)濟,特別是在亞音速飛行的時候。于是后來在渦噴的基礎上在前面加了一個涵道(外涵道),用大面積的風扇作為前級,變成渦輪風扇發(fā)動機,這樣就能提供很好的低速飛行經(jīng)濟性。如常見的波音、空客、C919等客機。
如果把渦噴的發(fā)動機輸出軸通過減速器連到螺旋槳上,就成了渦輪螺旋槳發(fā)動機,低速巡航更加省油。如美國的C130等飛機。
如果不設減速器,直接把螺旋槳接在渦噴輸出軸上,就變成了槳扇發(fā)動機,槳扇發(fā)動機相當于一個外涵道無限大的渦扇發(fā)動機,速度和性能類似渦扇發(fā)動機,經(jīng)濟性接近渦槳發(fā)動機,但是對高速螺旋槳的加工要求特別高,目前實用的飛機非常少。